张宏生科研成果

基本信息 科学研究 教育教学 人才培养 新建主栏目 个人信息 名称 张宏生，男，1981年生，原籍安徽庐江，工学博士，副教授，博士生导师，九三学社社员，哈尔滨工业大学机电工程学院教师，机械设计系副主任，智能建造机器人技术中心主任。 工作经历 名称 2011.01至今，哈工大机电工程学院 2015.07-2016.07，加拿大阿尔伯塔大学访问学者 教育经历 名称 1999.09-2003.07，哈尔滨工业大学，机械设计制造及其自动化，学士（导师：陆念力教授） 2003.09-2005.07，哈尔滨工业大学，机械设计及理论，硕士（导师：陆念力教授） 2005.07-2009.10，哈尔滨工业大学，机械设计及理论，博士（导师：陆念力教授） 社会兼职 名称 中国工程机械学会工程起重机械分会副理事长（第八届） 研究方向 名称 1. 机械结构稳定与非线性分析 本课题组的主要研究对象是以超大型起重机金属结构为代表的复杂杆系结构，近年来国家新一代核电站主机整体吊装需要满足3000吨以上的起重量需求。随着起重量的急剧增大（最大起重量达到4000吨）和高强钢材（屈服强度900MPa以上）的引入，复杂杆系结构的柔度增大，导致其表现为明显的几何非线性效应，对其结构进行准确的计算分析对于确保结构的安全性显得尤为重要。起重量的增加、高强度钢材的引入和复杂的绕绳系统使得超大型起重机金属结构的稳定性问题变得尤为突出，近年来的起重机重大安全事故都指向稳定性问题，如何保证超大型起重机结构的整体安全性需要进行深入的研究。为了提高我国起重机械的科技水平，满足国家重大工程的需要，机械结构稳定与非线性分析研究非常具有前景和意义。 2.复杂机械结构轻量化设计研究 以起重机械为代表的重型工程机械施工设备一般具有较大的结构自重，结构自重的增加会导致许多工程中的应用问题，因此复杂机械结构轻量化设计研究具有重要的工程和研究价值。轻量化的主要研究途径包括新材料的引入及新的结构构型设计。本课题组参与的“输电线路新型施工装备研发与工程应用”项目，将碳纤维和玻璃钢引入到输电线路施工装备中，设计了碳纤维增强树脂基复合材料抱杆，解决了边远山区输电线路施工装备运输的难题，该项目获得2018年黑龙江省科技进步三等奖。在新的结构构型设计方面，本课题组提出了比例周期性的拓扑优化方法，在传统周期性拓扑优化的基础上考虑优化域的受力特性，该方法能够兼顾生产制造的工艺性与轻量化目标。 3.台风与塔机结构的流固耦合动力学分析 台风作为塔式起重机所面对最频发的非抗力自然极端环境，是造成塔式起重机大面积倒塌而引发重大生命、财产损失的最大影响因素。为了提高塔式起重机防台风、抗台风能力和降低倒塌后的衍生财产损失，首要关键问题是研究塔式起重机在台风作用下的结构动态特性，其次要考虑风载荷的准确模拟及其静力等效方法，重点考虑风与结构的耦合作用及风振响应分析，主要的研究方法包括数值模拟和风洞试验，本课题组同时关注大型塔机的抗风性能优化设计问题。 标志性项目 名称 1. 世界最大上回转平头塔式起重机——中联重科R20000-720的结构分析和优化工作（2023年），课题负责人 2. 世界最大上回转平头塔式起重机——中联重科W12000-450的结构分析和优化工作（2021年），课题负责人 3. 世界最大双平臂电力抱杆——浙江建机T2T1500的结构分析和优化工作（2020年），课题负责人 4. 国家重大科技专项——************************ （2010年-2017年），主要参与人 5. 中国建筑万吨级结构试验台机械结构的设计与分析（2014年，世界最大），主要参与人 主讲课程 名称 1. 本科生课程《机械结构分析基础》 本课程主要讲授结构力学和结构分析有限元方法的基本原理与应用，介绍结构在实际工程中常见的各种可能外界作用下的受力、变形计算分析的基本概念、基本原理和基本方法。课程侧重于工程机械常用的杆系结构强度、刚度分析，属于经典结构力学范畴。课程内容主要包括: 结构体系的几何组成分析、静定结构受力分析、静定结构位移计算、静力结构计算的力法、位移法、矩阵位移法及有限元方法。 2. 本科生课程《工程机械金属结构》 本课程主要讲授工程机械金属结构选材原则、各类连接设计和基本构件与结构系统计算原则，使学生较深入地了解工程机械金属结构设计计算的基本理论与方法。通过本课程的课堂教学及大作业环节, 培养学生运用所学的机械、结构与力学知识, 对以工程起重机械为典型的大型机械结构进行分析设计及计算的能力, 为大型复杂机械结构的刚度、强度、稳定和安全可靠性设计分析打下基础。 3.研究生课程《机械结构稳定与非线性分析》 本课程讲授机械结构中常见的梁、杆、板等构件组成的结构稳定性分析方法，在讲述经典稳定理论的平衡法、位移法和能量法基础上，进一步介绍结构系统的矩阵分析理论和有限元分析方法，运用非线性有限元理论以及梁杆系统的二阶理论，研究单元及系统的结构稳定问题以及几何非线性和材料非线性问题，介绍非线性结构全量平衡和增量平衡方程相关的建模及求解策略与方法。 教研教改 名称 1. 黑龙江省高等教育教学改革研究项目 基于符号计算的工程机械力学类课程改革与创新，主持 虚实结合的工程机电液控制实验教学模式研究与实践，参与 2. 哈工大校级教研教改项目 哈工大第七批在线开放课程资助项目，《工程机械金属结构》，主持 教学成果 名称 1. 荣获哈工大教学贡献奖励（教学优秀奖）二等奖（2021年） 2. 《机械结构分析基础》课程获批首批黑龙江省级线下一流本科课程（2019年，课程负责人） 3. 荣获3项校级教学竞赛奖项（2013年青年教师研究生教学、2018年青年教师教学基本功和2020年在线教学法竞赛） 招生信息 名称 一级学科：机械工程 二级学科：机械设计及理论 博士研究生招生: 每年招收博士研究生1~2名。 硕士研究生招生: 每年招收硕士研究生1~2名。