（一）研究水平与贡献

1. 实验室运行总体情况

2019年度，实验室在固体强度理论与失效机理、智能材料力学与结构多功能化、装备结构振动与可靠性评价、机电系统动力学与控制诸方面开展了系统深入的研究工作，具体包括：

承担各种科研项目200余项，项目总经费2.5亿余元，2019年度实到经费7800余万元，包括国家重点研发计划、国家重大专项、国家自然科学基金（含重大、重大科研仪器、重点、国际合作、优青、面上）等重大/重要国家90项，2019年度实到经费近4000万元；国际合作项目7项，2019年度实到经费300余万元；省部级项目16项，2019年度实到经费100余万元；横向协作项目84项，2019年度实到经费约3400万元。特别地，本年度新增科技部国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项、国家自然科学基金重大科研仪器项目和优秀青年基金项目各1项。

科技部国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项—项目名称：新型树脂基复合材料飞机壁板结构件形性制造；负责人：王铁军；研究期限：2019年12月至2024年11月；经费：1361万元。

国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目—项目名称：重型燃气轮机热障涂层系统的柔性阵列电磁声一体化无损评价仪器；负责人：陈振茂；研究期限：2020年1月-2024年12月；经费：760万元。

国家自然科学基金优秀青年科学基金项目—项目名称：软物质力学；负责人：卢同庆；研究期限：2020年1月-2022年12月；经费：120万元。

以实验室署名，在Nano Energy (IF15.548) 、Adv. Funct. Mater. (IF15.261)、 ACS Nano (IF13.903)、Science Adv.、Phys. Rev. Letters、J. Mech. Phys. Solids、Int. J. Solids Struct.、ASME JAM等机械结构强度与振动领域国际期刊发表论文415篇，20篇论文进入ESI；在力学学报、固体力学学报、中国科学、机械工程学报等国内期刊发表论文51篇。出版专著5部，授权发明专利98项（其中美国和伊朗专利各1项）；软件登记7件。教育部自然科学一等奖1项，陕西省技术发明一等奖1项，第七届优秀出版物（图书）奖1项，中国机械工业科学技术发明二等奖1项，全国第二届“源创杯”创新创意大赛一等奖1项，第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖1项。

教育部自然科学一等奖1项（奖励名称：挠曲电材料和结构的力电耦合理论及应用；奖励编号：2019-035-D01；获奖人：申胜平）

陕西省技术发明一等奖1项（奖励名称：重型燃气轮机热障涂层制备关键技术与评价方法及应用；获奖人：王铁军）

根据主要研究方向，2019年度实验室对自主课题加强了管理。2019年度自主课题在研团队重点项目9项，在研优秀人才项目11项（含重点3项），目前各自主课题进展顺利。

2. 年度重要进展

       研究方向1: 固体强度理论与失效机理

进展介绍：提出一种基于动态化学反应的可持续打印方法，借助数字光处理（DLP）技术打印一种新型接枝共聚物，并通过小分子回收技术降解热固性树脂，实现高质量的循环打印。提出了3D打印热固性接枝共聚物，基于丙烯酸酯（P）/环氧树脂（T）混合墨水的两步固化过程：首先，通过DLP技术高精度打印光固化树脂，实现复杂形状的初始固形；其次，进一步热处理，环氧树脂固化的同时引发动态化学反应，完成两种网络的共聚。这种两步法3D打印热固性共聚物材料不但拥有优异的力学性能，还可用于重塑打印结构的形状，赋予3D打印更灵活的特性。

序号	成果名称	完成人	刊物、出版社或授权单位名称	年、卷、期、页或专利号	类型	类别
1	Hydrogel 3D printing with the capacitor edge effect	王铁军	Science Advances	2019, 5(3); eaau8769	论文	独立完成
2	A nonequilibrium thermodynamics approach to the transient   properties of hydrogels	刘子顺	Journal of The Mechanics and Physics of Solids	2019, 127: 94-110	论文	独立完成

研究方向2: 智能材料力学与结构多功能化

进展介绍：挠曲电材料制备取得新进展，将材料的本征挠曲电系数提高到100μC/m以上，有助于未来更精确地测量裂纹尖端的挠曲电效应。发现挠曲电效应在曲率传感器以及矢量水听器方面的应用；发现挠曲电效应与磁场之间的耦合效应，对未来磁、电结合的裂纹监测新方法有指导性作用。制备了无机挠曲电陶瓷材料，测量了无机陶瓷材料的力学、电学性能；研究了陶瓷的挠曲电系数随晶粒大小的变化规律。借助于压电陶瓷材料驱动精度高，输出推力大的特点，通过双层结构借助于三组压电陶瓷的步进式协同工作，实现大转角旋转位移的精密输出。作动器在不同旋转驱动条件下，驱动步距与负载具有不同的关系。最高可以实现300Nmm的扭矩，断电锁止扭矩可达882Nmm，直线驱动力可达650N以上,其扭矩指标处于国际领先水平。

