一、团队简介

      复杂机电系统创新设计及重大装备团队隶属于大连理工大学机械工程与材料能源学部机械工程学院，现有教师10人，其中教授2人，博士生导师3人，副教授3人，讲师5人，在读研究生60余人（含硕士生与博士生）。

团队负责人为机械工程学院现任院长孙伟教授。团队主要面向交通与引水工程建设、高速铁路建设、新能源开发、数控母机等高端重大装备，致力于上述高端重大装备创新设计的科学研究与高层次人才培养，已毕业研究生70余人，前往汽车、高速铁路、数控、大型工程机械、新能源等行业的国内外龙头企业就职，待遇良好。

近年来，复杂机电系统创新设计及重大装备团队在重大装备结构分析与优化设计、数字化设计技术、掘进机整机系统设计、复杂结构件多轴疲劳损伤机理等方面已有深入研究，承担了973计划、863计划、国家科技支撑计划等25项国家级项目，累计科研经费达2100万元，在掘进机、高端数控机床、大型挖掘机等重大装备设计理论方面取得突破性进展，发表相关论文200余篇，SCI、EI检索150余篇，申请和授权专利40余项；搭建了完善的仿真-分析-设计平台和物理实验平台：包括结构设计分析软件Ansys、动力学分析平台Adamas、多学科协同设计平台Isight、离散元仿真平台PFC3D、盾构机缩尺刀盘试验台、TBM主驱动试验台、裂纹测深仪、超声相控阵检测仪、热机耦合疲劳试验台、TBM主机缩尺实验台等，为重大装备多学科协同设计及抗损定寿设计奠定坚实的试验基础。

 

二、研究方向

研究方向	具体内容
复杂机电系统多学科协同设计理论与方法	围绕大型工程机械装备、矿山装备等复杂机电产品的共性技术瓶颈，综合考虑复杂机电产品极端服役环境、多学科强耦合性、多源不确定性等关键问题，系统性地研究多源不确定边界下复杂机电系统多学科协同设计基础理论与方法，重点开展不确定性度量与精确建模理论、多学科间多能传递与界面耦合机理、多系统高维参量建模重构机制及自适应快速求解等方面的深入研究，在理论与方法突破的基础上形成自主化设计软件平台，为我国相关机电装备制造领域的产品创新设计及向高端化发展提供重要理论基础与设计依据。
装配与紧固技术	以重大装备中的螺栓联接、过盈连接结构为研究对象，以整机/系统静力学、动力学、精度等三方面特性为目标，研究连接载荷、工作载荷及复合载荷作用下界面、连接构件、机械构件及系统整机中的应力、位移场分布规律，提出涵盖设计参数及装配工艺参数的整机或系统静动性能预测方法。
复杂机械关键零部件抗损定寿设计	基于冲击损伤理论和微裂纹细观损伤理论，在细-宏观两个尺度层面上建立全寿命冲击损伤本构和演化方程，形成多轴重载冲击下复杂机械关键零部件结构寿命预估方法，推动损伤理论的完善，使对复杂机械关键零部件结构损伤寿命预测更精确。
复杂机电系统多尺度动力学行为及动态设计	综合考虑重大装备系统结构拓扑参数、结合面细观形貌参数、布置参数等多因素对刚度和阻尼影响规律，提出集机构尺度参数、结构参数、驱动参数设计于一体的复杂装备动态设计方法；开展缩比模型物理实验研究及现场振动特性测试，为重大装备动态设计奠定理论基础。
大型重载滚动轴承设计及性能优化	针对复杂机电产品所涉及的大型重载滚动轴承的设计、实验、制造,开展重载紧凑型轴承结构数字化设计技术、低扭矩密封与润滑技术、滚动体低摩擦高稳定运行姿态保持技术、高可靠性轴承制造与装配工艺技术及规范、非均匀壁厚轴承套圈可控硬度梯度热处理技术、轴承环境实验装置研发与实验技术的研究工作。形成自主知识产权的大型重载滚动轴承整套技术，获得一批拥有自主知识产权的重大关键技术和战略产品。
机械系统部件群与本体结构空间耦合布局设计	针对机械系统部件群与其本体结构的耦合与冲突特点，综合考虑子系统随机突变的冲击载荷特性、布置的多种技术要求和本体结构设计要求，研究不同部件群布置规律与本体结构的耦合关系，建立部件群布置与本体结构的双子系统耦合模型，研究部件群的适应性布置与本体结构耦合设计方法。

