第13屆——銀獎

作者：胡珊青（導(dǎo)師：林忠欽、李永兵）

論文題目：氧化膜對鋁/鋼電阻點焊影響機理及接頭性能提升方法研究

論文簡介：論文選題來源于國家自然科學(xué)基金杰出青年基金項目、美國通用汽車公司全球研發(fā)中心國際合作項目。面向鋁/鋼異質(zhì)材料的低成本、高性能電阻點焊需求，論文針對鋁合金表面氧化膜對鋁/鋼電阻點焊連接帶來的挑戰(zhàn)，研究了其對5系鋁合金/鍍鋅低碳鋼焊點宏微觀質(zhì)量的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了含氧化膜缺陷的鋁/鋼焊點高溫烤漆后接頭性能顯著下降的現(xiàn)象，揭示了高溫烤漆對含氧化膜缺陷的鋁/鋼焊點性能劣化機制；針對氧化膜帶來的不利影響，提出了基于多階段脈沖的氧化膜缺陷分布及熔核生長協(xié)同調(diào)控的新工藝，通過增大熔核厚度，增加了熔化金屬和氧化膜缺陷的流動速度，有效改變了氧化膜缺陷沿界面的分布狀態(tài)，確定了氧化膜分布有效調(diào)控的熔核厚度，實現(xiàn)了在瞬時、封閉特征下焊點的形、性協(xié)同調(diào)控，解決了鋁/鋼焊點沿界面氧化膜缺陷脆性開裂的工程技術(shù)難題；面向工業(yè)生產(chǎn)開展了多階段脈沖鋁/鋼點焊工藝的適用性研究，探究了焊接飛濺、焊槍剛度、電極臂變形對多階段脈沖鋁/鋼焊點宏微觀特征和力學(xué)行為的影響，為工藝控制、焊槍設(shè)計、質(zhì)量評價提供了理論依據(jù)。

第12屆——銀獎

作者：張頔（導(dǎo)師：來新民、易培云、彭林法）

論文題目：燃料電池金屬極板納米晶碳涂層沉積過程分子模擬及工藝調(diào)控

論文簡介：論文選題來源于國家重點研究計劃和上海汽車工業(yè)科技發(fā)展基金項目，圍繞燃料電池金屬極板涂層導(dǎo)電性與耐蝕性難兼顧、接觸電阻不穩(wěn)定等關(guān)鍵問題，提出了采用納米晶碳涂層改善傳統(tǒng)非晶碳涂層的穩(wěn)定性，建立了綜合分子動力學(xué)與力偏置蒙特卡洛沉積模型，預(yù)測了碳納米晶的最優(yōu)形核區(qū)間與生長取向，實現(xiàn)了納米晶碳涂層可控制備，并顯著提升了金屬極板服役壽命。論文開發(fā)了綜合分子動力學(xué)與力偏置蒙特卡洛新方法，實現(xiàn)了石墨納米晶形核模擬；闡明了納米晶與非晶相導(dǎo)電、耐蝕和穩(wěn)定性的物理機制，在理論上首次提出了石墨納米晶形核相圖；開發(fā)了非晶-納米晶復(fù)合碳涂層工藝，實堆壽命國內(nèi)首次突破5000小時。

第11屆——銅獎

作者：溫斌榮（導(dǎo)師：董興建、彭志科）

論文題目：大型海上浮式風機非定常空氣動力學(xué)特性研究

論文簡介：論文選題來源于國家自然科學(xué)基金重點項目，瞄準大型浮式風電裝備研發(fā)的科技前沿，針對浮式風機空氣動力學(xué)行為機理不明晰、計算與實驗方法不完善等關(guān)鍵問題，深入開展了浮式風機非定常空氣動力學(xué)基礎(chǔ)理論、計算方法與實驗技術(shù)研究。論文建立了浮式風機非定常氣動特性計算理論與方法，突破了多源非定常激勵下浮式風機氣動載難計算、功率特性難預(yù)報的關(guān)鍵瓶頸；提出了浮式風機多場協(xié)同縮尺準則，建立了浮式風機縮比模型一體化實驗方法，相關(guān)成果已在多款新型浮式風機的設(shè)計分析與優(yōu)化中取得良好應(yīng)用效果。