序号	成果名称	完成人	刊物、出版社或授权单位名称	年、卷、期、页或专利号	类型	类别
1	Flexoelectret: An Electret with a Tunable Flexoelectriclike Response	申胜平	Physical Review Letters	2019, 122(14): 148001	论文	独立完成
2	Design and wide-bandwidth control of large aperture fast steering mirror with integrated-sensing unit	徐明龙	Mechanical Systems and Signal Processing	2019, 126: 211-226	论文	独立完成

  研究方向3: 装备结构振动与可靠性评价

进展介绍：实验研究了充液圆柱壳的动力学特性。通过模态试验研究了液体对容器胀形频率的影响。随着液位的增加，耦合系统的胀形频率明显降低。模态交换是由于附加质量效应引起的模态分布更加密集而引起的。用数值方法对实验现象进行了验证，结果与试验结果吻合较好。同时考虑了侧壁较薄的模型，将静力荷载对系统频率的影响分为两部分进行讨论，即挠度效应和初始应力效应。结果表明，静载荷主要以初始应力的形式影响系统的刚度，而挠度对壳体的刚度影响不大。与无静载作用下的结果相比，系统的胀形频率明显提高。对于极薄壳，当考虑初始应力和附加质量时，几乎填满的薄壁容器胀形频率对液位变化不敏感。

序号	成果名称	完成人	刊物、出版社或授权单位名称	年、卷、期、页或专利号	类型	类别
1	Influence of tensile stress on hysteresis loop of Reduced Activation Ferrite & Martensitic steel	陈振茂	Journal of Nuclear Materials	2019, 515: 28-34	论文	独立完成
2	Novel mechanical behaviors of DNA-inspired helical structures with chirality	刘益伦	International Journal of Mechanical Sciences	2019, 161: 105025	论文	独立完成

       研究方向4: 机电系统动力学与控制

       进展介绍：基于非光滑动力学的分岔理论，研究了非光滑转子/定子碰摩系统中的干摩擦自激振动系统的中滑动分岔现象。发现了碰摩自激响应中存在三种滑动分岔的非光滑动力学行为，为人们深入认识转子系统出现干摩擦自激失稳机制提供了理论支撑。根据发生干摩擦粘-滑现象的特征，给出了一种预测干摩擦自激失稳参数边界的方法，与已有的方法相互印证。

序号	成果名称	完成人	刊物、出版社或授权单位名称	年、卷、期、页或专利号	类型	类别
1	A subdomain synthesis method for global analysis of nonlinear dynamical systems based on cell mapping	江俊	Nonlinear Dynamics	2019, 95(1): 715-726	论文	独立完成
2	Vortex interactions between a pair of bubbles rising side by side in ordinary viscous liquids	倪明玖	Physical Review Fluids	2019, 4(4): 43604	论文	独立完成

（二）队伍建设和人才培养

1. 总体情况

近年来，实验室从哈佛大学、剑桥大学、牛津大学、加州大学、东京大学等国际一流大学和研究机构引进优秀人才30余名。现有固定研究人员76名，全部具有博士学位。其中：50岁及以下人员57人（占75%）、15人在海外知名高校取得博士学位。队伍中有国家级人才13人次，国家重大科技计划获得者/负责人14人次。17人/58人次担任国际学术职务，其中国际学术期刊主编4人次。

2019年，入选国家优秀青年科学基金2人，入选国家海外高层次人才引进计划1人；入选中国科协“青年人才托举工程”1人。

实验室现有“国家自然科学基金创新研究群体”（滚动）、“教育部创新研究团队”（两个）和“国家外专局/教育部高校111引智计划”团队（两个）。形成了年龄结构、学历结构和学缘结构合理、具有国际竞争力的研究队伍。

实验室在人才培养方面有传统，毕业生深受海内外欢迎。典型代表有：锁志刚（1985届），美国科学院和工程院院士、哈佛大学教授；高华建（1982届），美国科学院和工程院院士、中国科学院外籍院士、布朗大学教授，曾任德国马普所所长等。

实验室现有力学和航空宇航科学与技术2个一级硕士学科点、2个博士学科点以及2个博士后流动站。2019年度，在校硕士生313名、毕业50名；在校博士生204名、毕业41名；在站博士后63名、进站17名、出站39名。研究生多次获国家奖学金或国家留学基金、多人次在国际学术会议获奖。

