工业装备结构分析国家重点实验室：

给工业装备一副健康的“骨架”

■中国科学报记者 陈彬

据航天专家测算，运载火箭每多承载1公斤重量，就需多花费约1万美元。那么，如何在保证安全的前提下，让火箭少一些负重呢？

“从广义上说，火箭其实是工业装备的一种。其装备结构就像人的骨架，我们的工作就是通过分析和优化，让这副‘骨架’既结实又轻便。” 近日，在接受《中国科学报》记者采访时，大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室（以下简称工业装备实验室）副主任李刚这样说。

自成立以来，为了达到让工业设备“减重增效”的目标，这座实验室已经辛勤工作二十余载。

“算出来”的工业设备

工业装备实验室建立于上世纪80年代末。这样的年龄在我国国家重点实验室中已算是“年长”了。说起其建立的背景，还有一个小故事。

据实验室第一任主任、中国科学院院士程耿东回忆，在上世纪80年代末，我国争取到一笔世界银行贷款，计划建设一批重点实验室。恰在此时，我国进口了一批重载卡车，但使用没多久车轴便出现断裂现象。

为此，国家组织专家进行论证，最终查明原因是在车辆制造时，车轴选材未考虑当地低温环境，国外方面为此支付了大笔赔偿金。

“在论证过程中，大连理工大学研究人员发挥的作用引起有关部门的高度重视。加之我们当时在潜艇壳体的力学性能研究上已取得了很好的成绩，最终这些因素促成了实验室的建立。”程耿东说。

事实上，工业设备的结构分析有着多种手段，在这方面工业装备实验室以工程科学计算为主，结合理论分析与实验手段。

“说白了，就是根据力学理论，利用现代电子计算机和各种数值方法解决工业装备设计中的实际问题。”李刚说。大连理工大学运载工程与力学学部雄厚的科技实力和学科积累，使该实验室始终处于国内相关领域研究的最前沿。

据了解，目前工业装备实验室共有固定研究人员60多人。近年来，实验室在计算力学与工程科学计算的理论和方法、结构优化设计的现代理论和计算方法、大规模计算工程软件系统研究开发和应用、复杂环境下重大工程和工业装备结构的试验和分析与评价等方面取得一系列突破性进展。

实验室还与航空航天、船舶和海洋工程、土木工程结构以及车辆工程等领域合作攻关，获得大量具有代表性的成果。

“一分为二”的经费管理

李刚在采访中表示，自2008年之后，科技部大幅提高对重点实验室的支持力度。

“过去5年，我们得到的国家重点实验室专项经费总计6000余万元，除去开放运行费和仪器设备费，如何有效使用基础科研业务费，就成了摆在我们面前的一个现实问题。”李刚说。

经过积极探索，实验室找到了一条适合自身情况的经费使用之道：“一分为二”。

“对于项目经费管理我们有一套严格制度，但又不希望将这笔钱完全管‘死’。于是，我们将基础科研业务费分为两大类。”李刚解释说。

其中，第一类是用于支持目标导向性自主研究课题，由实验室统一规划布局，在CAE软件研发、推广与应用，以及重大工程和工业装备结构的分析与评价方面进行重点投入；另一类则属于自由探索性课题，在这类项目中，实验室人员可以根据实验室的研究方向，自由选择项目内容，并经学术委员会集体讨论后确定。

“这种经费项目管理方式，既可以保证实验室集中资源做大事，又给了大家一些自由探索的空间，算得上是一种两全其美的办法。”李刚说。

从工程中来，到工程中去

2008年12月26日，大连理工大学运载工程与力学学部联合组建的航天结构强度分析中心正式宣告成立。

“这一中心的运行，依托于研究院总体设计部、我校运载力学学部工程力学系，以及我们实验室。我们希望通过探索并建立产学研合作的长效机制，提高航天结构强度分析专业技术水平与创新能力。”李刚说，这种合作机制也是他最为津津乐道的。

他说，科研机构间原有的合作模式多为根据具体项目，双方签订合同，通过“课题组”的方式运行，缺乏长效性，而他们的合作则解决了这一问题。

“在技术方面，我们有双方知名专家组成的技术委员会，在运行方面，我们也有专门的工作委员会及管理机构。项目的合作方式不再是他们给项目请我们做这种简单的甲方与乙方的关系，而是在型号服务、基础预研、人才培养、学术交流等方面展开全方位的深入合作，我们有一批研究人员常年与他们在一起做，双方有什么想法可以随时沟通。”他表示。

在这种合作模式下，仅在我国新一代长征五号运载火箭的设计中，工业装备实验室就成功为火箭减重600多公斤，单发节省成本达2000多万元。

事实上，与中国运载火箭技术研究院的合作只是实验室众多产学研合作项目中的一个代表。据统计，多年来，该实验室先后与一批重要工业企业进行科研合作，合作领域包括航空航天结构、深海石油开发装备、透平机械、重载与高速列车、超轻材料和结构以及巨型操作机的研发等，并获得了一大批具有自主知识产权的成果。

对此，李刚表示，早在工业装备实验室成立之初，著名力学家、实验室创始人中国科学院资深院士钱令希便强调力学与工程的结合，要求从工程中来，到工程中去。“我们所依托的院系叫工程力学系，多年来我们的名字一直没动，强调研究不能脱离工程实际。”李刚说。

不久前，工业装备实验室刚刚顺利通过5年一次的评估。对于未来的发展，李刚表示实验室将面向国家重大需求，坚持特色，立足于工程实际的原则将不会动摇。“科学研究最终要解决实际问题，这是我们的理念，我们将一直坚持。”他说。

《中国科学报》 (2013-07-16 第8版平台)