第13届——银奖

作者：胡珊青（导师：林忠钦、李永兵）

论文题目：氧化膜对铝/钢电阻点焊影响机理及接头性能提升方法研究

论文简介：论文选题来源于国家自然科学基金杰出青年基金项目、美国通用汽车公司全球研发中心国际合作项目。面向铝/钢异质材料的低成本、高性能电阻点焊需求，论文针对铝合金表面氧化膜对铝/钢电阻点焊连接带来的挑战，研究了其对5系铝合金/镀锌低碳钢焊点宏微观质量的影响规律，发现了含氧化膜缺陷的铝/钢焊点高温烤漆后接头性能显著下降的现象，揭示了高温烤漆对含氧化膜缺陷的铝/钢焊点性能劣化机制；针对氧化膜带来的不利影响，提出了基于多阶段脉冲的氧化膜缺陷分布及熔核生长协同调控的新工艺，通过增大熔核厚度，增加了熔化金属和氧化膜缺陷的流动速度，有效改变了氧化膜缺陷沿界面的分布状态，确定了氧化膜分布有效调控的熔核厚度，实现了在瞬时、封闭特征下焊点的形、性协同调控，解决了铝/钢焊点沿界面氧化膜缺陷脆性开裂的工程技术难题；面向工业生产开展了多阶段脉冲铝/钢点焊工艺的适用性研究，探究了焊接飞溅、焊枪刚度、电极臂变形对多阶段脉冲铝/钢焊点宏微观特征和力学行为的影响，为工艺控制、焊枪设计、质量评价提供了理论依据。

第12届——银奖

作者：张頔（导师：来新民、易培云、彭林法）

论文题目：燃料电池金属极板纳米晶碳涂层沉积过程分子模拟及工艺调控

论文简介：论文选题来源于国家重点研究计划和上海汽车工业科技发展基金项目，围绕燃料电池金属极板涂层导电性与耐蚀性难兼顾、接触电阻不稳定等关键问题，提出了采用纳米晶碳涂层改善传统非晶碳涂层的稳定性，建立了综合分子动力学与力偏置蒙特卡洛沉积模型，预测了碳纳米晶的最优形核区间与生长取向，实现了纳米晶碳涂层可控制备，并显著提升了金属极板服役寿命。论文开发了综合分子动力学与力偏置蒙特卡洛新方法，实现了石墨纳米晶形核模拟；阐明了纳米晶与非晶相导电、耐蚀和稳定性的物理机制，在理论上首次提出了石墨纳米晶形核相图；开发了非晶-纳米晶复合碳涂层工艺，实堆寿命国内首次突破5000小时。

第11届——铜奖

作者：温斌荣（导师：董兴建、彭志科）

论文题目：大型海上浮式风机非定常空气动力学特性研究

论文简介：论文选题来源于国家自然科学基金重点项目，瞄准大型浮式风电装备研发的科技前沿，针对浮式风机空气动力学行为机理不明晰、计算与实验方法不完善等关键问题，深入开展了浮式风机非定常空气动力学基础理论、计算方法与实验技术研究。论文建立了浮式风机非定常气动特性计算理论与方法，突破了多源非定常激励下浮式风机气动载难计算、功率特性难预报的关键瓶颈；提出了浮式风机多场协同缩尺准则，建立了浮式风机缩比模型一体化实验方法，相关成果已在多款新型浮式风机的设计分析与优化中取得良好应用效果。

第十届——银奖

作者：马运五（导师：林忠钦）

论文题目：自冲摩擦铆焊机械-固相复合连接机理及应用研究

论文介绍：论文选题来源于国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、面上项目和教育部新世纪优秀人才支持计划。论文针对航天、汽车等载运工具轻合金薄壁结构连接的技术难题，发明了无预制孔自冲摩擦铆焊技术，通过摩擦生热解决了机械连接中大变形导致的低延展性材料开裂难题，通过热、力的分段协调控制攻克了固相连接中搅拌摩擦导致的铆钉/板材界面间隙缺陷和材料过度软化难题，揭示了铆钉搅拌摩擦对周围材料动态再结晶的控制机理，形成了机械-固相复合连接新原理，突破了传统单一模式连接工艺的性能瓶颈。作者攻读博士学位期间在Journal of Materials Processing Technology、ASME JMSE、IIW 会刊Welding in the World、SME 会刊Journal of Manufacturing Processes 等发表 SCI 论文 9 篇（一作论文7篇），获授权发明专利3项，获得美国机械工程师学会制造科学与工程会议（ASME MSEC）最佳论文奖、国家奖学金、留学基金委国家公派研究生奖学金、SMC奖学金、学院首届“学术之星”等荣誉。