2. 2019年度培养或引进的优秀人才介绍

2019年培养的优秀人才之一 — 卢同庆介绍

卢同庆，男，1986年3月生，教授，博士生导师。国家自然科学基金优秀青年基金获得者。中国科协青年托举人才工程入选者，担任中国力学学会软物质力学工作组委员、中国力学学会青年工作委员会委员。

主要研究领域：智能软材料与结构力学。依托机械结构强度与振动国家重点实验室开展了介电弹性体、水凝胶等智能软材料的多场耦合力学理论与实验研究，以及面向生命医疗领域和智能机器人领域的功能器件设计与开发。主持国家自然科学基金委优秀青年基金项目、面上项目、青年项目、应急管理项目、军委科技委前沿创新项目、中国博士后基金面上（一等）等项目6项，主持企业合作研发横向项目多项。以第一作者或通讯作者身份发表SCI论文在Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Science Advances,《中国科学》等期刊发表论文30余篇。2019年获得国家基金委优秀青年基金。

2019年培养的优秀人才之二 — 李群介绍

李群，男，1980年12月生，教授、博士生导师。1998-2008年西安交通大学工程力学本科、硕士、博士。2008-2010年德国弗莱贝格工业大学‘洪堡’学者，2010-2011美国宾西法尼亚州立大学助理研究员，2014年德国锡根大学洪堡高级访问学者。2011年起在西安交通大学航天航空学院工作。

主要研究方向：固体强度理论和破坏机理，智能材料与结构力学行为。在IJSS、JAM、APL等本领域国际学术期刊上发表论文60余篇，出版《高等断裂力学》（2017，科学出版社）。主持国家自然科学基金3项，其它各类项目7项，参与国家自然科学基金创新群体1项，参与国家自然科学基金重点项目1项；获2010年全国百篇优秀博士学位论文提名，2014年陕西省高等学校科学技术一等奖（第二完成人），2015年陕西省科学技术奖一等奖（第二完成人），2018年获陕西省杰出青年科学基金项目，2019陕西高校青年创新团队航空航天智能材料力学行为与应用创新团队带头人。

（三）开放与合作交流

1. 学术交流与合作情况

2019年度，实验室积极开展高水平学术交流。

继续办好国际学术刊物International Journal of Applied Mechanics （2009年创办，2010年进入SCI源期刊，2018年IF=1.939）和International Journal of Computational Materials Science and Engineering （2012年创办，2016年进入SCI源期刊），以及国家级重要学术刊物《应用力学学报》。

主办/承办会议12次，其中国际10次、国内2次。318人次参加国内会议；118人次参加国外会议；138人次来实验室交流，一半以上来自海外；实验室人员125人次在国内外其它单位交流。

ICMAT2019（2019.6.23-28，Singapore，2000人参会）

30人/124人次担任学术组织任职，其中国际学术组织任职3人/11人次；25人/78人次担任学术期刊任职，其中国际期刊17人/47人次；56人次在国际、国内学术会议上做大会报告或邀请报告。

2019年12月7日，实验室组织召开了“第七届机械结构强度与振动学术论坛暨2019年开放课题汇报会”，实验室2018年度开放课题负责人汇报了各自课题的研究进展，2019年度新立项开放课题负责人参会并做了开题汇报。

第七届机械结构强度与振动学术论坛暨2019年开放课题汇报会（2019年12月7日）

2. 公众开放情况

国家重点实验室肩负科学普及示范作用。

2019年，实验室共计接待各部委、省市、大型企业领导来访10余次。

全国政协外事委员会代表参观实验室（2019年7月11日）

中核工程公司一行参观实验室（2019年10月17日）

2019年度，实验室接待校内外中学生、大学生、研究生、培训人员和其它社会公众人员30余次600余人次。

全国优秀大学生代表参观实验室（2019年7月5日）

2019年5月19-26日，实验室响应科技部号召，以“科技强国 科普惠民”为主题，开展了多种形式的开放和科技宣传活动。

科技活动周实验室向学生开放

3. 科学传播情况

★ 2019-4-17 《科技日报》

报道本实验室软机器实验室研究人员与美国工程院院士、哈佛大学锁志刚教授合作提出一种软结构3D打印的强韧粘接技术，实现了具有超强界面粘接的水凝胶/弹性体亲疏水异质结构的打印。

★ 2019-6-17 《陕西日报》

以“从“机械结构强度与振动”看中国创造”为题报道介绍了实验室的定位、研究方向与主要研究内容。

★ 2019-9-27 新华网、人民日报、科学网等50多家媒体

就本实验室参与研制的“我国首台自主研发F级50兆瓦重型燃机点火试验成功”进行了关注报道。

 

