成果简介：发展风电是推动中国能源结构转型的关键举措。中国风资源与欧美显著不同，近70%风电可开发地区年均风速低于6.5m/s,按照能源行业标准属典型低风速区。开展低风速风电机组技术研究是契合中国风资源国情、实施风电大规模开发利用的必然选择，但在全球范围内无先例和经验借鉴，需要完全自主创新、重点突破。 项目团队依托国家“973”和科技支撑计划，产学研用协同攻关，历时10年，在低风速风电机组设计、制造、控制、运行四个方面取得重大创新突破： 提出了基于自适应协方差矩阵演化策略的全局寻优方法，创建了流固耦合的叶片-整机一体化协同设计平台，扭转了传统风电机组设计子系统各自分裂孤立，无法平衡寻优的局面，实现了低风速机组设计向整体协同、全局寻优的根本性转变,使年均风速低至4.8m/s地区年等效可利用小时数达到2000小时。 研发了轴承“滚动体置换”技术和整体保持架超精导辊、整体冲压制造技术，突破了风电关键轴承高精度制造和变形工艺控制等技术瓶颈，使轴承游隙由0mm〜0.05mm提升到-0.05mm〜0mm(负游隙)；滚道力矩差值精度达到10%,较国外提升了30%,彻底打破了国外的技术封锁和市场垄断。 发明了基于非脆鲁棒稳定性准则的风能捕获自寻优和载荷控制算法，攻克了大叶轮高塔筒风电机组发电能力提升和机械载荷控制难题，实现发电量提升1%〜2%,关键部件机械载荷降低5%〜25%。依托系列算法研制的风电变桨装备国内市场占有率超过国外同类产品总和，增强了中国风电产业链行业竞争力。 创建了基于高斯混合模型的机组健康状态实时评价方法，研发了全生命周期健康状态监测与智能预警系统，与国际权威风电研究机构ECN开发同类系统相比,关键部件机械载荷评估精度提高15.8%，提升了机组运行安全可靠性。 依托项目研究成果,获省部级科学技术一等奖3项,获授权发明专利61项、软件著作权13项，发表SCI/EI论文53篇，出版专著1部，编写国家标准6项。项目研制的UP1500-97、UP2000-115、UP2000-121等低风速机组通过国际权威机构DNV-GL和TUV-NORD测试认证。院士专家组成的鉴定委员会认为项目“在低风速双馈风电机组的叶片-整机一体化设计技术方面达到国际领先水平”。 项目推动了中国低风速风电大规模开发，研制的高效低风速机组已应用于14家电力集团的115座风电场，装机容量8202兆瓦，遍布中国23个省（自治区、直辖市）区并出口美国和南非，连续4年双馈新增装机全国排名第一，在广西、湖南、湖北、江苏等典型低风速资源省份年可利用小时数排名第一，在西藏那曲创造了海拔最高4700米风电装机的世界纪录，在南非实现了中国海外单体最大245兆瓦风电项目应用。 项目近三年销售收入216亿元，减排二氧化碳1247万吨/年。项目实现了低风速风电技术全球引领，是中国能源生产与消费革命、创新驱动和“一带一路”新时代强国战略重大实践。

成果简介：该项目针对路面材料组成机制及微观机理、路用性能及力学模型等内容进行了研究。借助于灰度理论、分形理论、有限元分析法、弹簧单元模型和室内试验的结果，研究了路面材料组合特征参数与路面路用性能之间的关系，揭示了其影响机理，提出了评价方法；建立了土工格栅加筋材料的力学分析模型，并用于路面加筋材料的计算，收到了良好的应用效果。 该研究成果的8篇代表性论文专著，其中有2篇被《工程索引》(EI)收录，其中有4篇被《中国科学引文数据库》(CSCD)收录，其中有2篇被SCOPUS收录，该8篇代表作均被CNKI中国期刊网收录。经去除重复引用，累计总被他引共计230次，单篇最高总被他引58次。累计影响因子8.235，单篇最高影响因子1.63。 该项目主要研究内容如下： 1、基于灰度理论的沥青混合料材料组成特征及其路用性能影响机理的研究：针对影响沥青混合料性能的因素多而复杂，试验数据离散性大、常规数据处理不易找出其规律性的难点，项目基于沥青混合料的室内试验结果，利用灰关联度分析法分析了沥青混合料体积参数-空隙率的影响因素及其排序，并验证了灰关联度分析法对于数据离散性很大，相关因素很多的沥青混合料是一种较为理想的数学分析法。该部分成果发表在该领域的顶级刊物《中国公路学报》(IF：1.63)；该文被SCI他引1次，他引总次数58次。 2、基于分形理论的沥青混合料微观结构特征的研究：针对沥青混合料微观结构的空隙特征很复杂，图形没有特征长度，构成其形状的线或面不是光滑可微的，难以用欧里几何学模拟其微观空隙结构特征的问题，课题利用分形理论研究沥青混合料空隙结构的分形特征及空隙分布的规律；该研究成果共发表在《武汉理工大学学报》上，他引总次数8次)。 3、路面材料关键技术及其路用性能的研究：该研究共发表3篇论文，他引总次数69次)。其中“旧路面材料的冷再生利用及力学性能分析”一文发表在《公路交通科技》(IF：0.861)(他引总次数53次)；该研究成果提出了旧路面材料冷再生利用的关键技术及其路用性能的指标，对早期的旧路面材料再生利用的研究具有很好的指导作用。“ 4、土工格栅加筋材料的理论模型研究： 该研究借助于有限元法与弹簧单元模型建立了能确切模拟土工格栅材料受力和变形特性的模型，为计算土工格栅的锚固力提供了有效方法。该研究成果发表于该领域的权威期刊《中国公路学报》，(总他引数43次)。 5、道路环境对驾驶员交通心理及交通安全的影响研究人、车、路是影响交通安全的三个关键因素。其中道路环境对驾驶员的交通心理有潜在的影响。借助于交通安全心理学理论研究了道路环境对驾驶员的交通心理及交通安全的影响。该研究成果发表在权威期刊《中国安全科学学报》(IF：1.599)(总他引47次)。 8篇代表作总他引次数230次。他引刊物多为《中国公路学报》、《建筑材料学报》等该领域权威刊物。