第十屆——銀獎

作者：馬運五（導(dǎo)師：林忠欽）

論文題目：自沖摩擦鉚焊機械-固相復(fù)合連接機理及應(yīng)用研究

論文介紹：論文選題來源于國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目、面上項目和教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃。論文針對航天、汽車等載運工具輕合金薄壁結(jié)構(gòu)連接的技術(shù)難題，發(fā)明了無預(yù)制孔自沖摩擦鉚焊技術(shù)，通過摩擦生熱解決了機械連接中大變形導(dǎo)致的低延展性材料開裂難題，通過熱、力的分段協(xié)調(diào)控制攻克了固相連接中攪拌摩擦導(dǎo)致的鉚釘/板材界面間隙缺陷和材料過度軟化難題，揭示了鉚釘攪拌摩擦對周圍材料動態(tài)再結(jié)晶的控制機理，形成了機械-固相復(fù)合連接新原理，突破了傳統(tǒng)單一模式連接工藝的性能瓶頸。作者攻讀博士學(xué)位期間在Journal of Materials Processing Technology、ASME JMSE、IIW 會刊Welding in the World、SME 會刊Journal of Manufacturing Processes 等發(fā)表 SCI 論文 9 篇（一作論文7篇），獲授權(quán)發(fā)明專利3項，獲得美國機械工程師學(xué)會制造科學(xué)與工程會議（ASME MSEC）最佳論文獎、國家獎學(xué)金、留學(xué)基金委國家公派研究生獎學(xué)金、SMC獎學(xué)金、學(xué)院首屆“學(xué)術(shù)之星”等榮譽。

第十屆——佳作獎

作者：陳是扦（導(dǎo)師：彭志科）

論文題目：非線性調(diào)頻分量分解理論及其在機械故障診斷中的應(yīng)用研究

論文介紹：機械設(shè)備由于工作環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜，其關(guān)鍵部件容易受損，導(dǎo)致設(shè)備性能退化，甚至造成設(shè)備崩潰。研究有效的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方法，對提升設(shè)備運行安全性和可靠性、避免不必要的經(jīng)濟損失和安全事故，具有重要意義。本文針對現(xiàn)有信號分解方法難以準確分離和提取機械振動信號的強時變故障特征問題，深入開展了機械故障診斷中的非線性調(diào)頻分量分解新理論、新方法及其工程應(yīng)用研究。主要研究內(nèi)容包括：1) 提出了非線性調(diào)頻分量參數(shù)化分解方法，建立了通用的非線性調(diào)頻分量參數(shù)化模型，提出了高效的模型參數(shù)估計方法，解決了強時變調(diào)頻信號表征難題；2) 提出了非線性調(diào)頻分量非參數(shù)化分解方法，建立了非線性調(diào)頻分量變分優(yōu)化模型，提出了模型迭代優(yōu)化算法框架以及帶寬參數(shù)自適應(yīng)更新算法，解決了緊鄰信號分量分離難題，有效提升了分解方法對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性；3) 針對復(fù)雜時變轉(zhuǎn)速工況下的軸承、齒輪、轉(zhuǎn)子等關(guān)鍵機械部件的故障特征提取難題，應(yīng)用所發(fā)展的非線性調(diào)頻分量分解方法，實現(xiàn)了時變頻率調(diào)制、時變幅值調(diào)制等多種強時變故障特征提取，并揭示了不同特征之間的關(guān)聯(lián)性。

第九屆——優(yōu)秀獎

作者：李洲龍（導(dǎo)師：朱利民）

論文題目：薄壁曲面零件五軸側(cè)銑加工過程幾何-力學(xué)仿真及變形誤差刀路補償

論文簡介：論文選題來源于國家973計劃項目和國家杰出青年科學(xué)基金項目，圍繞難加工航空薄壁曲面零件高精高效的加工要求，開展了五軸側(cè)銑加工過程的幾何-力學(xué)集成仿真研究，解決了側(cè)銑加工刀路誤差控制和五軸銑削力精確預(yù)報的難題，提出了基于刀位修正的加工讓刀變形補償技術(shù)，突破了航空葉輪葉片零件多軸加工工藝瓶頸，提高了薄壁曲面類零件的加工精度。論文的主要創(chuàng)新點如下：1）在刀路規(guī)劃方面：提出了刀具跳動影響下的五軸側(cè)銑刀路整體優(yōu)化算法，實現(xiàn)了刀具路徑幾何精度的大幅提升，解決了側(cè)銑編程時幾何失配引起的原理性誤差控制難題。2）在切削力預(yù)報方面：提出了一種高效高精判定切削幾何區(qū)域的弧面求交法，解決了傳統(tǒng)實體造型法計算效率低、魯棒性差和離散建模法計算精度低的問題；發(fā)展了綜合考慮刀具跳動與底刃切削效應(yīng)的通用刀具切削力預(yù)報模型及實驗標定技術(shù)，解決了現(xiàn)有模型在復(fù)雜的五軸銑削工況中預(yù)報失準的難題。3）在加工變形補償方面：建立了無需網(wǎng)格重劃的工件剛度修正模型，提出了適用于薄壁曲面零件五軸側(cè)銑工況的加工變形精確預(yù)報與刀路補償技術(shù)，實現(xiàn)了融合加工變形的側(cè)刃成形曲面向設(shè)計曲面的最佳一致逼近，提升了薄壁曲面零件的加工精度。