 

三、物理实验平台

 

四、团队人员简介

 

 

五、承担代表性科研项目

Ø  纵向课题

[1]    国家973计划项目：“硬岩掘进装备的关键基础问题”的课题 “硬岩刀盘系统动力学行为与设计理论”课题编号：2013CB035402, 资助金额：330万元

[2]    辽宁省科技创新重大专项课题：“5MW及以上大功率风力发电机组主轴轴承研究” 课题编号：201303006, 资助金额：100万元

[3]    中交天和机械设备制造有限公司项目“全断面超大型隧道盾构机刀盘系统设计研究”；资助金额：144万元

[4]    2011年国家国际科技合作项目“5WM风电增速器合作研发”；资助金额：157.5万元

[5]    辽宁省重大项目：“全断面岩石掘进机刀盘刀具地质适应性设计方法及应用” 课题编号：2011220031，2012220038；资助金额：200万元

[6]    辽宁省共性技术平台课题：“重大装备多学科协同设计及应用”，资助额：292万元

[7]    国家973计划项目：“全断面大型掘进装备设计制造中的基础科学问题”的课题“多场耦合作用下掘进装备的动态协调控制” 课题编号：2007CB714006 资助金额：560万元

[8]    教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助课题：“基于知识工程的机械产品数字化设计方法研究”课题编号：NCET-05-0285 ；资助金额：50万元

[9]    辽宁省科技创新重大专项课题：“卧式加工中心静动热特性分析及低应力制造”，资助金额：300万元

[10] 国家自然科学基金课题：“支持敏捷产品开发的设计仓库系统研究” 课题编号：50475156；资助金额：18万元

[11] 国家自然科学基金:”空间多点分布强冲击下TBM 刀盘边缘过渡区结构损伤机理及抗损定寿设计” (51375001)。资助额：80万元

[12] 国家863计划课题：“机电产品设计KBE及设计仓库技术研究” 课题编号：2002AA411410；资助金额：20万元；

[13] 国家863计划课题“大规模客户化产品协同设计系统和机械广义优化设计系统” 课题编号：2001AA412110；资助金额：30万；

[14] 国家863计划课题：“面向大规模定制生产模式的现代设计技术”，课题编号：863-511-930-001；资助金额：20万元；

Ø  横向课题

[1]    “全断面复合式土压平衡盾构机刀盘系统设计”；资助金额：50万元

[2]    “全断面掘进机刀盘整体结构及刀具选配布局研究”；资助金额：50万元

[3]    “高速动车齿轮箱优化设计及分析”；资助金额： 25万元

[4]    “两级行星一级定轴1.5MW风电增速齿轮箱性能评定与计算”；资助金额: 30万元

[5]    “高速动车牵引齿轮箱设计与开发”, 资助金额：33万元

[6]    “3.0MW风电增速齿轮箱设计与优化”, 资助金额：39.5万元

[7]    “3.6MW半直驱风电增速齿轮箱设计与优化”； 资助金额： 33万元

[8]    “2.0MW风电增速齿轮箱设计与优化”；资助金额： 35万元

[9]    “减速器三维设计系统开发”；资助金额：52.4万元

[10] “新型宽厚板热矫直机衬套轴承开发”；资助金额：30万元

[11] “太重齿轮传动分公司ERP系统一期工程”；资助金额：53万元

[12] “高性能半封闭螺杆冷水机组研发与制冷成套工程设计”；资助金额：60万

[13] “精益生产系统设计与精益制造软件开发”；资助金额：39万

[14] “制冷成套工程敏捷设计和管理系统开发”；资助金额：52万

 

六、获得奖励

[1] 中国机械工业科学技术奖一等奖，中国机械工业联合会，2014年

[2] 山西省科学技术奖一等奖，山西省科学技术奖励委员会，2014年

[3] 新世纪优秀人才支持计划, 教育部,2006年

[4] 辽宁省教学成果奖一等奖，辽宁省，2012年

 