成果简介：随着环境问题和资源短缺的日趋严重，利用“温室气体”二氧化碳（CO₂）为原料合成高附加值化工产品是备受关注的课题，其研究对节能减排、环境保护以及可持续发展具有重要的意义。其中利用CO₂与环氧化合物既可以生成重要的化工精细产品环状碳酸酯，也可以得到可生物降解的脂肪族聚碳酸酯，是一种利用CO₂的“原子经济反应”。因该研究催化剂的结构对产物选择性的影响具有重要的科学研究价值，另外，催化剂的效率是实现CO₂与环氧化合物反应生成环状碳酸酯或脂肪族聚碳酸酯规模化应用的关键。该项目在国家自然科基金和国家自然科学基金国家合作交流项目支持下设计合成了多种催化剂，深入研究了催化剂结构与催化性能（活性和选择性）之间的关系，有关研究并为新型催化剂的开发提供了有益的借鉴。该成果属于化学化工催化领域和绿色化学的基础研究领域，其主要研究内容和科学贡献如下： 1. 从分子设计出发，利用“分子内协同效应”的理念，将起助催化作用的组分作为取代基引入到席夫碱Salen配体上，合成了能够高效、高选择性的催化CO₂与环氧化合物合成环状碳酸酯的金属中心为低毒的铝双功能Salen配合物。该类配合物对空气不敏感、可多次利用。利用Al NMR技术从分子水平阐明了这种功能金属配合物之所以具有高活性的原因在于含有六配位的Al金属中心。 2. 设计合成了含有羧基的功能离子液体并利用负载技术实现离子液体的非均相化。负载后的离子液体不仅保留了前体离子液体催化CO₂与环氧化合物合成五元环状碳酸酯这种重要的化工产品的高活性和高选择性，也使这种催化剂通过简单的过滤就可回收循环利用，简化了工艺过程，降低了能耗，使整个反应更加绿色、清洁和节能，并使CO₂这一化学转化反应具有连续化生产的应用前景。 3. 合成了金属中心为Co的多种双功能性Salen的配合物，详细研究了配体功能取代基和轴向阴离子对催化CO₂与环氧丙烷合成可生物降解的聚丙撑碳酸酯的催化活性、聚合物结构和产物选择性的影响规律。发展了一种简单的制备功能取代基为季铵盐的SalenCoX的配合物路线，简化了合成步骤。采用红外技术阐明了催化剂金属中心与配体上Lewis碱取代基之间存在相互作用关系。 4. 设计合成一系列β-二酮单亚胺[N,O]锌配合物，并成功应用于二氧化碳与氧化环己烯的共聚制备聚碳酸酯。有关不仅研究丰富了CO₂与环氧化合物共聚催化剂的种类，而且为新型催化剂的设计和制备提供了崭新的思路。 该项目8篇代表作有7篇是JCR Q1区文章，1篇是JCR Q2区文章。这8篇代表作被SCI索引377次，他引326次，其中单篇最高他引107次，他引论文期刊包括J Am Chem Soc, Angew Chem Int Edit, Chem Commun，Green Chem等催化和绿色化学化工领域国际著名期刊。

成果简介：该项目属化学工程领域。 在国家自然科学基金、河北省自然科学基金等的支持下，面向工业环境中生物催化与转化、高效生物催化剂的设计与制备、生物质资源高效利用及环境保护等方面的重大需求，以生物催化剂制备及催化过程高效强化为目标，创新载体结构调控方法和理论，构建高活性、强稳定性的生物催化系统；利用仿生矿化、界面组装、定向固定等技术，创建和发展固定化酶的高效制备途径，揭示固定化酶纳微环境与性能间的内在联系，阐明生物催化剂的环境适应机制；初步实现了典型高效生物催化系统的构建及其在生物质能源、高附加值精细化学品制备等领域的应用。主要科学发现点如下： 1）提出了依靠萌芽的油料作物种子构建生物催化系统的方法，并基于此实现原位自催化法合成生物质能源，揭示了种子萌芽过程中内部酶活性变化与油脂含量之间的关系，阐释了催化过程中物质传递与催化效率的适配规律及调控机制，实现了生物质能源的高效合成，为科学合理地选择生物系统制备生物质能源的反应路径、反应器类型及实现过程强化提供理论指导。 2）提出了构建三维有序大孔（3DOM）结构固定化酶生物催化系统的方法，通过调控固定化酶的微观结构及微环境有效提升了酶的活性及稳定性，阐释了固定化酶的“制备-结构-催化性能”间的关系，并实现了该催化系统中酶反应过程与底物、产物传递过程的高效协同，为3DOM固定化酶生物催化体系的理性构建、调控及催化反应过程的高效强化提供了理论基础和技术支持。 3）提出了构建新型纳米生物催化系统的方法，将仿生矿化、非水相吸附、定向固定化等技术用于新型纳米固定化酶的构建，并在此基础上，依靠界面自组装原理构建了微囊式生物催化系统，通过“界面活化”效应显著提高了酶的活性和稳定性，为该类型生物催化系统的设计、可控制备和工业应用提供了坚实的理论基础和技术支持。 在Energy & Environmental Science、Chemical Communications等期刊发表SCI论文25篇，其中单篇影响因子最高为25.427，8篇代表性论文SCI他引114次。研究成果得到了Chemical Society Reviews、Angewandte Chemie International Edition等国际知名期刊多次大篇幅引用和美国国家工程院院士K. Matyjaszewski、哈佛大学J. Aizenberg教授等知名学者的高度评价。相关研究工作获得授权中国发明专利5项。与江苏金茂源生物化工有限责任公司、陕西德融新能源股份有限公司等开展了生物酶催化剂的研发与催化合成生物柴油等方面的合作，实现了成果转化。第一完成人获河北省杰出青年科学基金支持，入选首批天津市创新人才推进计划、首批河北省青年拔尖人才、河北省“三三三人才工程”第三层次人选和河北省高校百名优秀创新人才。

成果简介：绿色环保建材珍珠岩吸音板以其优良性能被国家建设部列为推荐使用材料，由于缺乏自动生产工艺及设备，远不能满足市场需求。在相关生产企业的委托下，项目提出一种适应多种生产规模的珍珠岩吸音板类板材自动生产工艺，提出以该工艺为核心技术，自动混料、生产物料自动供给、小线径金属网送料工艺、随行模具输送工艺等辅助技术的整套吸音板自动生产工艺和技术装备平台。项目内容符合国家及河北省十二五规划要求，项目整体技术达到国际先进水平。 主要技术发明内容： (1)针对吸音板类装饰板材手动和半自动加工的低产能现状，提出适应多种生产规模的系列自动生产工艺，提高吸音板自动化生产的适用性。在对生产过程各环节质量影响因素分析的基础上，建立了自动设备主体、关键生产环节的数学模型，为自动化生产设备的可靠性和稳定性提供理论基础。设计并开发了适应大、中、小型生产规模的适用性生产工艺，填补了吸音板自动化生产工艺的空白。 (2)提出颗粒料、粉料的自动混料工艺。实现了原料自动输送、配比和均匀混料，提高了原料制备过程的一致性。 (3)提出粘性颗粒料和粉料的自动上料工艺，提高定量上料的准确性。采用旋转定量送料工艺，减小输送装置中动静态元件间的接触面积，并采用防粘附的表面材料，避免原料在送料过程中的挤压粘附，解决由于粘性原料粘附导致的上料定量不准确问题。针对模具冲头蘸料问题，提出了塑膜隔离新工艺。 (4)提出小线径金属丝网的自动矫平和送料的工艺和设备。作为吸音板骨架结构的金属丝网的经纬向平直度都会影响到成品压制效果。提出一种金属网双向矫平、裁剪、输送的自动工艺和设备，提高压制成板率。 (5)提出新的随行模具输送工艺，提高吸音板生产过程中的整机稳定性。板材压制随行模具的重量较大，移动过程中易产生运动惯量导致的冲击和振动。提出一种随行模具的逐工位进给新工艺，使用整体拉动和分别定位模式，保证模具输送过程中速度的可控性和稳定性。 (6)提出随行模具底板的一种连续送板装置，解决了较重底板仓储进给困难的问题。吸音板压制过程中的分离型底板厚度和质量较大，难以进行大量的仓储和连续供给。提出一种板材仓储和自动送板工艺，结构简单、工作可靠，可实现自动仓储、送板和精确地重复定位。 该项目技术已取得授权发明专利12项，在重要核心期刊发表紧密相关论文6篇，培养博硕士研究生33人。成果已经成功应用于廊坊新元化工保温材料有限公司、赤峰卉原建材有限公司及河北卉原建材有限公司，在提高生产效率和产能、提高产品质量、节能降耗、降低成本等方面做出了突出贡献，取得显著的经济效益和社会效益。该项目所开发的珍珠岩吸音板自动生产工艺和装备，与原有工艺相比提高效率8倍、产能提升9倍，产品成板率提升40％以上，且成板强度有较大提高。与原有工艺相比达到节省设备投资30％以上，节能28％。自研究成果推广应用以来，已创造直接经济效益3千余万元，间接经济效益超过60亿元。

