中比航空工程计算联合实验室

Sino-Belgium Laboratory of Aerospace Computing Techniques

一、实验室简介

机电学院“中比航空工程计算联合实验室”（Sino-Belgium Laboratory of Aerospace Computing Techniques）于2003年由张卫红教授申请成立，目前由高彤教授担任负责人。

合作方比利时列日大学是比利时王国一所学科齐全的综合性大学。合作团队隶属于该大学航空航天与机械工程系，前身是世界著名的航空航天技术与计算力学研究中心—LTAS航空航天技术实验室。上世纪五六十年代，作为有限元方法的发源地之一，成功开发出面向航空航天工程应用的Samcef大规模分析软件，涌现出Fraejis de Veubeke、Claude Fleury为代表的国际顶级计算力学与结构优化专家。

张卫红教授自1985年在比利时列日大学航空航天实验室攻读博士学位，在比利时学习工作近10年。中方团队朱继宏教授在列日大学取得博士学位，导师为Pierre Beckers教授；高彤教授曾在列日大学从事博士后研究工作，合作导师为Pierre Duysinx教授和Claude Fleury教授。此外，双方互派研究生开展3个月至1年学术交流、攻读博士学位二十余人次。

二、实验室成员

1.中方团队

张卫红教授，机电学院教授、博导，中国科学院院士，获第二届“全国创新争先奖”、第五届“冯如航空科技精英奖”、第八届“中国侨界贡献奖”、亚洲结构多学科优化学会首届杰出贡献奖。长期从事设计理论与制造工艺机理研究，发展了结构系统整体式构型设计理论与薄壁构件切削工艺多柔性系统优化方法，解决了歼20、运20、长五火箭上面级、高超飞行器、发动机等重点型号中的难题。以第一完成人获国家自然科学二等奖和国家技术发明二等奖各1项，人才培养创新获国家级教学成果一等奖。

朱继宏教授，机电学院教授、博导，国家级创新领军人才、优青、青拔获得者，获中国青年科技奖、邓稼先青年科技奖、中国航空学会青年科技奖。主要从事飞行器结构设计理论与方法、飞行器智能变体材料与结构技术、太空原位增材制造等研究。获国家自然科学二等奖1项，陕西省科学技术一等奖2项、二等奖1项。

高彤教授，机电学院教授、博导。主要从事结构优化理论、方法及工程应用研究，研究方向包括热-机械耦合结构优化设计、结构动力学性能优化设计、气动-结构耦合优化设计、复合材料/轻质结构优化设计、结构优化软件开发等。获国家自然科学二等奖1项，陕西省科学技术一等奖3项、二等奖1项。

邱克鹏教授，机电学院教授、博导。主要从事材料/结构的力、电磁隐身、减振降噪等性能分析及设计方法、空天海结构多学科优化设计研究，获陕西省科学技术一等奖1项。

2.外方团队

Pierre Duysinx教授，外方团队负责人，列日大学航空航天与机械工程系主任，曾担任国际结构与多学科优化学会（ISSMO）副主席，长期从事结构优化设计理论和应用研究工作。提出的拓扑优化应力约束处理策略已被学术界和工业界广泛采用；在增材制造工艺约束分析、设计相关性载荷建模、应力约束拓扑优化方法等方面成果突出。

Claude Fleury教授（已故），计算力学与结构优化领域国际顶级专家，凸线性规划算法创始人，开发的算法成为美国澳汰尔公司Hyperworks/OptiStruct软件、德国西门子公司Boss-Quattro软件优化设计核心算法。

Pierre Beckers教授，西北工业大学外籍专家，主要研究方向为计算力学方法与多物理场分析。

Ludovic Noels教授，西北工业大学外籍专家，主要研究方向为多尺度计算。

三、研究方向及主要成果

1.拓扑优化理论

双方前期围绕结构拓扑优化理论与方法开展了卓有成效的合作，在结构优化算法、应力约束、多材料拓扑优化方法等方面形成了系列研究成果，部分成果被商业软件采用。

2.增材制造结构优化

针对结构构型优化设计与增材制造工艺的割裂现状，双方依托国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目（项目批准号：11620101002），围绕增材制造工艺约束建模、工艺约束对结构整体构型设计的影响机理、面向增材制造的结构拓扑优化设计方法开展了系统深入研究，形成了系统的理论方法并开展了工程应用验证工作。

3.复合材料结构优化

双方依托比利时政府项目VIRTUALCOMP，合作提出了纤维角度离散/连续变换的通用双值编码惩罚降维方法（Bi-value Coding Penalization-BCP），实现了大型复材结构铺层高效优化。目前依托国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目（项目批准号：12220101002），围绕大型承力复材构件，进一步开展结构/工艺协同优化理论与方法研究，力求最大限度从设计与制造两个层面提升复材构件的承载性能与成型质量。

四、合作项目

1.比利时政府项目VIRTUALCOMP，2009.10-2012.03。负责人Pierre Duysinx教授，中方参与人张卫红教授、高彤（负责子课题课题Plate-forme d'optimisation de structures composites）。

2.国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目：面向增材制造的高性能整体结构构型设计理论与方法“Advanced design theories and methods for achieving additively manufactured high performance integrated structures”（项目批准号：11620101002），2017.01-2021.12，240万元。负责人张卫红教授，外方参与人包括Pierre Duysinx教授、Pierre Beckers教授、Ludovic Noels教授。

3.国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目：大型复材薄壁构件固化成型建模分析与结构/工艺协同优化“Modelling, analysis and structure-process coordinated optimization for the curing of large-scale thin-walled composite structures”（项目批准号：12220101002），2023.01-2027.12，250万元。负责人张卫红教授，外方参与人Pierre Duysinx教授、Ludovic Noels教授。