七、发表代表性论著

Ø  教材与专著

[1]    机械工程控制基础. 北京：清华大学出版社，2008

[2]    智能计算与参数反演. 北京：科学出版社，2009

[3]    盾构机土仓压力控制技术.大连：大连理工大学出版社，2011

[4]  全断面岩石掘进机(TBM)刀盘系统现代设计理论及方法.北京：高等教育出版社,2015

[5]  复杂机械系统工程问题智能优化方法. 北京：北方交通大学出版社，2015

 

Ø  已发表的重要学术论文

[1]      孙伟, 张旭, 屈福政, 李守巨, 张立勇. 基于压力动态平衡的盾构密封舱压力控制方法 [J]. 机械工程学报, 2014,50(21):38-44. 收录：（EI：20144900286232）

[2]      霍军周, 孙伟, 欧阳湘宇, 虞诗强, 张旭. 隧道掘进机刀群与盘体支撑筋耦合布置设计 [J]. 机械工程学报, 2014,50(21):23-30. 收录：（EI：20144900286230）

[3]      孙清超, 魏静, 孙伟, 张洪潮, 臧含书. 面向机械装备节能设计的能耗信息描述与集成 [J]. 机械工程学报, 2014,50(01):111-119. 收录：（EI：20140517248255）

[4]      SUN Wei, DING Xin, WEI Jing, HU Xinglong, WANG Qingguo. An Analyzing Method of Coupled Modes in Multi-Stage Planetary Gear System [J]. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2014,15(11):2357-2366. 收录：（SCI: 000344448500015）

[5]      姜洋, 孙伟, 丁秋雷, 张旭. 考虑行为主体的单机调度干扰管理模型 [J]. 机械工程学报, 2013,49(14):191-198. 收录：（EI：20133316623576）

[6]      孙伟, 凌静秀, 霍军周, 邓立营, 巫思荣, 党军锋. TBM水平支撑不同接触面积下的围岩稳定性分析 [J]. 哈尔滨工程大学学报, 2013,34(07):899-906. 收录：（EI：20133416646498）

[7]      SUN Wei, LING Jingxiu, HUO Junzhou, GUO Li, ZHANG Xu, DENG Liying. Dynamic Characteristics Study with Multidegree-of-Freedom Coupling in TBM Cutterhead System Based on Complex Factors [J]. Mathematical Problems in Engineering, 2013,34(7):899-906. 收录：（SCI: 000329672100001，EI: 20141217492111）

[8]      陈涛, 孙伟, 张旭. 基于灰色关联度的风电齿轮箱传动系统故障树分析 [J]. 太阳能学报, 2012,33(10):1655-1660. 收录：（EI：20125015795393）

[9]      CHEN Tao, SUN Wei. Multi-source data fusion based small sample prediction of gear random reliability [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012,26(8):2547-2555. 收录：（SCI: 000307525300035）

[10]  SUN Wei, YUE Ming, WEI Jian. Relationship between rectification moment and angle of shield based on numerical simulation [J]. Journal of Central South University, 2012,19(2):517-521. 收录：（SCI: 000299928600031，EI：20122615184634）

[11]  SUN Wei, CHEN Tao, WEI Jing. Dynamic reliability of gears in a wind turbine gearbox under the conditions of variable wind speed and small samples [J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part C-Journal of Mechanical Engineering Science, 2012,226(C12):3032-3042. 收录：（SCI: 000312158600018，EI：20131516194224）

[12]  ZHANG Xu, SUN Wei, HUO Junzhou, DING Xin. Interval Multi-objective Optimization Design Based on Physical Programming [J]. PrzegladElektrotechniczny, 2012,88(7B):379-381. 收录：（SCI: 000306011400100）

[13]  CHEN Tao, SUN Wei. Multi-source data fusion based small sample prediction of gear random reliability [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012,26(8):2547-2555. 收录：（SCI：20123715438210）

