机构旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导!每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析,从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议这五个方面,帮助大家更好地了解导师,学会科研!
教授简介与研究背景
李教授是西北工业大学材料学院塑性成形领域的权威学者,长期致力于复杂结构材料加工与多雕塑建模研究。其学术履历展现出了彰显的系统性和国际化特征:
· 学术成长路径:本科阶段在河南科技大学主攻塑性成形工艺与模具设计,奠定了热塑性的工程实践基础;硕士与博士阶段在西北工业大学材料加工工程专业深耕,研究方向逐步集中于塑性成形与造型技术;2009年赴美国佐治亚理工学院将攻克机械工程博士后研究,计算力学与材料相关理论结合,跨学科组织研究为特色。
· 职业发展概况:自2007年起在西北工业大学材料学院从教师先进至教授,十余年间始终围绕可塑性成形领域展开研究,主导建立了兼具理论深度应用的科研体系。其团队与全国知名高校(如佐治亚理工学院)及航空航天企业保持持续合作,研究成果多次发表于《国际可塑性杂志》等材料科学领域顶级期刊。
主要研究方向与成果分析
李教授团队的研究方向可分为两个核心领域,均以解决航空航天关键零部件制造难题为目标:
方向一:复杂结构形状学测量建模仿真
1. 科学问题:宏观宏观模型难以揭示钛合金、合金等材料在成形过程中局部组织(如晶粒重力、位错密度)与宏观性能(强度、强度)的关联。
2. 突破性成果:
· 晶体塑性本构模型开发:通过引入动态再成形(DRX)与位错安装机制,建立了适用于两相钛合金的晶体塑性模型(见论文[1]),首次实现了热加工过程中相变与织构变换的连接预测,预测精度较传统模型提升30%以上。
· 跨尺模拟算法优化:提出了基于工件计算的显式有限元算法(论文[2][4]),将多尺连接计算效率提升5~8倍,解决了大规模晶体可塑性仿真的算力上限问题。
方向二:多能场激活调控成形技术
1. 工程挑战:复杂支架(如航空发动机叶片)的成形精度与性能稳定性受到疲劳、回弹效应等因素的抵消。
2. 关键技术突破:
· 声电热多场耦合:开发了基于超声振动辅助的板材成形工艺论文[7],通过高频机械振动降低材料流动振动,使TA15钛合金的成形极限提高15%~20%。
· 形性一体化控制方法:结合在线监测工艺与反馈控制技术,建立了形变缺陷(如颈缩、褶皱)的实时预警系统,已成功评估某型储箱整体旋压形形。
研究方法与特色
李教授团队的研究方法具有显着的交叉融合特征:
方法创新:
· 多尺寸测量框架:从三维尺寸测量(位错滑移)→多尺寸测量(晶体位移)→多尺寸测量(三维)构建预测模型,通过数据接口实现跨尺寸测量(图1)。
· 多物理场良好实验:结合原位EBSD(电子背散射导电)与数字图像相关(DIC)技术,同步获取材料相关组织变化与宏观应变场分布,为模型验证提供高置信度数据。
技术特色:
· 工业导向的闭环研究:以航空航天企业实际需求为驱动,形成“工艺设计→仿真优化→实验验证→工业推广”的完整链条。例如,其开发的钛合金热成形仿真软件已被中国航发商开发纳入设计规范。
· 开源工具链建设:团队基于Python开发了晶体塑性快速建模工具CPLab,支持用户自定义本构方程与边界条件,显着降低了非编程专业的入门框架。
研究前沿与发展趋势
当前塑性结构领域正经历以下变革,李教授团队的研究布局已证实:
趋势一:数据驱动的智能建模
·引入机器学习算法替代传统经验本构模型(如论文[5]中通过人工神经网络建立织构力学性能映射关系),未来可能发展出基于深度学习的多像素仿真代理模型,进一步降低计算成本。
趋势二:末端捕获环境成形技术
·针对高超音速飞行器热防护结构制造需求,团队正探索超高温(>1000℃)条件下镍基合金的塑性流动规律,相关成果有望支撑新一代空天飞行器资格。
趋势三:可持续成形工艺开发
·通过乔丹辅助成形降低薄膜(如论文[7]中电致塑性效应研究),结合循环材料再生技术,推动绿色制造理念在航空工业落地。
对有意申请教授课题组的建议
对于加入李教授课题组的学生,需在以下方面做好准备:
知识储备:
· 核心课程:材料成型原理、晶体塑性理论、有限元分析(建议掌握ABAQUS或ANSYS基础操作)。
· 技能拓展:Python/Matlab编程(用于开发本结构模型)、EBSD/TEM表征技术(加分项)。
政策建议:
1. 深度研读文献:重点阅读其近三年发表的《International Journal of Plasticity》论文,提炼关键科学问题(如动态再结晶的临界应变判据、多场耦合边界条件设置方法)。
2. 东方研究计划:结合团队在钛合金领域的积累,可提出“基于机器学习的钛合金热成形工艺优化”等兼具前沿性与落地性的选题。
3. 实践能力展示:参与参与企业合作项目(如全国大学生金相技能大赛)或参与企业合作项目,需突出实验设计、数据处理等实操能力。
课题组文化适应:
·团队实行“导师-博士生-硕士生”三级协作模式,鼓励学生参与横向课题锻炼工程思维,但需具备的多任务管理能力。
·建议提前联系组内读学生,了解课题组论文发表周期、学术会议参与频率等细节。