成果简介：该项目属于材料科学基础领域。 石墨和金刚石是碳在自然界中存在的两种基本的形式，如何用储量丰富的石墨通过相变转变成昂贵的金刚石是人们梦寐以求的目标之一，因此有必要从微观层次研究该相变的路径，为实验及工业合成提供理论指导。研发高强高韧的金属及其合金是金属结构材料领域所追求的永恒主题和面临的共性关键问题。金属材料的强度和韧性由材料内部的位错、孪晶、晶界、微裂纹等微观缺陷的形核、运动以及相互作用决定。因此研究金属材料内部微观缺陷的起源、运动、相互作用及其对材料力学性能的影响就成为进一步研发高强高韧金属材料的先决条件。基于以上考虑，该项目用分子动力学模拟方法对石墨-金刚石相变的微观机制、金属材料中微观缺陷的形核，运动、相互作用规律进行了模拟研究；发现了石墨-金刚石相变以及金属微观缺陷运动的新规律和新机制，为金刚石的人工合成及提高金属材料的强韧化水平提供了理论依据与新思路。主要发现点如下： 1.提出了冲击条件下石墨转变成立方金刚石的“波浪弯曲-滑移”机制。发现在受压条件下石墨层的面间距是影响其相变的一个决定性因素。当石墨层面间距大约为0.24nm时，转变成单晶立方金刚石；当0.208nm时转变成六角金刚石；为其它值时将转变成多晶立方金刚石。2016年第7期Nature Communication发表的由美国Slac国家加速器实验室、劳伦斯利福摩尔国家实验室、加州大学伯克利分校物理系以及牛津大学物理系等单位合作完成的激光驱动冲击压缩石墨-金刚石相变实验一文中，主要引用该机制解释六角金刚石的形成机制问题。 2.发现了镍基高温合金中裂纹尖端形成孪晶时的裂纹方位依赖性，即对于张开型裂纹，如果裂纹面位于(110)或(111)晶面则会在裂尖产生孪晶，如果裂纹面位于(100)晶面，则会在裂尖产生位错滑移，不形成孪晶；并提出该现象起源于(111)密排晶面上原子排布的不对称性。发现了镍基合金中刃位错运动的Kink机制以及刃位错立方滑移时的Lock-unlock机制，并给出了位错增值的一种新机制。 3.提出增强超细晶粒纤维钢冲击断裂韧性的晶界滑移钝化裂纹模型，发现超细晶粒纤维钢中的{001}/{110}及{110}/{111}两种类型晶界滑移会引起扩展到该处的裂纹尖端钝化，有效阻碍裂纹穿晶扩展，从而增加裂纹沿晶扩展的几率，使超细晶粒纤维钢整体成分层断裂状态，有效提高其冲击断裂韧性。 该项目在Scientific reports、Appl. Phys. Lett等著名期刊上发表的8篇代表作被SCI他引57次，谷歌学术检索他引102次。

成果简介：该成果属于表面工程技术学科，热浸镀方向。该成果解决了热镀Galfan钢丝工艺的一系列关键技术、配套设备的问题，并在国内全行业获得全面推广应用并出口国外。对中国金属制品传统行业的产品升级和转型做出了巨大的贡献。该成果是一系列成果的集成，具体研究成果的主要技术内容如下：(1)开创性地研究出耐熔锌腐蚀材料，开发出可直接加热锌液的金属内加热器。最终开发出内加热陶瓷锌锅成套设备，取代了传统铁锅外加热技术。这是实现热镀Galfan合金钢丝的关键核心设备。小型内加热器外套管采用熔铸方法制备Fe-B-W-Mo合金材料/不锈钢覆层材料，该复层套管既有良好的耐液锌腐蚀性能，又有足够的机械强度。大型的加热器，外套管采用耐锌腐蚀的SiC/Si₃N₄复相陶瓷/Al基合金/不锈钢层状复合材料，中间Al基合金作用是连接陶瓷和金属，同时并吸收膨胀应力。为了提高加热器加热效率，对其结构设计，采用新型的绝缘材料、套管内加入导流介质、电热元件上加装阻流板等方法，研制出大功率的内加热器。耐熔锌腐蚀材料的研究成功，可以制造出全规格尺寸的内加热器和陶瓷锌锅，可在更广的热镀锌行业获得应用。(2)国际上成熟的工艺是双镀工艺，即先镀锌再镀Galfan合金。但这种工艺成本高。首次提出复合助镀的概念，实现了单镀合金工艺技术，降低了生产成本，适合中国国情。复合助镀采用电解助镀和化学活化技术解决了Galfan镀层合金与钢基表面的结合问题。对于单镀的薄镀层的平整度难于控制，开发出国内空白的电磁抹拭技术，对镀层表面质量进行控制。电磁抹拭技术利用电场、磁场、气体三种力的复合作用，对钢丝镀锌层进行无接触抹拭，通过调整电场强度、磁场强度、气体流量及温度，即可精确控制钢丝表面光洁度及上锌量。上锌量控制精确，可达5-7%。上锌量可控在150-300g/m²。(3)对于厚镀层镀锌，依旧采用双镀工艺。通过解决界面结合难题和厚镀层表面质量的控制问题，在国内率先研究出双镀Galfan钢丝的工艺技术，并在全国推广应用，生产出高性能的Galfan钢丝。为中国金属制品行业提供了填补空白的新产品。先镀锌后镀Galfan的界面结合是在热镀锌后采用了表面活化，该助镀采用弱有机酸活化液处理，解决了镀锌层附着力差的问题。对于厚镀层的表面质量的控制，设计了一种特殊结构的气刀抹拭装置，获得了均匀平整的高品质镀层表面。解决了设备，薄、厚镀层表面质量的控制和界面结合问题，最终获得了全规格、高品质Galfan钢丝产品，填补了中国的空白。该项目已获得授权专利15项，获省市级科技进步奖5项。该技术研发成功后，在宝钢集团南通线材制品有限公司、贵州钢绳股份有限公司、江阴华新钢缆有限公司、江西新华金属制品有限责任公司、天津华源时代金属制品有限公司等近30家企业推广和应用。2014-2016年三年期间共生产热镀Galfan钢丝50万吨，新增销售额20.2亿元，新增利润约1亿元。