[14]  丁满, 孙伟, 徐江, 张旭. 考虑色彩意象不明确的产品色彩模糊优化设计 [J]. 机械工程学报, 2011, 47(12): 185-190. 收录：（EI：20112814137517）

[15]  DING Man, SUN Wei, ZHANG Xu. Computer-aided product colour planning for multi-working modes product using the synthesised evaluation method and difference evolution [J]. Journal of Engineering Design, 2011, 22(10): 701-719. 收录：（SCI: 12686975,  EI：20113814347215）

[16]  SUN Wei, HUO Junzhou, CHEN Jing, LI Zhen, ZHANG Xu, GUO Li. Disc cutters layout design of the full-face rock tunnel boring meching using a cooperative coevolutionary algorithm [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2011, 25(2): 415-427. （SCI：20111213784152）

[17]  SUN Wei, MA Qinyi, GAO Tianyi, Chen Shuang. Knowledge-intensive support for product design with an ontology-based approach [J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 48:421-434. 收录：（SCI：20102513017261）

[18]  HUO Junzhou, TENG Hongfei, SUN Wei, et. Human-Computer cooperative coevolutionary method and its application to a satellite module layout design problem [J]. RAeS: The Aeronautical Journa, 2010, 114(1154): 209-223.（SCI）

[19]  HUO Junzhou, SUN Wei, CHEN Jing, SU Pengcheng, DENG Liying. Optimal disc cutters plane layout design of the full-face rock tunnel boring machine (TBM) based on a multi-objective genetic algorithm [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2010, 24(2): 521-528. （SCI: 000274501500009，EI检索: 20101212794836）

[20]  DING Man, SUN Wei, CHEN Hanning. Multi-working modes product-color planning based on evolutionary algorithms and swarm intelligence [J]. Mathematical Problems in Engineering, 2010, 2010(Compendex): 收录：（SCI: 20102112949361）

[21]  SUN Wei, MA Qinyi, CHEN Shuang. A framework for automated finite element analysis with an ontology-based approach [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23(12): 3209-3220. （SCI: 000272941700008，EI: 20100412663628）

[22]  SUN Wei, XU Huanwei, ZHANG Xu. Non-probabilistic robust optimal design method [J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition), 2009, 22(2): 184-189. 收录：（EI: 20092212098482，SCI检索：000265447600004）

[23]  SUN Wei, MA Tieqiang, HUANG Yujun. Research on method of constraint conversion in feature-based data exchange between heterogeneous CAD systems [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23(1): 246-253. 收录：（SCI: 000268235400028）

[24]  SUN Wei, DONG Rongmei, XU Huanwei. A novel non-probabilistic approach using interval analysis for robust design optimization [J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23(12): 3199-3208. 收录：（SCI: 000272941700007）

[25]  Ling Jingxiu, Wei Sun, JunzhouHuo（通讯作者）, Li Guo. Study of TBM cutterhead fatigue crack propagation life based on multi-degree of freedom coupling system dynamics . Computers & Industrial Engineering, 2015，83(5):1-14（SCI：000353746800001，EI: 20150900574170, IF：1.783，中科院3区，JCR2区）

[26]  HUO Jun-zhou, SUN Xiao-long, LI Guang-qing, LI Tao，SUN Wei。Multi-degree-of-freedom coupling dynamic characteristic of TBM disc cutter under shock excitation，Journal of Central South University，2015，22(9):3326-3337（SCI，IF：0.52，JCR3区）

[27]  HuoJunzhou, Wu Hanyang, Sun Wei, Chen Jing. Improved design of the transmission mechanism of the of 4-cylinder double-acting Stirling engine ，Journal of Vibroengineering, 2015, 17(2):643-654（SCI：000352453600007 ，IF：0.61，JCR3区）

[28]  JunzhouHuo, Hanyang Wu, Jing Yang, Wei Sun. Multi-directional coupling dynamic characteristics analysis of TBM cutterhead system based on tunnelling field test，Journal of Mechanical Science and Technology，2015,29(8):3043-3058（SCI：000359405600001，IF：0.83）

[29]  HuoJunzhou，Hanyang Wu，Guangqing Li, Wei Sun, Jing Chen. The coupling dynamic analysis and field test of TBM main system under multipoint impact excitation. Shock and Vibration,2015,DOI: 10.1155/2015/313259 （SCI：000358489700001，IF：0.722）

