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科学研究
研究方向
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机械工程学科方向

方向1:精密与特种加工技术
  本方向将超声技术与精密加工、砂轮修整及CNC装备技术相集成,研究脆性材料的高效塑性加工理论;研究多工艺复合条件下难加工材料的精密高效加工技术;研制适用于难加工材料高效精密加工的系列超声加工装备。首次提出二维超声磨削的基本概念及方法,创建了超声高效塑性加工理论体系;突破了高性能高速超声加工装备研制的系列瓶颈技术,在国内率先研制成功高速超声加工中心等10余种超声专用装备,形成了难加工材料精密结构零件成套精密加工装备技术体系;开发出“泥浆泵工程陶瓷缸套”等12种陶瓷产品率先在国内实现产业化。
  本方向率先在国内研制了高速立式超声加工中心系列装备,研制了超声珩、钻、车、研、抛等8种加工专用设备,实现了四维超声振动精密高效塑性加工硬脆材料工艺。该装备系列已在长春光机所、天大、湖大、北京天马金属加工厂等10余家高校企业应用。近三年获河南省科技进步奖2项,授权专利26项,出版著作1部,发表论文85篇,SCI、EI收录35篇,已培养硕士37名,博士8名。
方向2:煤矿机械设计理论
  本方向研究新型采掘、运输提升技术与装备、大功率高效传动理论与技术;创新煤岩破碎理论及支护技术;研制智能化高可靠性煤矿井下救援装备。建立了空间曲面、齿面误差和动载荷、环境因素等耦合条件下弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮传动系统动力学模型,为新型传动机构的优化设计提供评价依据;提出了基于“形态学模型”的型面联接设计方法,出版的《型面联接理论与技术》等3部专著,成为我国迄今仅有的型面无键联接文献;研制出“JQ型系列提升绞车”,制订了矿井提升机、绞车的安全检验检测规范等5项国家标准。

  本方向完成的《矿用井下移动式硬体救生舱研制》、《钻掘机高压磨料射流切缝钻进一体化防突技术与装备》《综采高压大流量乳化液泵设计关键技术》等企业重大项目,为煤矿创造了近22亿的经济效益。近三年出版专(译)著1部,发表学术论文62篇,其中SCI/EI 收录28篇,授权专利20项,培养硕士13名,博士1名。
方向3:数字化制造技术
  本方向研究复杂曲面零件多轴数字化设计制造技术;基于人体内植入物的生物力学研究,结合数字化制造技术,研制人体内植入物医疗器械产品。围绕发动机整体叶盘研制,建立了整体叶盘加工理论,形成了数字化制造技术体系,实现复杂整体结构件加工的高效精密加工;研究包含人体自然和人工关节几何解剖模型和有限元模型及其软件系统,实现人体关节运动和应力等的动态特征分析;基于人体内植入物的生物力学研究,结合数字化制造技术,研制成功人工肩、肘、髋、膝关节以及内固定器等人体内植入物医疗器械产品,并应用于临床。
  本方向完成了国家重大科技专项“中国力学虚拟人”等项目2项,完成“植入假体的摩擦学关键基础问题研究”等国家重点自然科学基金及攻关项目2项。新近完成的“等距型面数字化制造装备”已完成样机制造,正进行产品定型。近三年发表学术论文41篇,其中SCI/EI 收录15篇,授权专利12项,培养硕士15名,博士1名。