成果简介：项目针对硬脆难加工材料的精密加工，在国家863计划、河北省自然科学基金等项目的资助下，河北工业大学和哈尔滨工业大学联合攻关，系统阐述了超声振动辅助微磨削、塑性微纳铣削和激光加热辅助切削机理，深入研究了关键技术和典型应用，为航天领域复合材料的精密高效切削、陶瓷等难加工材料的精密磨削、玻璃微器件的精密铣削等提供了新的技术支撑和经济增长点，取得了较好的经济效益和社会效益。 1、提出陶瓷材料的超声振动辅助精密磨削加工方法及研制相应加工系统，实现了相关产业应用。基于断裂力学、损伤力学、应变梯度塑性理论、有限元理论建立超声振动辅助微磨削加工的材料去除模型，明晰了材料去除率、加工精度与超声振动方式及工艺参数之间的关系；基于位错理论结合分子动力学从分子、原子尺度建立微磨削力模型，确定了工艺参数对微磨削力的影响关系；建立了微磨削的热量传递模型，获得磨削热及其分布规律；研究了超声振动效应对加工表面粗糙度和次表面损伤、砂轮磨损等的影响，实现了超声振动方式及其参数与微磨削加工的协调控制，研制了一种超声振动辅助微磨削加工系统，保证了超声振动辅助微磨削加工过程的稳定性，解决了陶瓷材料高效高质微磨削的技术难题，在相应企业实现了其应用。 2、提出玻璃等脆硬材料的球头铣刀微纳铣削方法，解决相关企业玻璃微器件加工技术难题。基于有限元、离散元仿真技术，进行了纳米尺度下玻璃干式铣削行为的动力学分析，基于晶格相变解析了纳米尺度下玻璃的塑性铣削过程，建立纳米尺度球头铣削力模型，提出纳米尺度下玻璃铣削过程模型及铣削方法；获得了工件材料性能、刀具几何参数和加工工艺参数等对铣削应力与应变分布、铣削温度和加工表面质量等的影响规律；分析铣削作用引起的材料物理性能转换，建立应力和温度联合作用下玻璃等硬脆材料相变本构关系模型，确定了玻璃等硬脆材料脆-塑转变和塑性铣削条件，奠定玻璃微器件干式塑性铣削加工技术基础。并应用于相关企业生产中，解决了企业玻璃微器件精密超精密加工技术难题。 3、提出颗粒增强金属基复合材料激光加热辅助高效切削技术及抑制激光加工热影响区的工艺方法。针对航天用硬脆复合材料的高效精密加工难题，提出颗粒增强金属基复合材料的激光加热辅助切削机理模型及激光诱导热裂切割技术，为激光加工技术的航天应用提供了新的理论及技术支撑；获得了激光参数、工艺参数、材料参数等对加工质量和加工效率的影响规律，优化了工艺参数，形成航天用特殊硬脆材料和颗粒增强复合材料的激光加热辅助切削及诱导热裂切割工艺规范；提出激光与高速微细水射流复合微纳加工机理以及抑制钛合金、陶瓷等硬脆材料激光加工热影响区的工艺方法，为硬脆材料的高效高质激光加工提供了新的工艺策略。研制了激光加热辅助切削系统和激光诱导热裂切割装备，实现了航天用特殊硬脆材料和颗粒增强金属基复合材料的高效加工，解决了航天企业相应产品加工技术难题，为高端航天器研制提供技术支撑。

成果简介：“高性能轻质闭孔泡沫铝镁合金生产关键技术与应用”项目主要由河北工业大学承担，项目的实施曾得到科技部国际科技合作项目的立项支持。项目属于材料科学技术领域，核心技术成果于2014年4月通过了科技部组织的专家验收，相关技术获得与会专家的高度认可。 泡沫铝镁合金作为21世纪最具发展潜力的十大新型多功能材料之一，广泛应用在汽车、军事、轨道交通和航空航天等领域。长期以来，作为新兴高新技术产业，中国在理论研究方面与世界先进国家差距不大，但在生产控制技术方面缺乏创新，导致国内高强度、小孔径闭孔泡沫铝镁合金产品的市场化发展缓慢，产品高度依赖进口。面对这种形势，以复合细化-变质新技术调控基体材料力学性能，以成型过程控制与性能评价新方法和高效益、低能耗工业化成套新装备来实现高强度、孔结构可控、低成本闭孔泡沫铝镁合金材料的连续化生产，是中国泡沫金属行业生存发展的必经之路。 项目研究历时7年，创建了基体材料复合细化-变质新技术、产品结构和性能调控新方法和产业化过程控制关键技术。主要成果：1）发明了基于快速凝固理论的复合细化-变质新技术，开发了适用于闭孔泡沫铝镁合金的高强度基体材料；建立了激冷态复合细化-变质剂扩散和作用机理模型，发现了孕育时间、孕育温度、加入量、浇注温度、凝固速度和热处理工艺与基体材料组织和性能之间的规律；2）发明了闭孔泡沫铝镁合金成型过程与性能调控新方法：提出了通过调控增粘剂初始形貌、含量和演变规律的方法来控制泡沫金属孔结构的控制理论；发明了复合增粘新技术，实现了微米孔径闭孔泡沫铝镁合金生产技术的突破；构建了闭孔泡沫金属表面几何模型和表面积计算公式，攻克了长期以来限制闭孔泡沫金属耐蚀性能评价与控制的技术难题；3）发明了高效益、低能耗闭孔泡沫金属工业化成套装备与工艺：基于云计算和大数据连续型制造业数据调度、优化及需求预测技术，集成了数据采集、数据处理、现场故障预测与分析等模块，实现了生产过程的高效节能、操作安全简单、工艺流程紧凑和连续化生产等原则，开发了立体化、连续化生产高性能轻质闭孔泡沫金属的成套装备与成型工艺；发明了闭孔泡沫铝镁合金专用切割设备，保证了割缝质量及产品的高质量连接。 该项目技术成果已在河北、江苏、山西、天津等多家单位进行了推广和应用。据2家企业财务统计，该项目近三年来实现新增销售额28887.1万元，新增利润1367.4万元，产生了重大的经济效益和社会效益。发表SCI与EI高水平科研论文20余篇，授权国家发明专利7项，实用新型专利2项，为学校和企业培养了大批科研、技术骨干。该项目的实施实现了用新材料技术提升泡沫金属产业技术水平的目的，提升了产品的稳定性和附加值，引导着泡沫金属行业向高品质方向发展，推动了泡沫金属产业的快速发展。