第八屆——銅獎

作者：鄧宇君（導(dǎo)師：林忠欽、傅銘旺）

論文題目：聚合物微結(jié)構(gòu)成形的介觀尺度效應(yīng)及其本構(gòu)建模

論文簡介：論文針對介觀尺度下聚合物材料尺度效應(yīng)，搭建了考慮應(yīng)變率影響的彈粘塑性模型、建立了應(yīng)變梯度彈粘塑性本構(gòu)模型，給出了考慮尺度效應(yīng)的聚合物變形仿真分析的數(shù)值分析模型，實現(xiàn)了聚合物表面復(fù)雜結(jié)構(gòu)大面積微細輥壓成形的數(shù)值分析預(yù)測。研究為介觀尺度下聚合物材料流變行為分析和聚合物表面功能結(jié)構(gòu)的微細壓印成形工藝設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。研究成果主要集中在以下幾個方面：（一）研究應(yīng)變率對聚合物應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響規(guī)律，建立了適用于宏觀尺度下聚合物變形的彈粘塑性本構(gòu)模型；（二）將偶應(yīng)力和旋轉(zhuǎn)梯度引入彈粘塑性本構(gòu)模型中，建立了考慮介觀尺度效應(yīng)的應(yīng)變梯度彈粘塑性本構(gòu)模型，驗證了應(yīng)變梯度彈粘塑性本構(gòu)模型預(yù)測聚合物介觀尺度效應(yīng)的可行性和精確性；（三）構(gòu)建了應(yīng)變梯度彈粘塑性本構(gòu)模型的增量數(shù)值化方法，結(jié)合自定義單元，建立了考慮聚合物尺度效應(yīng)的仿真建模方法，驗證了數(shù)值模型預(yù)測聚合物介觀尺度效應(yīng)的準確性；（四）基于微細輥壓成形系統(tǒng)，對輥壓工藝參數(shù)對聚合物表面復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形質(zhì)量的影響規(guī)律進行了實驗研究，得到了輥壓成形高度的回歸模型，分析了聚合物材料在微細輥壓成形中的流動特點，為聚合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)微細輥壓工藝研究奠定了理論基礎(chǔ)。論文得到了國家自然基金重點項目“薄膜表面微細結(jié)構(gòu)直接熱輥連續(xù)成形的介觀尺度效應(yīng)及控形控性新方法”的支持。

第八屆——佳作獎

作者：姜振華（導(dǎo)師：殷躍紅）

論文題目：光學(xué)大鏡加工中弧面磨削幾何學(xué)原理及其實現(xiàn)方法

論文簡介：近年來，大型高分辨率的對地、對空光學(xué)觀測系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、科研等各個領(lǐng)域，由此對離軸非球等形式的復(fù)雜曲面光學(xué)大鏡的需求也不斷增加。論文針對光學(xué)大鏡加工中弧面磨削幾何學(xué)原理及其實現(xiàn)方法進行了深入系統(tǒng)的研究：針對少軸磨削變接觸點、變曲率的特點,對弧面砂輪幾何形狀進行了參數(shù)化表征,從幾何學(xué)的角度揭示了少軸磨削與五軸磨削之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立了少軸磨削虛擬軸等效原理模型；針對離軸非球等形式的復(fù)雜光學(xué)大鏡，建立了一套完整的可用于少軸磨削傾斜弧面砂輪幾何誤差建模、分離與補償?shù)姆椒ǎ桓鶕?jù)弧面磨削的幾何運動特點，利用微分幾何對接觸區(qū)域的相關(guān)曲面包括砂輪曲面、砂輪運動包絡(luò)面、工件加工殘留面進行了微分化表征，從而能夠通過磨削點附近砂輪曲面的主曲率、磨削深度等少數(shù)變量實現(xiàn)接觸區(qū)域的三維直觀建模；針對弧面磨削幾何學(xué)原理在磨削系統(tǒng)中的實現(xiàn)，開發(fā)了用于大型少軸光學(xué)磨床的CNC系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)，為少軸弧面磨削在光學(xué)大鏡快速制造過程中的大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。