[30]  Wei Sun, Jingxiu Ling*, JunzhouHuo,LiGuo, Xueguan Song. Study of TBM Cutterhead Fatigue Damage Mechanisms Based on a Segmented Comprehensive Failure Criterion, Engineering Failure Analysis,2015(SCI,已录用，JCR2区，中科院3区，IF：1.028)

[31]  B Ji, Xueguan Song(通讯), E Sciberras, W Cao, V Pickert, Multiobjective Design Optimization of IGBT Power Modules Considering Power Cycling and Thermal Cycling；IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS；30 (5), 2015, 2493 – 2504 （EI、SCI, IF:6.008）

[32]  B Ji, Xueguan Song（通讯）, W Cao, V Pickert, Y Hu, JW Mackersie, G Pierce, In Situ Diagnostics and Prognostics of Solder Fatigue in IGBT Modules for Electric Vehicle Drives;IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS;30 (3),2015, 1535-1543（EI、SCI, IF:6.008）

[33]  L Xing, PK Das, Xueguan Song（通讯）, M Mamlouk, K Scott, Numerical analysis of the optimum membrane/ionomer water content of PEMFCs: The interaction of Nafion@ ionomer content and cathode relative humidity;APPLIED ENERGY;138, 2015, 242-257（EI、SCI, IF:5.613）

[34]  Xueguan Song*, L Cui, M Cao, W Cao, Y Park, WM Dempster, A CFD analysis of the dynamics of a direct-operated safety relief valve mounted on a pressure vessel;ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT;81, 2014, 407-419（EI、SCI, IF:4.38）

[35]  XUEGUAN SONG; LIN WANG ; SEOK HEUM BAEK; YOUNG CHUL PARK*, Multidisciplinary optimization of a butterfly valve, ISA Transactions, Vol. 48, 2009, pp. 370-377（EI、SCI, IF:2.984）

[36]  Sun GY, Xueguan Song（通讯）, Baek SH, Li Q. Robust optimization of foam-filled thin-walled structure based on sequential Kriging metamodels, Structural and Multidisciplinary Optimization , DOI: 10.1007/s00158-013-1017-3, 2013（EI、SCI, IF:1.974）

[37]  Song Xueguan, Sun Guangyong*, et al., Crashworthiness Optimization of Foam-filled Tapered Thin-walled Structure using Multiple Surrogate Models, Structural and Multidisciplinary Optimization, Volume 47, Issue 2, February 2013, pp. 221-231（EI、SCI, IF:1.974）

[38]  X.G. Song, Ji Hoon Jung, et al., Metamodel-based optimization of a control arm considering strength and durability performance, Computers and Mathematics with Applications (2010), Vol 60, Issue 4, August 2010, pp. 976-980 （EI、SCI, IF:1.697）

[39]  Xue-Guan Song, Young-Chul Park and Joon-Hong Park*, Blowdown Prediction of Conventional Pressure Relief Valve with Simplified Dynamic Model, Mathematical and Computer Modelling, Vol. 57, 1-2, January 2013, pp. 279-288（EI、SCI, IF:1.412）

[40]  Xue-Guan Song, Joon-Hong Park, Seung-Gyu Kim, Young-Chul Park*, Performance Comparison And Erosion Prediction Of Jet Pumps By Using Numerical Method, Mathematical And Computer Modelling, Vol. 57, 1-2, January 2013, pp. 245-253（EI、SCI, IF:1.412）

 

Ø  申请和授权的发明专利

[1]      孙伟, 黄明, 孙清超, 张德功. 一种利用植物枝条加工筷子的全自动生产线, 中国, 申请号：2013101059578.

[2]      孙伟, 穆晓凯, 李诗航, 孙清超. 一种草本茎秆类筷子磨削加工机, 中国, 申请号2014105711315.

[3]      孙伟, 马铁强. 基于拓扑邻接逼近的CAD模型检索方法: 中国, 200810187194.5[P/OL]. 2008-12-12.