成果简介：针对热镀锌行业内加热器不耐锌液腐蚀、强度低等问题，利用金属与陶瓷的层状组合，重点突破陶瓷与金属复合时存在的适配性差，界面易开裂，难以协同变形，大面积异形结构陶瓷与金属难以复合等关键技术问题，建立液态合金连接金属与陶瓷技术、大面积、异形结构金属与陶瓷的一体化制备技术，研制出耐锌腐蚀、抗冲击、大尺寸高效的热镀锌用内加热器解决各种尺寸锌锅的内加热问题。 主要技术创新： (1)针对实际加热器的工作温度(500-600℃)，确定了中间连接合金Al-Ti-Cu-Si的具体成分，该合金在加热器工作温度，有少量的Al-Al2Cu共晶、Al-Si亚共晶低熔点组织(493-586℃)和AlTiSi高熔点(840℃)金属间化合物构成，且固相能起到支撑作用。该合金对陶瓷具有良好的润湿性，润湿角为50°左右。 (2)陶瓷和金属之间的连接，采用中间合金熔融灌装的方式，可以实现大面积、异形结构、大面积陶瓷与金属之间的连接，为解决类似的工程问题提供新的途径。 (3)通过中间合金成分的设计以及工艺参数的控制在陶瓷/中间合金界面生成了Ti3SiC2陶瓷相，该物相具有良好的导电性、导热性，耐腐蚀性、抗氧化性、高温稳定性，提高了陶瓷的抗弯性能。 (4)通过铝基合金化成分优化，与界面反应热力学动力学研究，界面热扩散耦合反应技术，解决了陶瓷与铝基中间连接合金以及铝基中间连接合金的界面结合问题。陶瓷/Al基合金界面控制在900℃。Al基中间合金/不锈钢的界面温度控制在700℃。通过采用不同界面各自控制的方法，解决了界面高温热脆性的技术难题，保证了不锈钢/铝基合金/陶瓷界面的良好结合。 (5)采用层状结构复合材料做加热器保护套，外层耐腐蚀陶瓷可以得到有效支撑，因此保护套的长度可以大幅度提高，加热器的长度也可由现在单纯采用陶瓷套管的不足1米提高到2.2米，锌锅的容量和深度得到成倍增加，彻底解决热镀锌行业采用内加热技术面临的大型构件热镀锌不能实现内加热的技术难题。 新型复合加热管具有优良的性价比，加热器效率高，热效率可高达95％。节电40％，吨钢管节锌4kg。陶瓷锌锅运行费用低，投资一口锌锅每年可节约资金600万元，新增利润650万元。采用该技术避免了燃油燃煤带来的能源损耗和环境污染问题，对改变中国热镀锌工业中高能耗、高污染、高成本的落后状况具有显著的经济效益和社会效益。采用该技术可节能降耗、提高生产效率10％以上。该项技术以及产品已经在河北天创管业有限公司、天津利达钢管集团有限公司、河北信德电力配件有限公司等15家企业得到了应用，并获得了客户的认可。

成果简介：项目申报科技进步奖，属于动力电气与民核领域，列入2015年河北省科技计划，符合国家《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》，经河北省科技成果转化服务中心组织专家评价：该成果转化成熟度达到“利润级”，整体达到国际先进水平。 在中国，风电正逐步实现从补充能源向替代能源的转变，到2020年风电年发电量将达到4200亿千瓦时。然而，风电单机容量小、数量多、地域分布广并且机型种类多，给设备运维管理带来了诸多困难。同时，大规模风电消纳一直都是世界性难题，据统计仅2016年上半年全国弃风电量高达323亿千瓦时。 研发风电场智能运维系统提高设备健康水平，利用集群调控技术平抑风电的波动性、随机性和间歇性，是当今世界风电行业发展的热点问题，也是难点问题：一是现有监控系统技术条件不兼容，解决风电多源异构数据融合、实现互联互通十分困难。二是现有技术仅提供初级故障诊断功能，没有进行故障机理的深入理论分析，缺少现场实际数据与案例的支撑。三是实现综合设备运行状态、短期风功率预测、电网调度指标和上网电价等多因素的风电场间协同控制，控制策略和过程极其复杂，国内外尚无成功案例。 河北建投新能源有限公司依托河北省风电新能源工程技术研究中心，联合河北科技大学、河北工业大学，先后投入资金6000多万元，历时九年成功解决了风电场监测多源异构数据融合、多机型风电机组状态评估和故障诊断、同区域风电场间负荷优化调度等技术难题，形成自主创新成果： (1)依托电力调度数据专网，开发了异构数据通信接口，解决了不同风电设备数据传输问题，实现了多风电场数据实时传输和远程监控，为实现风电场智能运维与集群调控创造了条件。(2)基于Hadoop技术，采用BP神经网络构建了风电机组异常预测模型，开发了风电设备故障诊断专家系统，实现了系统故障的自动诊断、分析及研判，提升了风电机组检修效率及可利用率。(3)提出了一种风电场机组集群功率优化控制策略，实现了风电场群整体优化功率控制，提高了区域风电场整体发电效率。 项目研发编写技术标准1项，授权发明专利3项和实用新型专利6项，发表10篇论文(其中核心期刊论文4篇)，登记软件著作权8项；联合培养硕士研究生4名。 成果已经应用于张家口、承德等地区18座风电场、1072台风机、总容量1622.95MW，完成风电机组故障诊断分析18000余例；平均每个风电场减少运行人员6人，年检修工作量下降三成；在不增加调度电量指标的前提下，年限电损失电量减少10％，累计创造直接经济效益超过9000万元。 2014年11月，河北建投张家口集控中心通过电网公司验收纳入统一调度管理。中国电力企业联合会组织现场会推广项目成果和经验。获得全国电力行业企业管理创新成果奖等多项奖励。中国工程院唐任远院士评价：项目突破了风电大规模集群化关键技术，研究成果具有里程碑意义，对中国风电行业发展和技术进步发挥了带动作用。

成果简介：该项目属于自动控制、空气动力学、机械设计等学科在风电领域的融合交叉应用。 为实现能源安全、减少环境污染，国家大力推动风电发展，在《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确指出中国将于2020年实现风电火电同价目标，风电整机制造行业面临严峻挑战，大力开展降载增效等创新技术研究并实现产业化应用是降低风力发电度电成本的必由之路。 课题组依托国家“973”及企业内部立项联合攻关风电机组降载增效关键技术，在高效低载专用翼型设计、叶片一体化设计及模具制造、高风速段降载控制和低风速段增效控制方面进行了自主创新，研发出完整的叶片一体化优化设计方法和先进的稳定变桨控制策略。 该项目技术创新成果丰硕，取得发明专利38项，实用新型专利85项、软件著作权14项，发表SCI/EI论文10篇，编写《双馈式变速恒频风力发电机组》《台风型风力发电机组》等国家标准8项，主要技术创新点如下： 1)自主创新研发了适合中国风资源特征且具有高度几何相容性的高效低载叶片专用翼型族。 采用优化算法耦合计算流体力学方法，以翼型的升阻比、失速特性、前缘粗糙敏感度等综合性能为目标，考虑翼型前缘半径、相对厚度、弯度等多重几何约束，自主创新研发了具有高升力系数、高升阻比、平缓失速特性、低粗糙度敏感性的叶片专用翼型族，实现增效3%，结构减重约5%，疲劳载荷降低约10%。 2)行业率先开发了基于整机最优度电成本的叶片“气动-结构-载荷”一体化优化设计平台。 融合了叶片气动设计-结构设计-载荷评估等技术成果，以风电机组度电成本最优为目标，综合应用智能优化算法，在行业内率先建立了叶片“气动-结构-载荷”综合优化设计平台。提出了一种可生产系列化叶片的分段模具技术，模具成本降低30%，叶片投产效率提高50%。 3）引领采用基于推力削减和智能停机的变桨控制技术攻克机组降载难题。 为了解决机组高风速段运行时载荷突变的技术难题，自主研发了基于桨距角预先补偿的推力削减控制技术，特别是针对单叶片卡桨等典型故障工况，研发了基于阶段性变桨的智能停机技术，攻克了因快速变桨而带来极限载荷突升的行业降载难题，降低疲劳载荷约2%、极限载荷约10%。 4）自主研发了基于最优桨距角跟踪和冰载优化运行的最大风能捕获控制技术突破风机增效瓶颈。 为了实现机组发电能效的有效提升，自主研发了基于桨距角自动微调的最优桨距角跟踪技术，解决了低风速段固定桨距角效率下降的问题；尤其在冰载运行工况下，自主研发了基于桨距角约束的冰载优化运行技术，机组能效提升1.5-3%。 上述技术创新成果已全面应用于1.5MW、2MW、3MW、6MW系列风电机组，引领了风电整机制造业的发展，累计推广应用190个风场4766台机组，总装机容量8581.6兆瓦，在南非完成了245MW中国海外最大的单体风电项目，在西藏创造了世界海拔最高4700米的工程项目，整机销售产值250.7亿元。

