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創新無極限——記華中科技大學材料科學與工程學院周華民教授

發布日期:2008/12/26 14:48:50      來源:      作者:周華民
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      周華民男,漢族,1974年7月生,湖南永州人。1996年7月原華中理工大學本科畢業,免試保送本校材料學院直接攻讀博士學位,2001年6月獲材料加工工程博士學位,2001年6月至2003年5月在華中科技大學做機械工程博士後研究,出站後留校工作。現為華中科技大學模具技術國家重點實驗室塑料模研究室主任、教授、博士生導師。
    一直從事塑料成型過程的數值模拟、模具CAD等方面的研究工作。近幾年發表學術論文80餘篇,其中第一作者論文50餘篇,論文被SCI、EI收錄共48篇次,撰寫專著及教材7本。主要科研成果:(1)率先将傳統的基于制品中心層模型的模拟發展為基于實體模型的三維模拟,研究成果獲得了2001年中國高校科技進步一等獎、2002年國家科技進步二等獎;(2)完成了注射成型流動、保壓、冷卻、應力、翹曲全過程的模拟,實現了軟件的系列化和商品化,研究成果被評為2002年度中國機械工業科學技術5個重大進展發布項目之一;(3)将智能技術與數值計算技術緊密結合,将注射成型模拟軟件由傳統的“被動式”計算工具提升為新一代的“主動式”優化系統,研究成果于2003年11月被鑒定為達到“當前國際先進水平”。2004年入選教育部新世紀優秀人才支持計劃,2005年獲湖北省青年傑出人才基金資助。

                               創 新 無 極 限
                                                    ——記華中科技大學材料科學與工程學院周華民教授

    第一眼見到一臉清秀、陽光的周華民時,忍不住驚呼出聲:不會吧,教授這麼年輕!
    周華民卻一本正經地回答:“年輕就是最大的資本。”
    三十而立,這句話用在華中科技大學青年教師周華民的身上是再恰當不過了。剛滿30歲的他,在喜獲華中科技大學“青年五四獎章”之後,又破格晉升為華中科技大學最年輕的教授,并入選教育部首屆“新世紀優秀人才支持計劃”、獲得湖北省青年傑出人才基金資助。
                                   年輕的好處就是勇于突破
    當模拟軟件的制品中心層模型與模具設計軟件的三維實體模型不統一時,周華民大膽創新,突破了制約模拟軟件發展和推廣應用的瓶頸。塑料注射成型是塑料加工最主要的方法,世界塑料模具産量中約50%以上都是注射模具,塑料注射成型過程模拟是屬于機械、力學、材料和計算機相交叉的前沿學科,20世紀80年代以來在國外發展很快。由于模型和算法的限制,20世紀90年代國内外用于指導生産的塑料注射成型過程模拟軟件都是基于制品的中心層模型(2.5維),而模具設計(CAD)均已采用三維實體模型,兩者模型的不統一長期以來一直是制約模拟軟件發展和推廣應用的瓶頸,如何突破這一瓶頸已成為擺在塑料成型模拟研究人員面前的一項艱巨而緊迫的任務。
    這時的周華民尚在攻讀博士學位,導師建議他以此作為博士學位選題。是對一些細枝末節進行完善工作以求穩妥畢業,還是瞄準國際前沿進行技術攻關?面對選擇,年輕的周華民認為:“有困難才有機遇,有挑戰才有創新”,并毅然承擔了這一迫切需要解決的關鍵難題。
    經過反複的對比分析,他大膽創新,率先在國際上提出了基于實體模型模拟的研究思路,并與國外該領域的先驅者同步開展了三維注射成型模拟軟件的研究和開發。
    經過艱難的技術攻關,周華民創造性地解決了用三維實體模型取代中心層模型的關鍵性技術難題,實現了塑料注射成型過程模拟從中面流到雙面流再到實體流的攻關目标。基于實體模型的三維注射成型過程模拟軟件能與目前國内外流行的CAD/CAM系統無縫集成,為塑料注射成型過程模拟軟件大面積推廣應用創造了必要條件。
    周華民在國際上首次發表了相關學術論文,基于該成果的博士學位論文《塑料注射成型三維真實感流動保壓過程模拟及實驗研究》也被評為2002年湖北省優秀博士論文。
                                   