[4]      孙伟, 霍军周. 全断面岩石掘进机滚刀米字型结构布置方法: 中国, 200910187788.0 [P]. 2009-09-30.

[5]      孙清超, 臧含书, 孙伟, 吴君良等. 散料冲击试验机及其进行冲击实验的方法, 中国, 申请号: 2013103054780.

[6]      孙清超, 党会鸿, 马跃, 孙伟等. 摆锤式废钢冲击破碎试验装置, 中国, 申请号：2013102188400.

[7]      孙清超, 王传磊, 孙伟, 党会鸿等. 废钢破碎机进料装置, 中国, 申请号：2013102185563.

[8]      孙清超, 黄信, 石博文, 孙伟等. 一种间接测量装配结合面应力分布的测量系统及测量方法, 申请号: 2014106294329.

[9]      孙清超, 黄信, 石博文, 孙伟等. 一种机床装配结合面应力分布测量薄膜、系统及方法, 申请号: 2014106240329.

[10]  孙清超, 石博文, 邓长桥, 张元良等. 一种根据GBF区尺寸预测离心压缩机叶轮可再制造性的方法, 中国, 申请号：2014105096617.

[11]  王林涛，孙伟，孙清超，霍军周，宋学官，马宏辉，穆晓凯. 一种的管片拼装机回转运动电液控制系统, 中国, 申请号：201410835195.1.

[12]  孙清超, 孙伟, 党会鸿, 石博文. 分段进化遗传运算系统[简称：SEGAS] V1.0. 登记号：2014SR000180,中国, 2014-01.

[13]  霍军周，杨静，孙伟. 伸缩扩挖滚刀及水射流组合破岩刀盘设计方法. 申请号：2013102849352，授权公告号：ZL201310284935.2，授权公告日：2015.01.07

[14]  霍军周，李涛，孙伟，周建军. 一种滑动支撑的掘进机盘型单刃滚刀设计方法. 申请号：2013101888824，授权公告号：ZL201310188882.4，授权公告日：2015.01.07

[15]  霍军周，孙伟，杨静. 可伸缩多刃扩挖滚刀分区切削刀盘的设计方法. 专利申请号：201310285359.3，授权公告号：ZL201310285359.3，授权公告日：2015.07.15

[16]  霍军周，李涛，孙伟，张旭. 一种掘进机中心二联滚刀设计方法. 专利申请号：201310211543.3，授权公告号：ZL201310211543.3，授权公告日：2015.07.22

[17]  霍军周，蔡宝，张旭，李震. 基于垫片和定位块的滚刀高度调节方法. 专利申请号：201310689220.5，授权公告日：2015.06.15

[18]  霍军周，杨静，孙伟. 全断面岩石掘进机刀盘溜碴板支撑筋设计方法. 专利申请号：2013101188776

[19]  霍军周，吴瀚洋，孙晓龙，杨静.一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法.专利申请号：201410003279.9

[20]  霍军周，王亚杰，张旭.全断面岩石掘进机带嵌入式传感器的主轴承组件.专利申请号：201310704536.7

八、在读学生与已毕业学生

      截至目前，已毕业硕士研究生75名，已毕业博士生12名；就职企业包括：汽车、高速铁路、数控、大型工程机械、新能源等行业的国内外龙头企业；在读硕士生60余名，在读博士生8名；培养的学生连年获得国家奖学金和企业一等奖学金。

九、联系方式

孙伟：0411-87407510，E-mail：sunwei@dlut.edu.cn

马跃：0411-87406166，E-mail：myue@dlut.edu.cn

宋学官：0411-87407435，E-mail：sxg@dlut.edu.cn

孙清超：0411-87407435，E-mail：qingchao@dlut.edu.cn

霍军周：0411-87407435，E-mail：huojunzhou@dlut.edu.cn

李震：0411-87407435，E-mail：lizhen@dlut.edu.cn

郭正刚：0411-87407435，E-mail：gzg@dlut.edu.cn

郭莉：0411-87407435，E-mail：guoli@dlut.edu.cn

王林涛：0411-87407435，E-mail：wlt@dlut.edu.cn

张伟：0411-87407435，E-mail：weizhang@dlut.edu.cn