成果简介：一、主要内容及特点：针对河北地区冬季寒冷、夏季湿热、春秋季风、沿海区域地下水位较高、盐碱含量高的工程环境条件，开展大型桥梁关键部位混凝土耐久性研究。调查表明，“碳化、氯离子引起的钢筋锈蚀以及冻融循环作用是河北地区高速公路桥梁关键部位混凝土耐久性劣化的主要原因，裂缝是混凝土耐久性破坏的潜在巨大威胁”。因此，该项目主要围绕带裂缝混凝土的氯离子扩散、碳化及冻融循环展开系统试验研究、理论分析及应用研究，深入探讨桥梁混凝土耐久性劣化机理，建立了带裂缝混凝土氯离子扩散模型、碳化模型，并提出提升桥梁结构混凝土耐久性的新技术。项目研究采用理论分析、试验研究及数值模拟相结合的方法，完成了以下研究内容。 1．提出了一种制备带裂缝试件的新方法，并设计了一种裂缝宽度、深度、间距可控的高精度制备裂缝装置。采用该装置，制备了不同微细裂缝宽度、不同深度、不同间距的带裂缝混凝土试件(微细裂缝宽度为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm)，进行混凝土氯离子扩散、碳化以及冻融循环等性能创新耐久性试验。 2．带裂缝混凝土试件氯离子扩散试验表明，氯离子会沿平行与垂直裂缝方向的双向扩散，扩散速度和深度增大，氯离子浓度提高，裂缝加剧了氯离子侵入混凝土。 3．带裂缝混凝土试件碳化试验表明，裂缝周围产生双向碳化作用，导致混凝土碳化深度和范围增大，裂缝加速了混凝土碳化。 4．混凝土冻融循环劣化的机理是，水分在混凝土孔隙中形成单向迁移重分布，导致大孔及表层孔隙饱和程度不断提高并最终超过临界值，致使在后续冻融循环中孔壁开裂形成微裂缝，微裂缝扩展、连通，导致混凝土表面剥落、相对动弹性模量下降。裂缝使混凝土饱水程度提高，加速加剧了冻融循环破坏。 5．分析了混凝土饱水程度、应力状态对碳化、氯离子扩散的影响，结果表明，饱水程度、拉应力、裂缝等因素产生耦合作用，使氯离子扩散深度和浓度随饱水程度提高而提高，拉应力状态下混凝土碳化深度增大50％以上。 6．建立了冻融循环、碳化及氯离子侵入及考虑各因素之间的耦合效应的数学模型，结合密涿高速结构混凝土裂缝宽度限值准则进行使用寿命分析，结果表明，在正常使用条件下，Q1标混凝土满足设计使用年限要求。 7．提出了采用纤维网增强混凝土免拆模板的新技术，施工完成后作为钢筋保护层，提高了桥梁保护层混凝土抗裂性、抗腐蚀性、抗冻性，从而大幅度提高结构耐久性。 二、推广应用情况：研究成果在密涿高速Q1标钢箱梁工程中首先应用。在密涿高速公路Q1标钢箱梁工程中，桥面采用钢纤维混凝土，钢纤维品种选用钢丝切断端钩型，钢纤维抗拉强度大于1000MPa，综合考虑强度和施工性能要求，确定钢纤维合理掺量。研究成果的应用，提高了钢箱梁工程混凝土的力学性能、耐久性和质量，而且经济效益提高，工程使用寿命大幅度延长。

成果简介：该项目属电工技术领域，主要对变压器、电机等电工装备中磁材料磁特性测试技术及其相关装置磁场计算、损耗分析等方面开展研究，研究对象包括电工磁材料，电力变压器，电机等。磁特性测试及建模技术是评价电工装备铁心材料电磁损耗的重要手段，国际电工技术委员会关于磁性测量标准主要在一维范畴，而在变压器铁心接口处和电机铁心中却以旋转磁场为主，磁路设计计算时仅采用传统一维磁特性数据会造成较大的计算误差，致使装备功率密度降低、能耗升高。该项目突破传统技术手段，解决了电工磁材料磁特性测试数据单一、准确度低以及电机、变压器铁耗模拟计算精确低的技术难题，在关键技术推广应用中显著提高了电工装备铁心磁场及损耗计算的精度，从而提高了电能利用率，实现了节能降耗的目标。 1.主要技术内容：(1)提出电工磁材料三维磁特性测试方法，创建了三维磁特性测试平台，设计新型柔性励磁系统和精密三维传感线圈结构，首次实现多种励磁条件下从2Hz至1000Hz频率范围内的三维旋转磁特性测试。(2)提出了三维磁阻率张量的有限元分析方法，成功应用于具有复杂拓扑结构的三维磁通电机设计中；提出基于电工磁材料旋转磁特性模拟技术的电机旋转损耗分析方法，将定子的空间磁场分解为交变磁场和旋转磁场两部分并定量计算交变损耗和旋转损耗，在电机磁路设计阶段较为准确的预测铁心损耗，为高效低损耗电机设计奠定了理论基础。(3)根据三维磁特性建模理论，准确描述了大型电力变压器的T型接口步近搭接处的复杂三维磁场分布；在材料模拟的基础上发展了电力变压器直流偏磁测量技术和直流偏磁下有限元分析方法，提出电力变压器直流偏磁诊断与抑制方案，改善了电力变压器铁心服役特性。 2.主要技术经济指标及效益：(1)构建的电工磁材料三维磁特性测试平台适用于电机和变压器铁心材料的动态磁特性测试及模拟，突破传统测试方法的单一性。在电机设计中应用该材料模型及计算方法，可降低空载损耗3％；在特殊结构电机如横向磁通电机、直线电机设计中可提高运行效率5％。在电力变压器铁心结构模型计算中应用该成果可解决变压器铁心拐角和T型接口处的复杂磁场计算问题和局部过热问题，并解决直流偏磁问题，降低变压器空载损耗，显著提高电能利用率。(2)旋转磁特性测试技术及建模方法可直接用于旋转电机磁路设计与分析，以及电力变压器铁心搭接位置的磁路分析，提高了技术的通用性和普遍适用性，在电工装备制造业中技术推广性较强，并且可提高产品的国际竞争力。(3)该技术在保定天威保变电气股份有限公司、河北电机股份有限公司和天津市特变电工变压器有限公司推广应用。提高了产品的运行效率并促进了新产品的研发，近三年为企业创造总经济效益近2.45亿元。(4)该项目以电工装备的节能减排设计目标为出发点，为整体装备降低损耗提高电能利用率提供了可行的方法，符合绿色电工时代发展方向。随着该技术的进一步完善及广泛应用，将产生重大的社会效益。