第七屆——佳作獎

作者：項四通（導(dǎo)師：楊建國、杜正春）

論文題目： 五軸數(shù)控機床空間誤差測量、建模與補償技術(shù)研究

論文簡介：論文以五軸機床誤差測量-建模-補償一體化為主線，提出了旋轉(zhuǎn)軸誤差的辨識新方法，建立了適用于多種結(jié)構(gòu)五軸機床的空間誤差統(tǒng)一模型，給出了基于螺旋理論的空間誤差補償方法。研究成果優(yōu)化了五軸機床誤差辨識過程，改善了模型通用性，對于提升數(shù)控機床尤其是國產(chǎn)數(shù)控機床加工精度具有重要意義。具體研究內(nèi)容與貢獻包括：(1) 提出了基于球桿儀的旋轉(zhuǎn)軸誤差高效高精度低成本測量方法。針對現(xiàn)有辨識方法中忽略裝配誤差和運動誤差之間耦合關(guān)系的缺點，通過球桿儀切向、徑向和軸向的測量模式，給出了同時辨識8項裝配誤差和12項運動誤差的解析解。(2) 建立了適用于多種結(jié)構(gòu)五軸機床的空間誤差統(tǒng)一模型。傳統(tǒng)建模方法通用性差，通過設(shè)計奇異函數(shù)作用于運動鏈，只需輸入機床平動軸和旋轉(zhuǎn)軸的類型序號 (0,1,2,3)，即可得到最終的空間誤差模型，并可適用于12種類型的五軸機床。(3) 給出了五軸機床空間誤差的解析解補償方法。基于螺旋理論逆運動學(xué)計算出五個運動軸補償量的解析解。相比于傳統(tǒng)的雅克比矩陣的求取補償量近似解的方法，螺旋理論不僅簡化了坐標系，而且提高了補償精度。(4) 開發(fā)了基于虛擬CNC的五軸機床空間誤差補償軟件。可預(yù)測機床刀具路徑在不同位置處的空間誤差，并精確計算各軸的補償量。該軟件適用于任意結(jié)構(gòu)五軸機床，并有效地對其空間誤差進行預(yù)測和補償。

第六屆——佳作獎

作者：曹睿（導(dǎo)師：高峰）

論文題目：弱碰撞半物理仿真系統(tǒng)的機構(gòu)設(shè)計與實驗

論文簡介：弱碰撞半物理仿真(或稱半實物模擬)系統(tǒng)是空間試驗關(guān)鍵技術(shù)之一，也是我國探月工程的必要試驗裝置，其核心由運動模擬器組成。為了真實模擬空間中的碰撞，運動模擬器需要具有高剛度、大承載、高精度、高動態(tài)響應(yīng)等特性，而弱碰撞對接的特殊性又對高頻響、工作空間、各向同性有更為嚴格的要求。目前的運動模擬器在動態(tài)響應(yīng)、工作空間及各向同性等方面都無法滿足弱碰撞測試的需求。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，論文為我國探月三期取樣返回工程的地面測試設(shè)計了一種全新的高性能運動模擬器，進行了從構(gòu)型、尺度、結(jié)構(gòu)直至驅(qū)動系統(tǒng)的一體化設(shè)計，并對系統(tǒng)精度進行了標定，主要創(chuàng)新如下：1）發(fā)明了一種六自由度3-3式正交對稱并聯(lián)機構(gòu)，提出了一套九軸聯(lián)動雙平臺協(xié)作系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)設(shè)計了九軸聯(lián)動弱碰撞半實物模擬系統(tǒng)方案。該3-3式機構(gòu)與傳統(tǒng)Stewart機構(gòu)相比，有效工作空間更大，具有更好的動態(tài)響應(yīng)特性及優(yōu)良的各向同性，在工作空間內(nèi)不易發(fā)生奇異和干涉。2）提出了一種直觀且全面的工作空間描述方法；發(fā)現(xiàn)并證明了運動模擬器的運動學(xué)關(guān)鍵點特性；利用這種關(guān)鍵點并提出了一種無量綱的簡明有效的機構(gòu)尺度設(shè)計方法。3）建立了系統(tǒng)剛度、固有頻率與機構(gòu)尺度之間的關(guān)系模型，揭示了機構(gòu)尺寸參數(shù)變化對于運動模擬器在工作空間全域內(nèi)的剛度、固有頻率的影響關(guān)系，將此模型與關(guān)鍵點結(jié)合，對運動模擬器進行了剛度與尺度的耦合設(shè)計。4）研制開發(fā)了空間弱碰撞對接半實物模擬實驗裝置，建立了系統(tǒng)的標定模型，并通過實驗對模擬器的綜合性能進行了考核及精度標定。

第五屆及以前