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创新无极限——记华中科技大学材料科学与工程学院周华民教授

发布日期:2008/12/26 14:48:50      来源:      作者:周华民
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      周华民男,汉族,1974年7月生,湖南永州人。1996年7月原华中理工大学本科毕业,免试保送本校材料学院直接攻读博士学位,2001年6月获材料加工工程博士学位,2001年6月至2003年5月在华中科技大学做机械工程博士后研究,出站后留校工作。现为华中科技大学模具技术国家重点实验室塑料模研究室主任、教授、博士生导师。
    一直从事塑料成型过程的数值模拟、模具CAD等方面的研究工作。近几年发表学术论文80余篇,其中第一作者论文50余篇,论文被SCI、EI收录共48篇次,撰写专著及教材7本。主要科研成果:(1)率先将传统的基于制品中心层模型的模拟发展为基于实体模型的三维模拟,研究成果获得了2001年中国高校科技进步一等奖、2002年国家科技进步二等奖;(2)完成了注射成型流动、保压、冷却、应力、翘曲全过程的模拟,实现了软件的系列化和商品化,研究成果被评为2002年度中国机械工业科学技术5个重大进展发布项目之一;(3)将智能技术与数值计算技术紧密结合,将注射成型模拟软件由传统的“被动式”计算工具提升为新一代的“主动式”优化系统,研究成果于2003年11月被鉴定为达到“当前国际先进水平”。2004年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2005年获湖北省青年杰出人才基金资助。

                               创 新 无 极 限
                                                    ——记华中科技大学材料科学与工程学院周华民教授

    第一眼见到一脸清秀、阳光的周华民时,忍不住惊呼出声:不会吧,教授这么年轻!
    周华民却一本正经地回答:“年轻就是最大的资本。”
    三十而立,这句话用在华中科技大学青年教师周华民的身上是再恰当不过了。刚满30岁的他,在喜获华中科技大学“青年五四奖章”之后,又破格晋升为华中科技大学最年轻的教授,并入选教育部首届“新世纪优秀人才支持计划”、获得湖北省青年杰出人才基金资助。
                                   年轻的好处就是勇于突破
    当模拟软件的制品中心层模型与模具设计软件的三维实体模型不统一时,周华民大胆创新,突破了制约模拟软件发展和推广应用的瓶颈。塑料注射成型是塑料加工最主要的方法,世界塑料模具产量中约50%以上都是注射模具,塑料注射成型过程模拟是属于机械、力学、材料和计算机相交叉的前沿学科,20世纪80年代以来在国外发展很快。由于模型和算法的限制,20世纪90年代国内外用于指导生产的塑料注射成型过程模拟软件都是基于制品的中心层模型(2.5维),而模具设计(CAD)均已采用三维实体模型,两者模型的不统一长期以来一直是制约模拟软件发展和推广应用的瓶颈,如何突破这一瓶颈已成为摆在塑料成型模拟研究人员面前的一项艰巨而紧迫的任务。
    这时的周华民尚在攻读博士学位,导师建议他以此作为博士学位选题。是对一些细枝末节进行完善工作以求稳妥毕业,还是瞄准国际前沿进行技术攻关?面对选择,年轻的周华民认为:“有困难才有机遇,有挑战才有创新”,并毅然承担了这一迫切需要解决的关键难题。
    经过反复的对比分析,他大胆创新,率先在国际上提出了基于实体模型模拟的研究思路,并与国外该领域的先驱者同步开展了三维注射成型模拟软件的研究和开发。
    经过艰难的技术攻关,周华民创造性地解决了用三维实体模型取代中心层模型的关键性技术难题,实现了塑料注射成型过程模拟从中面流到双面流再到实体流的攻关目标。基于实体模型的三维注射成型过程模拟软件能与目前国内外流行的CAD/CAM系统无缝集成,为塑料注射成型过程模拟软件大面积推广应用创造了必要条件。
    周华民在国际上首次发表了相关学术论文,基于该成果的博士学位论文《塑料注射成型三维真实感流动保压过程模拟及实验研究》也被评为2002年湖北省优秀博士论文。
                                   