成果简介：铸造成形是装备部件毛坯的重要生产方法，铸造技术水平一定程度上代表着一个国家的基础装备工业水平。虽然中国铸件的市场占有率保持世界第一，但中国在铸件整体技术水平与发达国家相比仍有较大差距，主要表现在大型及超大型铸件的出品率低和返修率高、大型复杂曲面铸件合格率低等，造成产品成本居高不下，原材料消耗浪费严重等问题。轧辊是轧机上的主要消耗部件，作为世界产钢第一大国，中国每年需大量各类轧辊。但国内的轧辊制造技术水平与发达国家相比有明显差距，主要是轧辊抗事故能力差、抗热裂性差、耐磨性差等问题。针对上述问题，由河北工业大学、河钢集团及河钢石钢、河钢唐钢公司、华北理工大学组成联合研发团队，利用先进的模拟计算技术结合企业现有技术装备条件，针对超大型厚壁及复杂曲面铸件铸造工艺设计、轧辊成分设计及相关铸造工艺设计等开展研发工作，取得了一系列具有自主知识产权的核心技术成果，共获得专利授权10项，其中发明专利4项；计算机软件著作权登记5项；发表相关专业学术论文7篇。成果自2014年7月在河钢集团及其子公司应用后，平均年创直接经济效益8045.6万元，社会效益显著。主要技术创新点为： (1)基于数值模拟计算优化技术的超大型铸件近净成形制造技术：对轧制装备、锻压装备用简单结构件及船舶用复杂曲面结构等不同结构的超大型铸件铸造工艺过程的充型过程、凝固过程、收缩与补缩过程、缩孔缩松缺陷形成预测、温度场分布、应力场分布模拟计算，设计、优化铸件的浇注系统、冒口系统、浇注及补浇工艺制度、开箱及冒口切割制度、热处理工艺，实现超大型铸件合格率100％，铸造工艺出品率提高约5％，焊接维修率降低约60％的近净成形制造。40万吨船用挂舵臂实现国内首次生产，填补国内空白。船用关键部件通过中国船级社(CCS)、日本船级社(NK)、美国船级社等7家船级社的认证。 (2)基于热力学模拟计算的合金成分设计技术及铸件变质处理的组织控制技术：研发灰铸铁组织细化孕育剂及应用技术、轧辊用高速钢合金铸造工艺；热力学模拟计算设计轧辊成分，并通过试验验证，优化高铬铸钢轧辊、高铬铸铁轧辊、高镍无限冷硬轧辊等轧辊成分；通过成分和组织优化，实现高速钢轧辊、铸钢轧辊、铸铁轧辊等的强度硬度提高(基体强度提高40MPa以上，工作层硬度提高3-5HSD)，硬度均匀性改善(工作层硬度差由±3HSD降低到±1HSD)，服役性能达到国内领先水平。 (3)基于数值模拟计算的铸造工艺创新与优化：模拟铸钢轧辊凝固补缩过程，研发冒口电加热装置及应用技术、轧辊冒口可调节支撑装置，铸钢轧辊辊颈缺陷消除，强度提高，且工艺出品率由68％提高到83％以上；模拟离心铸造液态金属流场与分布，研发喷淋式离心铸造装置，设计优化复合离心铸造中间层成分及厚度，解决了简单离心铸造轧辊工作层与心部结合薄弱问题和多层复合离心铸造中间层金属分布不均匀问题，实现高质量多层复合离心铸造。

成果简介：项目属于新能源与节能技术领域，其技术主要用于提高配用电系统对可再生能源的有效接纳、支撑电气化轨道交通等重要负荷的可靠供电、提高用户用电能效。 立项背景： 用户侧大量不同类型分布式电源、储能、微电网的分散接入，以及电动汽车、地铁、电气化铁路等多元化电力负荷的快速发展，使得配电系统与用电系统日趋紧密耦合，形成了复杂的大规模配用电系统，对电网的高效运行和用户的可靠供电带来严峻挑战。通过复杂配用电系统的协同优化技术的研发和工程应用，可促进配用电系统对新能源的接纳，减少电网的重复投资、降低损耗，提高系统运行的经济性，节约能源的同时为用户提供高效可靠电能。 项目主要技术内容及创新点： 1.研究了复杂配用电系统建模分析技术，首次提出了三相不平衡配用电系统一体化模型及分析计算新方法，解决了复杂配用电系统单、三相混合建模和潮流计算、故障分析对用电系统详细建模难题，为复杂配用电系统互动分析和协同优化提供了仿真模型和计算工具。 2.研究了复杂配用电系统综合评价技术，首次提出了计及安全性、可靠性、经济性、分布式发电渗透率、能量交互性、用电能效等的复杂配用电系统全方位综合评价指标和方法，解决了复杂配用电系统交互影响评价难题，为复杂配用电系统协同优化控制提供了评价理论依据，实现了对复杂配用电系统全面、精细化的评价。 3.研究了复杂配用电系统全局协同能量优化管理技术，提出了基于数值天气预报和改进经验模态分解的分布式电源出力高精度预测方法，解决了可再生能源发电受天气因素影响大、预测精度低的难题，实现了基于高精度预测及用户需求响应的复杂配用电系统多层次、多时间尺度的全局协同能量优化管理，开发了配用电一体化综合分析与能量优化管理平台，保障了电网与用户的经济收益最大化。 4.研究了复杂配用电系统协同优化控制技术，提出了兆瓦级微网无缝切换控制技术和用电系统中电机转矩优化控制方法，解决了微网并离网切换造成短时停电及电机类负荷控制性能和效率低下的难题，实现了微网的不停电并离网切换，提高了用户的供电可靠性和电机类负荷效率。 技术经济指标： 成果已授权发明专利8项，获软件著作权13项，编制国家行业标准1项，国网公司标准2项，企业标准8项，发表论文42篇，其中SCI论文8篇。配用电系统线损降幅超过10％，重要负荷的供电可靠性提高到99.999％以上，用户节能降损达10％，分布式电源就地消纳比例达到100％。由中国科学院周孝信院士主持的成果鉴定会认定该项目成果达到国际先进水平，其中复杂配用电系统综合评估方法达到国际领先水平。 应用推广及效益情况： 研究成果已在河北、天津、江苏、浙江、山东、山西等地电网及高速铁路供电系统共100个实际配用电工程得到了应用，2014-2016产生新增销售额达8.066265亿元，新增净利润7，609.08万元，实际缴纳各项税金6，746.51万元。