第十届——佳作奖

作者：陈是扦（导师：彭志科）

论文题目：非线性调频分量分解理论及其在机械故障诊断中的应用研究

论文介绍：机械设备由于工作环境恶劣、工况复杂，其关键部件容易受损，导致设备性能退化，甚至造成设备崩溃。研究有效的设备状态监测和故障诊断方法，对提升设备运行安全性和可靠性、避免不必要的经济损失和安全事故，具有重要意义。本文针对现有信号分解方法难以准确分离和提取机械振动信号的强时变故障特征问题，深入开展了机械故障诊断中的非线性调频分量分解新理论、新方法及其工程应用研究。主要研究内容包括：1) 提出了非线性调频分量参数化分解方法，建立了通用的非线性调频分量参数化模型，提出了高效的模型参数估计方法，解决了强时变调频信号表征难题；2) 提出了非线性调频分量非参数化分解方法，建立了非线性调频分量变分优化模型，提出了模型迭代优化算法框架以及带宽参数自适应更新算法，解决了紧邻信号分量分离难题，有效提升了分解方法对复杂环境的适应性；3) 针对复杂时变转速工况下的轴承、齿轮、转子等关键机械部件的故障特征提取难题，应用所发展的非线性调频分量分解方法，实现了时变频率调制、时变幅值调制等多种强时变故障特征提取，并揭示了不同特征之间的关联性。

第九届——优秀奖

作者：李洲龙（导师：朱利民）

论文题目：薄壁曲面零件五轴侧铣加工过程几何-力学仿真及变形误差刀路补偿

论文简介：论文选题来源于国家973计划项目和国家杰出青年科学基金项目，围绕难加工航空薄壁曲面零件高精高效的加工要求，开展了五轴侧铣加工过程的几何-力学集成仿真研究，解决了侧铣加工刀路误差控制和五轴铣削力精确预报的难题，提出了基于刀位修正的加工让刀变形补偿技术，突破了航空叶轮叶片零件多轴加工工艺瓶颈，提高了薄壁曲面类零件的加工精度。论文的主要创新点如下：1）在刀路规划方面：提出了刀具跳动影响下的五轴侧铣刀路整体优化算法，实现了刀具路径几何精度的大幅提升，解决了侧铣编程时几何失配引起的原理性误差控制难题。2）在切削力预报方面：提出了一种高效高精判定切削几何区域的弧面求交法，解决了传统实体造型法计算效率低、鲁棒性差和离散建模法计算精度低的问题；发展了综合考虑刀具跳动与底刃切削效应的通用刀具切削力预报模型及实验标定技术，解决了现有模型在复杂的五轴铣削工况中预报失准的难题。3）在加工变形补偿方面：建立了无需网格重划的工件刚度修正模型，提出了适用于薄壁曲面零件五轴侧铣工况的加工变形精确预报与刀路补偿技术，实现了融合加工变形的侧刃成形曲面向设计曲面的最佳一致逼近，提升了薄壁曲面零件的加工精度。

第八届——铜奖

作者：邓宇君（导师：林忠钦、傅铭旺）

论文题目：聚合物微结构成形的介观尺度效应及其本构建模

论文简介：论文针对介观尺度下聚合物材料尺度效应，搭建了考虑应变率影响的弹粘塑性模型、建立了应变梯度弹粘塑性本构模型，给出了考虑尺度效应的聚合物变形仿真分析的数值分析模型，实现了聚合物表面复杂结构大面积微细辊压成形的数值分析预测。研究为介观尺度下聚合物材料流变行为分析和聚合物表面功能结构的微细压印成形工艺设计提供理论基础。研究成果主要集中在以下几个方面：（一）研究应变率对聚合物应力应变关系的影响规律，建立了适用于宏观尺度下聚合物变形的弹粘塑性本构模型；（二）将偶应力和旋转梯度引入弹粘塑性本构模型中，建立了考虑介观尺度效应的应变梯度弹粘塑性本构模型，验证了应变梯度弹粘塑性本构模型预测聚合物介观尺度效应的可行性和精确性；（三）构建了应变梯度弹粘塑性本构模型的增量数值化方法，结合自定义单元，建立了考虑聚合物尺度效应的仿真建模方法，验证了数值模型预测聚合物介观尺度效应的准确性；（四）基于微细辊压成形系统，对辊压工艺参数对聚合物表面复杂结构成形质量的影响规律进行了实验研究，得到了辊压成形高度的回归模型，分析了聚合物材料在微细辊压成形中的流动特点，为聚合物复杂结构微细辊压工艺研究奠定了理论基础。论文得到了国家自然基金重点项目“薄膜表面微细结构直接热辊连续成形的介观尺度效应及控形控性新方法”的支持。

