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1、1附：山西省附：山西省附：山西省 201120112011 度国家科学技术奖励推荐项目度国家科学技术奖励推荐项目度国家科学技术奖励推荐项目塑性动力学理论及在新材料、新结构塑性动力学理论及在新材料、新结构塑性动力学理论及在新材料、新结构失效问题中的应用研究失效问题中的应用研究失效问题中的应用研究主要完成人：主要完成人：主要完成人：主要完成人：杨桂通、韩强、王志华、姚小虎、赵隆茂主要完成主要完成主要完成主要完成单单单单位：位：位：位：太原理工大学、华南理工大学内容内容内容内容简简简简介：介：介：介：弹塑性动力学是一门较新的学科，主要研究材料在高速、高压下的动力学问题，在航空航天、国防及高新技术领域
2、有重要应用。本项目围绕上述问题开展了系统的研究，主要成果包括：1）提出了塑性动力学的若干新理论，包括建立了塑性动力学问题的一组变分原理和极值原理，为塑性动力学的近似解法和数值解提供了理论基础；阐明了计及应力波效应的动力屈曲研究中一些长期存在但难以说明的若干问题，建立了分叉准则，在圆柱壳动力屈曲问题的研究中揭示了一些新规律；首次通过实验发现了冲击载荷作用下梁、板等结构的反直观现象，对杆、板、壳的分叉、混沌运动的发展演化过程进行了系统的研究；在国际上首次系统研究了弹性介质中多层碳纳米管的扭转和纯弯屈曲问题及扭转和轴压的后屈曲问题，在碳纳米管温度效应、分子动力学模拟及分子-有限元模拟技术方面取得较大
3、研究进展，对含缺陷碳纳米管力学性能及大变形问题进行了探索和研2究；将分子动力学和连续介质力学相结合，提出了改进的有限元方法，这些研究成果不仅完善和进一步发展了连续介质力学的基本理论和研究方法，同时为大尺度纳米力学问题的研究提供了新的更加快捷、准确的数值模拟方法。 2）研制了若干先进的大型冲击加载实验系统，为新材料、新结构的冲击研究提供了完善的实验技术平台。主要学主要学主要学主要学术术术术代表作：代表作：代表作：代表作：1、塑性动力学(新版)杨桂通著，高等教育出版社，20002、Han Q., Hu H.Y., Yang G.T., The bifurcation problem of colu
4、mns caused by elastic-plastic stress wave propagation. Appl.Math.Mech., 1999, 20(6):604-6143、Han Q., Zhang N.M.,Yang G.T., Chaotic motion of a nonlinear thermoelastic elliptic plate. Appl.Math.Mech., 1999,20(9):960- 966.4、Qiang Han, Guoxin Lu., Torsional buckling of a double-walled carbon nanotube e
5、mbedded in an elastic medium, Eur.J.Mech.A/Solids, 2003, 22(6):875-883.5、Qiang Han, Guoxin Lu and Liming Dai, Bending Instability of an Embedded Double-Walled Carbon Nanotube Based on Winkler and van der Waals Models, Composites Science and Technology, 2005,65(9): 1337-1346.6、Hao Xin, Qiang Han, Xia