成果简介：中国内陆地区广泛分布着由湖泊湿地干缩形成的湿地湖泊相软土，自80年代初期在该类软土地区修建第一条高等级公路以来，困扰工程界的难题是如何选择恰当的软基处理方法，众多的成功与失败的工程经验表明：该类软土具有一般软土的工程特性，如不采取恰当的地基处理方法，则产生较大工后沉降量，直接影响交通运输的安全。如何选择适宜的地基处理方法，探究其工程特性对变形和强度的影响，需要深入研究湖泊相软土的结构特征，建立湖泊相软土的本构模型，其研究成果对软基处理技术的发展和理论的完善具有重要意义。 首先通过X射线衍射试验和扫描电镜(SEM)试验，研究微观结构的图像特征；基于分维分形理论，研究微观结构参数的变化规律，从湖泊相软土的微观结构特征入手，建立弹塑性本构模型。 其次针对湿地湖泊相软土所具有的结构特征，在一期工程中，在相同地质条件下，分别进行膨胀加固土桩复合地基、刚柔性长短桩复合地基、钉形双向搅拌复合地基、真空堆载联合预压和强夯五种地基处理方法的试验段试验，并对真空堆载联合预压法的离心机模型试验，研究各种方法的施工工艺、适用范围和施工特点。 然后采用改进的层次分析法+云模型+改进的灰色关联度法对上述五种软基处理成套技术进行了技术经济评价，根据五种软基加固方法的关联度最高值在二期工程中推广应用。 通过该课题研究：首次针对湿地湖泊相软土，在相同地质条件下分别对5种软基处理方案进行现场大型的对比试验研究，并对真空堆载联合预压法进行了离心机模型试验；首次对湿地湖泊相软土进行微观结构分析，揭示该类软土为叠片状结构，属正常固结土，并具有明显结构性；首次建立了能够反映湿地湖泊相软土的弹塑性本构模型；首次利用改进AHP法+云模型+改进GRAP法对五种软基处理方法进行关联度分析，依据关联度最高值在主线地区推广应用的工法是排水固结法(堆载预压法、砂井排水预压法)和强夯法。 根据课题成果，针对工程原地基处理方案为水泥土搅拌桩复合地基(单价165.38元/平方米，处理面积2182799平方米)，在邢衡高速主线部分工程全线和石安高速改扩建工程中，采用优化后的地基处理方案-排水固结法(堆载预压法、砂井排水固结法)和强夯法进行处理。堆载预压法108.74元/平方米，处理面积784740平方米；砂井排水预压法132.61元/平方米，处理面积961647平方米；强夯法148.57元/平方米，处理面积436412平方米。地基处理工程共计节省工程造价8329余万元，且优化后方案的软基加固效果明显优于水泥土搅拌桩，具有良好的技术应用前景。

成果简介：珍珠岩吸音板作为一种优质的吸音、装饰建筑板材得到了广泛的应用，而现有技术中，珍珠岩吸音板成型技术及自动化生产线技术主要分布在美国等发达国家。国内仍然依靠人工生产，且板材无加强金属网，不能制造出大规格、高强度的珍珠岩吸音板。该项目提出一种大规格珍珠岩吸音板全自动生产工艺方法，研究一种全自动智能化珍珠岩吸音板生产线关键技术与核心设备，研发了国内首条全自动珍珠岩吸音板生产线，可实现一种大规格（如600×600mm等）、双铁丝网加强结构的珍珠岩吸音板的全自动生产。经科技查新和应用情况，表明该项目技术较为先进且应用较为成功，具体性能和技术指标为：该全自动生产线可压制的规格：300×300-600×600mm；生产节拍6-10块/分钟；成型合格率大于97%。新的生产工艺包含13道工序，物料的供给分为2次上网4次上料，新工艺能实现全自动化生产，并能提高大规格珍珠岩吸音板结构强度，提升珍珠岩吸音板成型质量提高吸音效果。该研究填补中国珍珠岩吸音板自动化生产线设备的空缺，提高中国珍珠岩吸音板生产领域的科技水平。对以后中国珍珠岩吸音板制造行业的发展具有一定的现实意义。

成果简介：该系统分析了车辆动态荷载产生的原因、作用机理，得出了车辆动态荷载系数的计算公式及动态荷载系数的主要影响因素与规律。系统分析了移动荷载对水泥混凝土路面在受力与变形特性的响应规律，明确了水泥混凝土路面的实际受力状态；分析了重载动态荷载下对水泥混凝土路面受力特性的影响。系统分析了板间高差对车辆动态荷载系数的影响规律，研究表明：平整度对重载、动态荷载作用下水泥混凝土路面的受力特性影响巨大。提出了考虑动态荷载效应的水泥混凝土路面轴载换算公式，弥补了现行规范的不足之处。基于水泥混凝土路面在重载动态荷载下的力学特性、结构响应规律，以及混凝土材料的动态技术特性，研究了水泥混凝土路面的破损机理，给出了水泥混凝土路面典型病害的预防技术措施。该项目的研究具有创新性，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

成果简介：该项目属于材料学中金属基复合材料基础研究成果。针对原位金属基复合材料合成与制备中原位生成相尺寸大小、在合金基体内部或表面的分布不可控及界面微结构不易调控等问题，通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型，利用微弧放电诱发原位反应形核生成增强相、非晶纳米晶复合材料孕育剂变质细化金属基体晶粒，利用原位自生纳米陶瓷颗粒及碳纳米管的高表面能效应来调控复合材料中增强体及钉扎相的尺寸、分布及复合材料界面微结构、实现了结构复合材料与功能复合材料的界面重构与优化，形成了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理的基础研究成果。主要研究内容如下：通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型，完成了拟原位生成增强相的热力学和动力学计算与成分设计，阐明了不同工艺条件下自生增强相的原位反应形核机制、受基体原子扩散控制和伴有增强相/基体相界面重构的增强相生长机理，从而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制。用原位自生和界面重构理论解决了复合材料整体及表面的力学性能和功能特性难以控制的问题，阐明了金属表面原位自生功能陶瓷层的生成机制、界面重构与可控生物降解与抑菌功能特性之间关系与规律。首次使用高速甩带快凝技术制备出了非晶纳米晶复合材料孕育剂，并成功用于细化Al、Ti、Cu等基体合金晶粒，揭示了非晶纳米晶复合材料孕育剂条带中的纳米颗粒的高表面能效应对增强体的尺寸与分布的调控机制，阐明了非晶纳米晶复合材料孕育剂对Al、Ti、Cu等基体合金的变质细化机理和界面重构与优化机制。利用高分辨透射电镜分析结果，阐明了双相纳米磁性复合材料中碳纳米管等纳米增强相与基体合金相界面相互作用、界面重构机理和界面微结构优化调控机制，为双相纳米永磁复合材料的界面微结构优化和磁功能特性的提高提供了可靠的理论支撑。 该项目依托国家自然科学基金、国家教育部博士点基金项目、天津市科技支撑重点项目和河北省自然科学基金的资助。8篇代表性论文发表在2005至2013年之间，SCI影响因子之和为26.305，这8篇论文均为汤森路透JCR分区一区论文，有1篇发表在JCR分区复合材料小类排名第一期刊Comp. Sci. Technol.上，有5篇发表在工程类“Top”期刊Acta Mater.、Mat. lett.和J. Alloy Comp.上。8篇代表作被SCI他引172次，单篇SCI他引最高为66次，总被他引次数271次，单篇总被他引数最高为86次。项目的20篇论文被SCI他引240次，总被他引次数367次。基于项目成果，课题组提出了力学性能优异且与基体合金熔体密度近似原位增强相的热力学和动力学计算方法，进而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制；提出了用纳米颗粒的高表面能效应调控增强体的尺寸与分布、实现了复合材料的界面重构与优化，并同时在结构复合材料和功能复合材料两个领域阐明了原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理。项目成果受到国内外同行的好评。这些工作的深入和拓展，将对具有结构功能一体化的高性能原位金属基复合材料的基础研究产生重要影响。