年輕的别稱就是敢于嘗試
    當基于實體模型的模拟方法推廣到塑料注射成型各階段有困難時,周華民敢于創新,勇于嘗試,開發出具有完全知識産權的注射成型全過程模拟軟件。解決了用三維實體模型取代中心層模型的關鍵性技術難題,這時的周華民并沒有笑容,他深知時間的寶貴,國際競争的激烈。正當周華民全面鋪開了基于實體模型的塑料注射成型全過程模拟技術研究時,他卻因勞累過度病倒了。醫生告誡他,必須在床上休養三個月。
    躺在病床上,周華民的腦袋卻怎麼也閑不下來。研究過程中碰到的一個個問題,模拟算法中的一個個細節如過電影般在腦海裡一一浮現。“人閑着,腦袋可不能閑,攻關的步伐不能停。”周華民忽然想通了,“這是一個整理思路、規劃技術方案的好機會。”從此,醫務人員便常常看見一個年輕人一會兒躺在床上,癡癡“發呆”;一會兒又猛然坐起,随手拿起筆來在筆記本上劃來劃去……就這樣,當三個月病好出院時,一套全新的軟件已在周華民腦中初具雛形,主要的技術難題也成竹在胸。
    經過一年多的連續奮戰,周華民終于帶領課題組人員成功開發出了具有自主知識産權的注射成型全過程模拟軟件HsCAE。這套CAE軟件可以模拟塑料在注射成型流動、保壓、冷卻、應力、翹曲全過程中的變化,計算壓力分布、溫度分布、纖維取向、熔接縫和氣穴形态,預測出塑料制品内應力分布和翹曲變形,成功創建包括工藝條件優選、模具結構優化的專家系統和氣體輔助注射成型優化系統,為我國生産大型、精密、複雜塑料制品提供了充足的理論依據和有力的技術保證。周華民的這項研究成果被評為2002年度中國機械工業科學技術5個重大進展發布項目之一。
                                     
年輕的優勢就是不怕失敗
    周華民很欣賞這樣一句話:“奮鬥有可能失敗,但不奮鬥永遠也無法成功。” 是的,不去嘗試,成功怎麼會來臨呢?年輕好就好在,有可能失敗,更有可能成功。
    當CAE軟件在實際應用過程中出現問題時,周華民屢敗屢戰,終于将仿真軟件由傳統的“被動式”計算工具提升為“主動式”的優化系統。傳統的注射成型CAE軟件隻是一個“被動式”的模拟計算工具,即由用戶給定設計方案後進行模拟計算,提供指定方案的分析結果。這樣,要獲得理想的成型方案,就需要設計者反複地分析與改進,并需要結合設計者的經驗和技巧。
    周華民經過廣泛調研,結合企業實際,提出将智能技術與注射成型數值計算技術緊密結合的創新思路;經過無數次失敗與反複,又經過失敗後無數次的總結與繼續探索,終于建立起支持CAE應用全過程的智能化系統,應用人工智能與專家系統方法在數值模拟結果的基礎上自動對成型方案進行分析和評價,并提出方案的優化建議,将仿真軟件由傳統的“被動式“計算工具提升為“主動式”的優化系統。這項成果在實際應用中受到普遍歡迎。“工程塑料精密注射成型模具智能化設計技術”2003年11月也被鑒定為達到“當前國際先進水平”。
                                     
年輕的魅力就是不斷進取
    周華民主持開發的功能齊全、獨具中國特色的三維塑料注射成型過程仿真系統現已完全實現商品化。香港理工大學對該系統的測評表明,系統在壓力場和溫度場計算精度方面均超過了世界著名公司Moldflow的同類軟件。
    周華民主持開發的商品化塑料注射成型過程仿真系統除了在三維分析上取得突破外,還在網格的劃分和優化、可視化技術、文檔的指導性和網上培訓、采用人工智能輔助生成用戶報告等方面均取得了創新成果并産生了顯著的經濟和社會效益。該系統已在100多家用戶中推廣應用,包括海爾、科龍、康佳、比亞迪和武漢塑料集團等知名企業。在青島海爾模具公司,通過仿真系統對成形方案和模具結構的優化,使新産品美高美電視機前殼和後蓋模具一次試模成功,使

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