6、ohu Yao，Buckling and axially compressive properties of perfect and defective single-walled carbon nanotubes, Carbon, 2007, 45(13): 2486-2495.7、Wang Zhihua, Ma Hongwei, Zhao Longmao, Yang Guitong. Studies on the dynamic compressive properties of open-celled aluminum alloy foams. Scripta materialia，20
7、06, 54: 83-87. 8、 X.H.Yao, Q.Han, Buckling analysis of multi-walled carbon 3nanotubes under torsional load coupling with temperature change , Journal of Engineering Materials and Technology, 2006，128:419-427.主要完成人的主要完成人的主要完成人的主要完成人的贡贡贡贡献：献：献：献：杨杨杨杨桂通教授桂通教授桂通教授桂通教授是本项目的主持人和第一完成人，本项目中的主要开创性工作及思想都是由杨桂通
8、教授提出的。1、建立了塑性动力学的广义变分原理，给出了考虑应变率效应的塑性动力学问题的极值原理以及相应的计算方法，奠定了塑性动力学的基础；2、动态扭转试验机和动态拉伸-扭转复合试验机和落锤装置的主要设计完成人；3、计及物理非线性、几何非线性效应，对非线性粘弹性梁在随动载荷作用下的混沌运动进行了深入的理论分析。韩强韩强韩强韩强教授教授教授教授是本项目的第二完成人。1、系统研究了弹塑性应力波的传播及其反射导致的结构动力屈曲问题；2、在板壳分叉和混沌问题研究中提出了研究内共振诱发的混沌运动和能量在不同模态间转化和分布的多模态平均法，明确指出了以往学者所用方法存在的重大缺陷及可能导致错误结论的原因；3
9、、在国际上首次系统研究了弹性介质中多层碳纳米管的扭转和纯弯屈曲问题及扭转和轴压的后屈曲问题，对含缺陷碳纳米管力学性能及大变形问题的分子动力学模拟方面取得较大研究进展。4王志王志王志王志华华华华副教授副教授副教授副教授是本项目的第三完成人。1、发现了高应变率对多孔金属吸能效率有重要影响，提出了既考虑可压缩材料内部结构的变化，又考虑其宏观变形机制的动态本构模型；2、提出了多孔金属动态力学行为研究的均匀化分析方法和复杂应力状态下多孔材料的动力屈服准则；姚小虎副教授姚小虎副教授姚小虎副教授姚小虎副教授是本项目的第四完成人。1、在碳纳米管温度效应及分子-有限元模拟技术方面取得较大研究进展，发现了大变形引
10、起的碳纳米管受压弧面产生的局部失稳现象；2、将分子动力学和连续介质力学相结合，提出了改进的有限元方法，采用考虑几何非线性效应、横向剪切效应的连续弹性壳体理论来模拟单壁碳纳米管，构建特殊的接触单元来模拟分子间范德华力的非线性作用，考虑石墨板卷曲曲率引起的碳纳米管的初始内应力，系统研究了碳纳米管的非线性大变形力学行为。赵赵赵赵隆茂教授隆茂教授隆茂教授隆茂教授是本项目的第五完成人。1、首次通过实验发现了冲击载荷作用下梁、板等结构的反直观现象；2、研究了冲击载荷下孔拓扑构型对多孔金属动态性能的影响，提出一种理论分析模型，分析了均质和非均质多孔金属中应力波传播规律。5热连轧生产过程全局状态精细化监测与故
11、障预示热连轧生产过程全局状态精细化监测与故障预示热连轧生产过程全局状态精细化监测与故障预示主要完成人：主要完成人：主要完成人：主要完成人：熊诗波 柳亦兵 严可国 权龙 熊晓燕 徐鸿 阮跃 陆江 甄成刚 武兵主要完成主要完成主要完成主要完成单单单单位：位：位：位：太原理工大学、华北电力大学、北京英华达软件工程有限公司推广推广应应用效果：用效果：此项目解决热连轧生产线中设备群安全可靠运行的健康监测与故障诊断的一系列重要技术问题，开发了性能完善的热连轧生产过程全局状态精细化监测与故障预示系统，对热连轧带钢生产过程实施全面监测、分析、诊断与预示。此项目 2007 年在太原钢铁公司热连轧生产线投入运行，
