凝心聚力谋发展 砥砺奋进谱新篇——力学与材料学院科研工作总结

发布时间:2021-07-08

在长期的科研实践中,力学与材料学院坚持 “基础与应用并重、理论与实践结合的理念,以服务和解决我国水利水电工程、土木工程、海洋工程、能源及环境工程中的力学和材料问题为宗旨,形成了工程结构破坏力学与安全、工程材料力学特性与行为、计算力学与工程仿真、海上风电、环境流体力学与应用、结构动力学与灾变控制、高性能土木工程材料、微/纳米材料结构与性能、材料表面防护技术等特色鲜明的研究方向。十三五以来,全院凝心聚力、砥砺奋进,谱写出学院发展的新篇章。

夯实科学研究基础,斩获丰硕业绩成果

围绕力学与材料学科国际前沿问题,学院夯实科学研究基础,注重科研创新,推进基础研究与社会服务的交叉融合,科研体量持续增长,科研成果日益丰硕。

近十年来,承担国家级、省部级及横向科研项目1100余项,新增科研合同2.83亿元,到款经费2.41亿元,所承担项目涵盖了国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划、国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、江苏省科技支撑计划等等。主持国家自然科学基金项目145项,其中基金重点项目3项,杰出青年基金项目1项,面上项目64项、青年科学基金69项。主持国家科技支撑计划项目2项,国家重点研发计划项目(课题级)2项。获批江苏省杰出青年基金1项,江苏省优秀青年基金2项。获省部级及以上奖项60项,其中参与完成的“生态节水型灌区建设关键技术及应用”获国家科学技术奖一等奖,“混凝土裂缝分龄期防治新材料和新技术及其应用”和“高混凝土坝整体稳定安全控制新理论及工程应用”获国家科学技术进步奖二等奖,“农田农村退水系统有机污染物降解去除关键技术及应用”获国家发明奖二等奖。发表SCI检索论文1500余篇,出版学术著作30余部。获国家授权专利530余件,其中发明专利420余件,授权国际PCT专利10余件。

瞄准世界学科前沿,解决科学技术难题

在国家重点学科、“985”优势学科平台和滚球十大网站推荐学科行动计划的支持下,学院建成了具有国际先进水平的实验平台和科研基地,瞄准世界力学与材料前沿,解决关键科学与技术难题。

构建了工程材料多尺度多物理场耦合作用的本构模型,发展复杂条件下结构非连续变形破坏分析的理论和方法,揭示结构跨尺度损伤演化规律与失效机制,突破既有理论和方法的瓶颈,解决了高坝-库水-地基系统、深埋地下洞室和高边坡失稳的关键力学难题。针对重大工程规模化、巨型化、环境严酷等复杂条件,研发混凝土性能调控技术,攻克了高温、高含泥、超长时间运送等严酷条件下混凝土施工的技术难题,发展了混凝土耐久寿命预测理论和方法。

服务国家重大工程,突破国外技术壁垒

依托江苏省重大基础设施安全保障协同创新中心、江苏省风电机组结构工程研究中心、江苏省水工新材料及防护工程技术研究中心等省部级科研平台,学院突破国外技术壁垒,致力于服务国家重点工程,自主研发了水工结构分析、边坡稳定、裂纹扩展、损伤反演、混凝土结构温控等一大批工程专用程序,在全国400多个设计院和工程单位得到推广应用。

论证了高混凝土坝整体失效的物理本质,提出稳定性分析的间接法和失稳破坏的两种判据,成功应用于小湾、锦屏等 14 个国家重大水利水电工程,节约工程投资约 15 亿元。研发长大桥梁智能健康监测大数据软件平台,构建实时在线健康监测系统,在预防性维护方面提供“中国方案”,成果应用于港珠澳、沪苏通等 16 座大桥,节省维护费用 3.5 亿元。研发混凝土性能调控技术,应用于南水北调、港珠澳大桥和巴基斯坦 NEELUM-JHELUM 水电工程等国内外重大工程,2016-2018 年新增销售额 20.15 亿元,新增利润 1.02 亿元。

针对水力机械的抗空蚀和防腐蚀难题,研发了过流部件空蚀、腐蚀、磨损一体化防护涂层和液压启闭机活塞杆复合陶瓷功能涂层,突破了抗空蚀防腐蚀耐磨损新材料瓶颈,提高了水力机械运行的稳定性和使用寿命、降低了成本,成功应用于南水北调等工程,为我国长三角等平原地区排灌机组节省电约 2.7 亿度,产生经济效益 1.764 亿元。针对我国日趋严重的水资源短缺问题,研发了“高效低成本吸附剂材料制备与应用技术”和“基于新型耐污染抗氧化反渗透膜元件的一体化供水装备”,在内蒙古鄂尔多斯地区杭锦旗等不同水质地区实现了工程示范,成功应用于山东大钦岛等多地海水淡化项目,满足了非常规水资源利用与水安全国家战略。

制定相关规范标准,促进行业规模发展

学院领衔制定了我国首个铸造行业国际标准,制定国家、行业和地方标准 10 余部,推动了我国水运工程等行业的科技进步,成果成功应用于“一带一路”重点项目恒逸文莱炼化一体化码头、天津港等海内外重大工程中,近两年新增销售额 12.91 亿元,新增利润 2.26 亿元。提出基础设施安全保障和智慧制造等方面的政策建议,制定编写行业规范和地方标准 13 部。在风力机结构体系方面取得多项技术突破,规模化应用于金风科技、九鼎天地风能等众多风电企业,近两年新增产值 76.77 亿元。自主研发多款高性能水利水电工程计算软件,在南水北调、三峡等重大工程中得到广泛应用,用户涵盖近 500 家市级以上设计院和高校。

加强学术交流合作,科普服务社会大众

学院发挥人才和技术优势,面向国家经济建设主战场,服务行业和地方,参与多项国家重大工程项目的研发,为水利、土木、海洋、能源及交通等提供技术咨询和人才培训服务,取得了显著的社会效益和经济效益。

举办国内外学术会议,推动深层次交流合作,促成 20余项国际合作项目,获中欧合作创新大奖。主办国际学术期刊,创办多种电子文摘,其中“力学动态”年发送量约 30 万人次。依托挂靠的中国力学学会教育工作委员会和江苏省力学学会等学术组织,赴企业和中小学举办科普讲座,开展线上力学科普知识有奖竞答,参加人数逾 3 万人。举办线上线下各种短期课程和培训班 18 次,参与学习和培训人数近 2 万人次。

 

面向 “十四五”征程,展望2035年远景,力学与材料学院将继续以科技创新人才为核心、以科技创新平台为基础,构建高水平科技创新体系,发挥力学、材料学科理工兼并的特色,聚焦服务国家战略和行业需求,大力开展应用基础研究和技术创新,优化创新科研管理机制,落实科研分类评价,加强重大平台建设,为学院科研和学科持续发展提供有力支撑。