第八届——佳作奖

作者：姜振华（导师：殷跃红）

论文题目：光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法

论文简介：近年来，大型高分辨率的对地、对空光学观测系统被广泛地应用于军事、科研等各个领域，由此对离轴非球等形式的复杂曲面光学大镜的需求也不断增加。论文针对光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法进行了深入系统的研究：针对少轴磨削变接触点、变曲率的特点,对弧面砂轮几何形状进行了参数化表征,从几何学的角度揭示了少轴磨削与五轴磨削之间的关联关系,建立了少轴磨削虚拟轴等效原理模型；针对离轴非球等形式的复杂光学大镜，建立了一套完整的可用于少轴磨削倾斜弧面砂轮几何误差建模、分离与补偿的方法；根据弧面磨削的几何运动特点，利用微分几何对接触区域的相关曲面包括砂轮曲面、砂轮运动包络面、工件加工残留面进行了微分化表征，从而能够通过磨削点附近砂轮曲面的主曲率、磨削深度等少数变量实现接触区域的三维直观建模；针对弧面磨削几何学原理在磨削系统中的实现，开发了用于大型少轴光学磨床的CNC系统与CAM系统，为少轴弧面磨削在光学大镜快速制造过程中的大规模应用创造了良好的条件。

第七届——佳作奖

作者：项四通（导师：杨建国、杜正春）

论文题目： 五轴数控机床空间误差测量、建模与补偿技术研究

论文简介：论文以五轴机床误差测量-建模-补偿一体化为主线，提出了旋转轴误差的辨识新方法，建立了适用于多种结构五轴机床的空间误差统一模型，给出了基于螺旋理论的空间误差补偿方法。研究成果优化了五轴机床误差辨识过程，改善了模型通用性，对于提升数控机床尤其是国产数控机床加工精度具有重要意义。具体研究内容与贡献包括：(1) 提出了基于球杆仪的旋转轴误差高效高精度低成本测量方法。针对现有辨识方法中忽略装配误差和运动误差之间耦合关系的缺点，通过球杆仪切向、径向和轴向的测量模式，给出了同时辨识8项装配误差和12项运动误差的解析解。(2) 建立了适用于多种结构五轴机床的空间误差统一模型。传统建模方法通用性差，通过设计奇异函数作用于运动链，只需输入机床平动轴和旋转轴的类型序号 (0,1,2,3)，即可得到最终的空间误差模型，并可适用于12种类型的五轴机床。(3) 给出了五轴机床空间误差的解析解补偿方法。基于螺旋理论逆运动学计算出五个运动轴补偿量的解析解。相比于传统的雅克比矩阵的求取补偿量近似解的方法，螺旋理论不仅简化了坐标系，而且提高了补偿精度。(4) 开发了基于虚拟CNC的五轴机床空间误差补偿软件。可预测机床刀具路径在不同位置处的空间误差，并精确计算各轴的补偿量。该软件适用于任意结构五轴机床，并有效地对其空间误差进行预测和补偿。

第六届——佳作奖

作者：曹睿（导师：高峰）

论文题目：弱碰撞半物理仿真系统的机构设计与实验

论文简介：弱碰撞半物理仿真(或称半实物模拟)系统是空间试验关键技术之一，也是我国探月工程的必要试验装置，其核心由运动模拟器组成。为了真实模拟空间中的碰撞，运动模拟器需要具有高刚度、大承载、高精度、高动态响应等特性，而弱碰撞对接的特殊性又对高频响、工作空间、各向同性有更为严格的要求。目前的运动模拟器在动态响应、工作空间及各向同性等方面都无法满足弱碰撞测试的需求。针对现有技术的不足，论文为我国探月三期取样返回工程的地面测试设计了一种全新的高性能运动模拟器，进行了从构型、尺度、结构直至驱动系统的一体化设计，并对系统精度进行了标定，主要创新如下：1）发明了一种六自由度3-3式正交对称并联机构，提出了一套九轴联动双平台协作系统，以此为基础设计了九轴联动弱碰撞半实物模拟系统方案。该3-3式机构与传统Stewart机构相比，有效工作空间更大，具有更好的动态响应特性及优良的各向同性，在工作空间内不易发生奇异和干涉。2）提出了一种直观且全面的工作空间描述方法；发现并证明了运动模拟器的运动学关键点特性；利用这种关键点并提出了一种无量纲的简明有效的机构尺度设计方法。3）建立了系统刚度、固有频率与机构尺度之间的关系模型，揭示了机构尺寸参数变化对于运动模拟器在工作空间全域内的刚度、固有频率的影响关系，将此模型与关键点结合，对运动模拟器进行了刚度与尺度的耦合设计。4）研制开发了空间弱碰撞对接半实物模拟实验装置，建立了系统的标定模型，并通过实验对模拟器的综合性能进行了考核及精度标定。

第五届及以前