12、近四年来，多次成功地发现并及时诊断出设备故障，现场人员根据监测系统的分析诊断结果，对故障设备进行及时的维修，有效保障了生产线的安全可靠运行。本项目部分研究内容在榆次油研液压有限公司和大连华锐公司液压装备厂制造的热卷取机上得到应用，达到预期效果。不锈钢钢渣清洁处理技术开发及资源化不锈钢钢渣清洁处理技术开发及资源化不锈钢钢渣清洁处理技术开发及资源化主要完成人：主要完成人：刘复兴 张懋 刘晓慧 郭俊才 刘雁秋 蔡博 高祥明 赵鹏伟 史永林 罗胜主要完成主要完成单单位：位：太原钢铁（集团）有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司、中冶京诚（秦皇岛）工程技术有限公6司推广推广应应用效果：用效果：该项目针对不
13、锈钢钢渣高碱度、还原性、冷却过程中易粉化扬尘、渣钢磁性弱难分选等问题，开发了一套具有完全自主知识产权的不锈钢钢渣清洁处理和多元化资源利用的技术。该技术包括熔渣硼质改性，罐内自动控制喷淋冷却，立轴与反击破碎钢渣，星型筛与摩根森筛筛分，高强磁选与金属感应分选渣钢等，实现了渣钢回收和尾渣多元化（作烧结熔剂、化肥、建材等）利用。 项目实施后，冷却后钢渣的细粉（粒径在 200 目以上）比例降低了 76.52%，扬尘率降低了 90.11%，有效抑制了扬尘污染；金属收得率达 98%，渣钢金属含量达 82%，尾渣中金属含量小于 2%；20082010 年共创效 2.57 亿元。目前，我国不锈钢产能为 1500
14、 万吨/年，该项技术对国内外不锈钢钢渣处理及应用具有良好的借鉴和推广价值。煤矿残留煤炭资源回采技术研究与应用煤矿残留煤炭资源回采技术研究与应用煤矿残留煤炭资源回采技术研究与应用主要完成人：主要完成人：主要完成人：主要完成人：侯水云 赵景礼 冯国瑞 王玉宝 康立勋 原国政 范新民 秦斌青 杨双锁 王万冬 主要完成主要完成主要完成主要完成单单单单位：位：位：位：西山煤电（集团）有限责任公司、太原理工大学、中国矿业大学（北京）推广推广推广推广应应应应用效果：用效果：用效果：用效果：我国人均煤炭资源仅为世界平均水平的一半，而矿井的煤7炭资源采出率却远低于世界发达国家, 残留煤炭资源损失量巨大。提高煤炭
15、资源采出率的意义现实而又深远。项目针对西山矿区蹬空煤层、刀柱采空区、不规则边角块段等不同类型的残煤回采问题，开发了以新型巷道布置和回采工艺为特色的成套实用技术，在西山矿区的白家庄矿、镇城底矿、官地矿、马兰矿等残留煤炭资源问题突出的矿井得到了广泛的推广，同时在包头等矿区也进行了应用，均获得了显著的经济效益和社会效益。煤炭资源回采率普遍提高 10%以上，延长了矿井服务年限，保证了安全生产。化工废气超重力净化技术的研发与工业应用化工废气超重力净化技术的研发与工业应用化工废气超重力净化技术的研发与工业应用主要完成人：主要完成人：主要完成人：主要完成人：刘有智、祁贵生、焦纬洲、栗秀萍、袁志国、申红艳、荆
16、宏健、郭建民、张路遥、王建伟主要完成主要完成主要完成主要完成单单单单位：位：位：位：中北大学、天脊煤化工集团股份有限公司、甘肃银光化学工业集团有限公司推广推广推广推广应应应应用效果：用效果：用效果：用效果：经过十五年的研究积累，项目组研发了化工废气超重力净化成套技术及装备，形成拥有自主知识产权的核心技术，达到了大幅度减少设备尺寸、简化流程、节省投资、降低能耗、资源化回收的效果。多项技术达到国际先进水平，获山西省科技进步奖 3 项，授权发明专利 4 项，实用新型专利 5 项，专著 1 部，发表相关学术论文 67 篇。本项目在数十家企业的含 H2S、NOx、NH3、SO2、粉尘和8VOC 等化工废气净化及资源化回收方面进行了工业应用推广。近三年来，减排大气污染物 2.8 万余吨，水回收及回用 30 万余吨，回收产品创收 1.2 亿元，节约运行费用 2.6 亿元，总投资费用节约 1.9 亿元，取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。煤质多变下燃烧系统优化及关键辅机节能技术与应用煤质多变下燃烧系统优化及关键辅机节能技术与应用煤质多