方向4:智能检测与故障诊断技术
  本方向研究低速重载设备振动故障信号特征提取技术、矿井通风机远程监测和智能健康诊断技术;研究波动理论和超声无损检测技术,研发高性能矿用本安型检测诊断仪器。本方向揭示了非均匀压电空心圆柱中极化方向对导波频散特性及径厚比对电势分布的影响规律,提出了一种基于“低频段全息法”的超声无损检测方法,为井下超声传感器的研制奠定了理论基础;提出低速重载设备的故障特征信号提取方法,奠定了矿用系统在线监测与故障诊断的理论基础;研制的“煤矿主通风机系统在线性能监测与智能故障诊断系统”被河南煤矿安全监察局定为重点推广产品,制订了《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》国家标准。
  近年来本方向完成国家自然基金项目2项,完成省部级项目6项,企业委托项目30余项。获河南省科学技术进步三等奖1项, 获中国煤炭工业科学技术奖三等奖1项。在Acta Mechanica、振动工程学报、煤炭学报等国内外期刊发表论文45篇,其中SCI/EI收录25篇,授权专利12项,出版专著1部。
方向5:微纳制造技术
  本方向研究大深宽(径)比、三维金属微细结构与零件的高品质电铸加工技术及密集型金属微坑/孔/缝等微细特征体阵列的高效低成本制造技术;研发高性能/特种微细电化学加工装备。提出了真空电化学沉积技术,揭示了电沉积环境下真空表面沸腾时气泡在整个生命周期内的运动与力学特征,构建了该技术的基础理论体系,开拓了真空技术的新应用领域;提出自胀式掩膜电解加工、极间柔性物填充型掩膜电解加工、聚焦射流三维电铸(3D微电铸)等新工艺技术,丰富并提升了微细特种加工技术的适用性;研制出多种产业化特种加工装备。
  获三项本方向获国家自然科学基金、2项中国博士后科学基金、以及河南省高校科技创新人才支持计划和省重点科技攻关等项目资助,研究成果已发表48篇,SCI/EI收录论文28篇,授权国家专利21项(其中授权6项),出版规划教材一部,培养硕士研究生12名。
 



动力工程及工程热物理学科方向

方向1:多相流及传热传质
  研究低浓度瓦斯细水雾安全输送理论与技术;洁净煤利用技术中滤芯附近滤饼层多孔介质内部气固两相流;煤岩多孔介质中多相流体动态渗流机理;高温气体过滤器过滤反吹全程的气固两相流动等理论与技术应用问题。
方向2:洁净能源与节能技术
  研究新型高效洁净燃烧理论与技术、能源利用中的污染物生成机理与防治、低品位能源高效清洁利用、热能利用系统及设备的最优化理论和技术以及新型高效传热及节能新技术等。
方向3:复杂环境降温与空气调节
  研究矿井风流与围岩热湿交换理论、深矿井受热害环境的人工降温方法、矿用救生舱内部生存空间的空气气流组织及其热舒适性以及复杂环境降温与空气调节新技术方法。
方向4:新能源技术与装备
  立足国家和河南省新能源产业需求,着重开展太阳能、生物质能的热利用与发电技术与理论研究。
方向5:流体机械设计理论与应用
  研究煤矿井下煤岩开采过程中水射流辅助破岩理论与技术、前混合式磨料射流理论、混沌调制冲击射流理论与技术等。
 



仪器科学与技术学科方向

方向1:精密测试计量理论与控制
  以并联机构的精度和误差评定为基点,提出“无误差溯源”理论,研究并联机构精度评定理论和机构空间运动误差补偿问题;进一步研究精密测量技术与机器人运动控制的智能精密测控方法。该方向“十二五”以来承担国家自然科学基金2项,省部级项目2项,企业委托项目8项,授权发明专利2项,发表的论文被SCI/EI检索18篇。
方向2:集成化测量方法与仪器
  立足仪器系统随机空间分布理论,解决仪器单元、传感单元、仪器管理资源自主分布与动态耦合问题,研究成果推广至数字化矿山大数据平台。该方向“十二五”以来,承担国家级项目1项,省部级项目2项,企业委托项目12项,授权发明专利2项,发表的论文被SCI/EI检索15篇。
方向3:装备智能监测与诊断
  以低速重载机电装备安全稳定运行为研究目标,基于小波-神经网络-同态滤波-支持向量机等信息处理手段,研究装备在线监测和故障诊断仪器系统。该方向“十二五”以来,承担国家级项目1项,省部级项目2项,企业委托项目10项,发表的论文被SCI/EI检索20篇。
方向4:现代检测方法与信息处理
  以现代检测方法和图像信息处理等研究为立足点,研究光学传感、机器视觉等在刑侦痕迹识别、产品质量在线评估以及生产环境安全等利于的应用问题。该方向“十二五”以来,承担国家级项目1项,省部级项目1项,企业委托项目6项,授权发明专利3项,发表的论文被SCI/EI检索19篇。