刘杰:反求“把脉”复杂装备,师心如初

时间:2022-08-31 18:30 点击:

人物名片:刘杰,湖南大学机械与运载工程学院教授、博士生导师。长期从事高端机械装备反演设计领域的教学和科研工作,主要研究方向:先进设计方法、工程反问题理论、可靠性优化设计。作为主要完成人获教育部自然科学奖等省部级科技奖一等奖3项、国家科技进步奖二等奖1项。

刘杰教授。

“我们在机械工程领域里作反问题等研究,在航天装备等复杂装备方面进行探索与应用,服务国家重大战略需要,同时也服务国民经济主战场,如民用装备领域等。”在湖大工作的十余年,我校机械与运载工程学院的刘杰教授一直在科研和教学的道路上潜心致远。

“知果求因,反求是高性能制造的需要”

起源于数理方程的反问题研究,是一个由表及里、索引探秘,发现规律并创新的过程。“它和从原因到结果这种顺序过程的正问题研究不同,在机械设计领域,我们进行观察、测量、做仿真等实验,再通过计算反求将不知道、不确定、有波动的未知参数反推出来。”刘杰介绍说,“反求是一种技术,涉及一套方法,比如优化算法、敏感性分析方法,用以解决设计中的一些问题,是先进设计制造的需要。”目前,反求技术已经在重大工业装备和现代化特种装备的发展中发挥着越来越重要的作用。

扎根一处,深耕十年,经过多年的研究,刘杰教授及其团队提出了基于计算反求的复杂装备高精度数字化建模方法,攻克了复杂制造工艺及极端工况下关键结构和力学特性参数精确识别的关键技术难题,保证了数字化模型精度及产品设计精度,同时在效率和可靠性方面也满足了复杂装备的工程化和实用化要求,建立了复杂装备前沿设计理论和集成化共性技术体系,开发了自主知识产权的数字化设计软件平台,实现了产品的高品质和短周期设计,为我国高端装备的自主研发提供了核心工具。在新时代的科学赛道上,刘杰教授在反求优化与高性能可靠性设计理论等方面取得了的创新性研究成果、多个实际产品的自主研发和创新设计等都于近年陆续应用于运载装备、航空航天等重要行业。

迎难而上,不断突破,一直是刘杰团队的科研攻关风格。不骄不躁、不轻言放弃,让他们一路披荆斩棘。2019年,刘杰和团队承担过一个工程装备的抗震分析项目,要对几百个罐体设备同时进行分析,预期半年的工作委托方却希望能在2个月内完成。时间紧、任务重,在承接项目之初,刘杰和所有团队成员一起全心投入,积极找寻创新解决方案。他带着几位博士生仅用了短短两天,就将一种参数化建模方法融入到项目中,同时刘杰在此基础上带着团队开发出基于软件二次开发的联合仿真方法,分析效率大大提升,仅用了一个月便圆满完成了工作。“科研攻关让人‘上瘾’,跟着刘老师在一线做科研,可以真正感受到学以致用的乐趣的成就感,还有被社会需要的幸福感。”他的学生们这样形容。

刘杰作为项目负责人已主持各类课题20余项,包括国家自科基金4项,基础加强项目课题1项,973项目子课题2项等国家级和省部级课题,以及中国汽车技术研究中心、中国中车和中联重科等企业横向项目。作为学术骨干,刘杰同时也参与了国家自科基金重大项目、重点研发计划、科技重大专项等项目。

刘杰(右二)与科研团队在一起。

传道授业:初心如磐,奋楫笃行

“要坚持理论与实践并驾齐驱,要守得住寂寞、坐得了冷板凳,潜心耕耘,严谨包容,团结协作,乐于奉献,才能取得科研创新的成绩。”刘杰跟每一位自己的学生传递这种求学精神。

目前,机械院已建立起复杂装备先进设计团队、超精密加工团队、关键基础功能部件团队、智能网联运载装备团队等交叉、前沿的科研攻关大平台。作为先进设计团队的老师,刘杰说:“要在学术规范的训练中塑造学生严谨认真的价值追求,培养学生的工匠精神,有针对性地解决学生科研成长中的问题。”

“刘老师注重细节,一丝不苟,在修改学生论文时,一眼就能看到写得不好的地方,会问我们数据哪来的,用的谁的方法,错别字会一一挑出来,标点符号用的是半角还是全角”。

每周和学生进行讨论时,“如果有同学汇报的内容和上周没有区别,刘老师是肯定会发现的”。有时学生们会在同一个地方重复犯错,“他会不厌其烦地一遍又一遍地指出我们的错误,不会对学生说一句重话,都是让我们自己反思并修复自己的问题,直到我们一点点在把他严谨的习惯融入到自己身上”。严谨、包容,这是学生们给刘杰老师贴上的标签。

刘杰对学生的引导中,在大的研究方向给学生提供思路,又不局限死思路,会给几个关键词,大方向,鼓励学生大量查阅资料,做一些开放性的工作。有时候,学生们在查阅资料时会欣喜地发现一些新鲜的有价值的前沿信息,便马上找到刘杰分享,却发现“导师已经先于自己掌握了这些最新信息,并愿和我们一起讨论。在有灵感闪现的时候,刘杰老师对我们是放而不纵。”学生们回忆道。

“有次我急需刘老师帮我指导论文,记得当时刘老师承担了繁重的教学科研、院务、国际会议的组织工作,他熬了一通宵帮我对论文做了意见批注和修改。当我收到的刘老师返回的文章是凌晨4点20多发的,我8点赶到实验室,结果发现刘老师早就坐在那儿了。我内心感到非常惭愧,也坚定了我一定把刘老师的言传身教带到我以后的职业生涯中去。”刚刚博士毕业的于钟博说起这些时,感激之情,溢于言表。

刘杰认为,教师是一项神圣的事业,欲要化人,必先正己,老师首先应该严格要求自己,才能给学生树立榜样。精细化反演,已成为刘杰的学术态度,也是他的人生态度。

来源:融媒体中心

记者:雨田

实习编辑:沈政岐

责任编辑:周丹

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