北京工业大学专业学位研究生开题报告表李小祥.docxVIP

PAGE

1-

北京工业大学专业学位研究生开题报告表李小祥

一、选题背景与意义

(1)随着我国经济社会的快速发展，对于高端人才的需求日益增长。在众多学科领域中，机械工程作为基础学科之一，其应用范围广泛，对国民经济的发展具有重要意义。特别是在智能制造、绿色制造等领域，机械工程的研究与创新能力成为推动产业升级的关键。因此，针对机械工程领域的深入研究，对于提高我国制造业的国际竞争力，实现产业结构的优化升级具有深远影响。

(2)本研究选题立足于机械工程领域，旨在探讨新型材料在机械结构设计中的应用及其对性能提升的影响。随着新材料技术的不断进步，如纳米材料、复合材料等在机械工程领域的应用越来越广泛。通过研究这些新型材料在机械结构中的应用，不仅可以提高机械产品的性能，还能降低能耗，减少环境污染，符合我国可持续发展的战略需求。

(3)此外，随着信息技术的快速发展，机械工程与信息技术的融合已成为趋势。本研究将结合物联网、大数据等技术，对机械设备的运行状态进行实时监测与优化控制，从而提高机械设备的可靠性和稳定性。这一研究不仅有助于推动机械工程领域的科技创新，同时对于提高我国工业自动化水平，提升制造业整体竞争力具有积极意义。

二、国内外研究现状

(1)国外机械工程领域的研究起步较早，美国、德国、日本等发达国家在机械设计、制造、自动化等方面取得了显著成果。以美国为例，其每年在机械工程领域的研发投入超过百亿美元，占全球总投入的30%以上。美国通用电气（GE）公司研发的Predix平台，就是一个集成了物联网、大数据分析、机器学习等技术的智能平台，实现了对工业设备的远程监控和预测性维护。

(2)在我国，机械工程领域的研究也取得了长足进步。近年来，我国机械工程领域的研发投入逐年增加，2019年全国规模以上工业企业研发投入总额达到1.7万亿元，同比增长10.3%。在智能制造方面，我国已经形成了一批具有国际竞争力的企业，如华为、海尔等。以海尔为例，其推出的智能家电产品线，实现了从设计、生产到销售的智能化管理，提高了生产效率，降低了成本。

(3)在新材料应用方面，我国近年来在石墨烯、碳纳米管等新型材料的研究与应用上取得了重要突破。例如，我国科学家成功制备出具有优异性能的石墨烯复合材料，其在机械强度、耐磨性等方面具有显著优势。此外，我国在3D打印技术、机器人技术等领域的研究也取得了显著成果，如中国科学院沈阳自动化研究所研发的“新松”机器人，已在国内外市场得到广泛应用。

三、研究内容与方法

(1)本研究的核心内容是新型材料在机械结构设计中的应用研究。首先，将通过文献综述和实验研究，系统分析新型材料（如纳米材料、复合材料等）的特性及其在机械结构设计中的应用潜力。具体研究内容包括：对新型材料的物理化学性能进行详细测试，评估其在机械强度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的表现；设计并制造实验样件，模拟实际工作环境，验证新型材料在实际机械结构中的应用效果。此外，还将对现有机械结构进行优化设计，将新型材料融入其中，以提升机械结构的整体性能。

(2)研究方法方面，本课题将采用理论分析与实验验证相结合的方法。首先，通过查阅国内外相关文献，对新型材料在机械结构设计中的应用现状进行梳理和分析，为后续研究提供理论依据。其次，利用有限元分析软件（如ANSYS、ABAQUS等）对机械结构进行建模和仿真，预测新型材料在结构中的应力分布和变形情况。在此基础上，通过实验验证理论分析结果，确保研究结论的准确性。实验过程中，将采用高精度测量设备（如万能试验机、显微镜等）对材料性能和结构性能进行测试，为后续优化设计提供数据支持。

(3)在研究过程中，还将注重创新性。一方面，针对新型材料在机械结构中的应用，提出具有针对性的设计方法和优化策略；另一方面，探索机械结构设计中的智能化、网络化发展趋势，结合物联网、大数据等技术，实现对机械设备的远程监控和智能控制。此外，将关注环保和可持续发展的理念，研究新型材料在机械结构中的应用如何降低能耗、减少污染，为我国制造业的绿色转型提供技术支持。通过本课题的研究，旨在为我国机械工程领域的技术创新和产业升级提供有益的参考。