年轻的别称就是敢于尝试
    当基于实体模型的模拟方法推广到塑料注射成型各阶段有困难时,周华民敢于创新,勇于尝试,开发出具有完全知识产权的注射成型全过程模拟软件。解决了用三维实体模型取代中心层模型的关键性技术难题,这时的周华民并没有笑容,他深知时间的宝贵,国际竞争的激烈。正当周华民全面铺开了基于实体模型的塑料注射成型全过程模拟技术研究时,他却因劳累过度病倒了。医生告诫他,必须在床上休养三个月。
    躺在病床上,周华民的脑袋却怎么也闲不下来。研究过程中碰到的一个个问题,模拟算法中的一个个细节如过电影般在脑海里一一浮现。“人闲着,脑袋可不能闲,攻关的步伐不能停。”周华民忽然想通了,“这是一个整理思路、规划技术方案的好机会。”从此,医务人员便常常看见一个年轻人一会儿躺在床上,痴痴“发呆”;一会儿又猛然坐起,随手拿起笔来在笔记本上划来划去……就这样,当三个月病好出院时,一套全新的软件已在周华民脑中初具雏形,主要的技术难题也成竹在胸。
    经过一年多的连续奋战,周华民终于带领课题组人员成功开发出了具有自主知识产权的注射成型全过程模拟软件HsCAE。这套CAE软件可以模拟塑料在注射成型流动、保压、冷却、应力、翘曲全过程中的变化,计算压力分布、温度分布、纤维取向、熔接缝和气穴形态,预测出塑料制品内应力分布和翘曲变形,成功创建包括工艺条件优选、模具结构优化的专家系统和气体辅助注射成型优化系统,为我国生产大型、精密、复杂塑料制品提供了充足的理论依据和有力的技术保证。周华民的这项研究成果被评为2002年度中国机械工业科学技术5个重大进展发布项目之一。
                                     
年轻的优势就是不怕失败
    周华民很欣赏这样一句话:“奋斗有可能失败,但不奋斗永远也无法成功。” 是的,不去尝试,成功怎么会来临呢?年轻好就好在,有可能失败,更有可能成功。
    当CAE软件在实际应用过程中出现问题时,周华民屡败屡战,终于将仿真软件由传统的“被动式”计算工具提升为“主动式”的优化系统。传统的注射成型CAE软件只是一个“被动式”的模拟计算工具,即由用户给定设计方案后进行模拟计算,提供指定方案的分析结果。这样,要获得理想的成型方案,就需要设计者反复地分析与改进,并需要结合设计者的经验和技巧。
    周华民经过广泛调研,结合企业实际,提出将智能技术与注射成型数值计算技术紧密结合的创新思路;经过无数次失败与反复,又经过失败后无数次的总结与继续探索,终于建立起支持CAE应用全过程的智能化系统,应用人工智能与专家系统方法在数值模拟结果的基础上自动对成型方案进行分析和评价,并提出方案的优化建议,将仿真软件由传统的“被动式“计算工具提升为“主动式”的优化系统。这项成果在实际应用中受到普遍欢迎。“工程塑料精密注射成型模具智能化设计技术”2003年11月也被鉴定为达到“当前国际先进水平”。
                                     
年轻的魅力就是不断进取
    周华民主持开发的功能齐全、独具中国特色的三维塑料注射成型过程仿真系统现已完全实现商品化。香港理工大学对该系统的测评表明,系统在压力场和温度场计算精度方面均超过了世界著名公司Moldflow的同类软件。
    周华民主持开发的商品化塑料注射成型过程仿真系统除了在三维分析上取得突破外,还在网格的划分和优化、可视化技术、文档的指导性和网上培训、采用人工智能辅助生成用户报告等方面均取得了创新成果并产生了显著的经济和社会效益。该系统已在100多家用户中推广应用,包括海尔、科龙、康佳、比亚迪和武汉塑料集团等知名企业。在青岛海尔模具公司,通过仿真系统对成形方案和模具结构的优化,使新产品美高美电视机前壳和后盖模具一次试模成功,使

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