研究系统
材料数据库与数字化模拟研究中心

   围绕学术前沿、国家战略目标和山东省新旧动能转换重大工程的创新驱动及先进材料和高端装备的重大需求,开展材料数据库与数字化模拟的建设与研究。融合材料、制造学、信息、计算、物理、化学等多学科能力,集成和发展材料计算、实验和数据信息学的方法、工具和技术,实现快速和智能的工程化设计,加快新材料和高端装备的创新驱动、智能转型和绿色发展。

   改变现有材料研发主要以实验为主的试错型材料设计理念,通过发展高通量的材料试验技术、计算材料技术和材料数据库技术,加速新材料的开发与应用,致力于突破“将先进材料的发现、开发、制造和使用的速度提高一倍”的目标。开展材料基因组的研究工作,缩短新材料的开发周期、降低研发成本,让材料的开发不再是大型装备和产品的瓶颈。

   着重于建立多种类材料寿命检测基础设施,定量表述疲劳损伤机理和过程,基于微观组织和概率统计的疲劳寿命理论和方法,对关键材料及相关高端装备进行缺陷和微观组织的自动、准确、可靠超声无损检测,以推动估计疲劳寿命预测方法的建立、发展和创新。

   具体研究方向为:(1)采用高通量材料制备及表征技术,发展和完善关键材料数据库和工具库,突破多尺度多层次高效的集成材料计算工程技术。(2)在集成计算材料工程的材料设计、高通量制备和表征的基础上,将其应用于高端装备的制造,探索材料制造过程中的组织调控方法,实现材料成分、工艺、微观组织和性能之间相互关系的定量描述,突破材料成分设计和其构件形性协同制造的关键技术。(3)建设材料数据库关键技术和平台,引进、发展和完善材料及高端装备相关的关键数据库、计算软件和工具库体系。以可靠的材料计算工具、准确的材料数据库和新的材料表征检测方法为基础,整合材料学、工程力学、流体力学等学科的计算分析为平台,构架材料基因工程基础设施,支撑和促进材料基因组工程技术在材料设计、工艺和使役各环节的集成应用和验证。(4)开展高性能材料-装备一体化设计技术研究。在集成计算材料工程的材料设计、高通量制备和表征的工作基础上,将其应用在航空发动机、核电装备、海工装备、高速列车等大型装备关键零部件的制造,开展材料的高通量成分设计,探索塑性变形过程中组织调控方法,突破材料的成分设计和其构件形性协同制造的关键技术。(5)数字化制造生产线与智能工厂技术研究:基于数值模拟技术,针对石油平台、海上风电机组、深海特种作业舰艇等海洋工程结构物,进行结构应力、疲劳寿命、极限承载能力分析,全寿命周期极限强度可靠性研究,以及基于整体强度与局部强度协调一致的结构优化设计研究;基于材料数据库及非线性参数模型的关键构件材料及优选研究,关键构件结构-性能优化设计分析研究,基于宏微观耦合本构模型的锻造热处理一体化形性协同控制数值模拟技术研究;建立数字化车间数学模型,开发工艺专家系统,开展制造过程智能化理论研究,建立智能制造绿色工厂网络服务平台;以船舶、航洋工程等行业为研究对象,开展数字化工艺流程及布局、制造工艺专家系统、信息化管理等系统解决方案研究。


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