★ 2019-10-15 中国政府网、新华网、央视等多家新闻媒体

关注报道中共中央政治局常委、国务院总理李克强来到西安交通大学考察本实验室，教育部党组书记、部长陈宝生，陕西省委书记胡和平、省长刘国中陪同。

 

★ 2019-10-22 新华社、中国政府网、央视晚间新闻等多家媒体

关注报道中共中央政治局常委、国务院副总理孙春兰来到西安交通大学考察本实验室。

4. 大型仪器开放共享情况

实验室现有仪器设备总价值逾2亿元，其中30万元以上大型精密仪器设备63台套（其中50万以上40台套、100万元以上18台套）。复杂加载实验室配置有MTS液压伺服试验机群、INSTRON和ZWICK小载荷试验机等材料试验设备，可满足小载荷（2000N）到大吨位（250kN）及高低温（-70℃～1500℃）的试验需求。

2019年调试验收通过了2018年新购置的设备，具体为：白光干涉三维形貌仪（型号1000WLI，价格64.5703万元），桌面级微金属3d打印机（型号YBRP-150，价格97.18万元），彩色3D打印机（型号connex350，价格146.7万元），HOPKINSON高速扭转实验系统（型号SHTB-1603，价格35万元），动态数字图像采集系统（型号I-SPEED 510 MONO 36GB，价格39.5万元），15-驻波管（型号BK3160/4206，价格55.9456万元）。

作为本领域的公共研究平台，实验室大型仪器设备不仅面向实验室内部，为实验室所承担国家研究任务服务，而且面向校内其它学科以及国内外实现开放，实现最大限度的共享。2012年部分大型仪器设备加入西安交通大学大型仪器共享平台，实行用户登陆预约使用。大型设备运行良好，部分设备利用率和共享率均处于很高的水平。例如，2018年新购置的用于高分子材料的增材制造的彩色3D打印机，当年的机时率达65.56%；2013年购置的MTS双轴材料试验系统，2018年的机时率达61%，共享率达34.43%。

公共研究平台的开放，增进了国内外对实验室各方面的了解，奠定了实验室在本领域的良好声誉。

（四）专项经费执行情况与效益分析

1. 自主研究课题的设置、经费支出及执行情况

2019年度自主课题在研团队重点项目9项，在研优秀人才项目11项（含重点3项），共计划资助经费250万元，实际支出250万元，执行了预期计划的100%。

实验室自主课题涵盖了实验室固定研究人员的所有骨干成员，特别对青年骨干专门设立优秀人才项目。自主课题总体进展良好，支撑了实验室绝大部分研究成果和研究任务；人才项目支持青年学者潜心研究，早做贡献、多做贡献、早日成才，为实验室未来发展储备人才。

2. 开放课题的设置、经费支出及执行情况

1）开放课题的设置及执行情况

2019年度开放课题共分两批执行：第一批22项，于2018年11月6日由专家评议通过；第二批18项（其中海外4项），于2019年11月7日由专家评议通过。

2019年12月7日，实验室组织召开了“第七届机械结构强度与振动学术论坛暨2019年开放课题汇报会”，实验室2018年度开放课题负责人汇报了各自课题的研究进展，2019年度新立项开放课题负责人参会并做了开题汇报。开放课题的负责人准备充分，中期汇报的课题进展基本良好。

2019年度共资助开放课题40项，其中海外4项，共计划资助经费250万元，实际支出240.73万元，执行了预期计划的96.292%。实验室开放课题面向海内外的相关研究人员，支持了一批基础和应用基础研究项目，目前在研各开放课题进展良好，先期资助的一些项目已经取得了优良的阶段性成果，2019年度发表国际期刊论文50余篇。

2）利用开放基金完成的代表性优秀成果

国家重点实验室开放课题以“开放-流动-联合-竞争”的运行机制为指导，课题实行严格的专家评议-立项-开题汇报-中期汇报-结题验收管理流程。课题围绕国家重点实验室研究方向开展工作，取得了优异的研究成果。代表性优秀成果举例如下：

复旦大学徐凡教授承担的“软材料表面形貌多场耦合失稳研究”（SV2018-KF-17）研究课题首次半解析地预测了薄膜拉伸起皱-消皱行为(孤立中心分岔)，揭示材料正交各向异性可调控褶皱方向、光致/光控表面失稳形貌等机理，发现曲率可抑制薄膜拉伸起皱，该研究改进了经典冯卡门板模型，可准确预测薄膜起皱-消皱行为。相关成果在固体力学领域权威期刊JMPS发表论文2篇，IJES论文1篇、EMS论文2篇。

燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心石宝东教授承担的“多轴复合加载下变形镁合金各向异性行为实验与本构关系研究”（SV2018- KF-06），围绕课题研究目标开展基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究，利用国重实验室大型仪器设备平面双轴欧材料试验系统开展双轴加载下变形镁合金各向异性硬化模型研究，发现了在拉伸过程中影响镁合金塑性变形的主要机理和变形机制，在设计的非比例加载路径下，通过压缩和双轴拉伸试验，对AZ31轧制镁合金的初始屈服面和后继屈服面的演变进行了实验研究，发现初始屈服面具有强烈的各向异性，后继屈服面向预加载方向膨胀和旋转等研究成果。在IJSS、IJMS等知名期刊发布论文9篇，授权发明专利2项，获批国家重点基础研发计划、国家自然科学基金面上项目、河北省杰青等项目的支持；课题负责人先后入选燕山大学“新锐工程”青年拔尖人才、河北省“三三三”人才工程、河北省杰出青年科学基金获得者等人才计划；培养毕业硕士生4名，在读博士生2名。

（五）依托单位的支持

2019年度，主管部门通过国家重点实验室专项经费，投入700万元，对实验室的建设、运行和管理给予了大力支持。

2019年度，依托单位西安交通大学在西部科技创新港为实验室新建物理空间20000平米（价值约1亿元），并规划风洞群10000平米，将于2020年投入使用；通过重点建设经费和政策倾斜，在人才培养、队伍建设、创新平台建设、国际交流诸方面，对实验室的建设、运行和管理给予了大力支持。

主管部门和依托单位的大力支持，为实验室在人才引进与培养、队伍建设、创新平台建设、国际交流等方面的提升和大力发展提供了保障。

（六）大事记

1. 国家领导人视察实验室

2019年10月15日，李克强总理视察实验室，国办、发改委、工信部、教育部、财政部、陕西省等10位领导陪同。

李克强总理视察实验室（2019年10月15日）

2019年10月22日，孙春兰副总理视察实验室，教育部部长、陕西省省委书记等多位领导陪同。

孙春兰副总理视察实验室（2019年10月22日）

2. 实验室方向修订计划与人员变动情况

根据国家战略需求和国际学科发展前沿，经学术委员们讨论通过，一致同意将“固体强度理论与破坏机理”方向修订为“固体强度理论与失效机理”；将“结构的轻量化多功能设计理论与方法”修订为“智能材料力学与结构功能化”；将“复杂服役环境下装备结构的振动与噪声”修订为“装备结构振动与可靠性评价”；将“机电结构系统的动力学与振动控制”修订为“机电系统动力学与控制”。该修订建议于2019年已上报科技部，目前待批准更改。

根据研究方向修订计划和未来发展规划，实验室增加了年轻骨干人员，固定研究人员由去年的57名增加到了现在的76名。

（七）存在问题与改进措施

1. 学术委员会会议提出的问题及改进措施

2020年1月5日，实验室召开了第二届学术委员会第二次会议。

根据国家战略需求和国际学科发展前沿，委员们讨论了第一次会议提出的研究方向表述的修订，一致同意将“固体强度理论与破坏机理”方向修订为“固体强度理论与失效机理”；将“结构的轻量化多功能设计理论与方法”修订为“智能材料力学与结构功能化”；将“复杂服役环境下装备结构的振动与噪声”修订为“装备结构振动与可靠性评价”；将“机电结构系统的动力学与振动控制”修订为“机电系统动力学与控制”。该修订建议于2019年已上报科技部，目前待批准更改。

学术委员会建议：依据国家科技政策的调整布局，结合国家重大需求、把握科技前沿，进一步加强实验室的特色团队和平台建设。关于该建议，实验室在2020年的发展规划中将予以着重考虑。

2. 其它存在的问题

无

（八）实验室下一年度工作计划及目标

在2020年，实验室拟开展以下工作：

1. 继续加强平台建设，建设本领域的研究高地

实验室将结合依托单位的中国西部创新港建设及学术委员会提出的建议，增扩20000平米的物理空间；利用已申请获批的科研仪器设备费，加强实验室的研究平台建设。

2. 继续加强学科交叉与融合，解决国家需求和学科前沿的重大问题

依据国家科技政策的调整布局，结合国家重大需求、把握科技前沿，实验室将梳理和整合现有的研究方向和人才资源，进一步加强实验室的特色团队建设，培养和引进高端科技人才，承担国家重大科技计划项目，开展本领域的学术前沿课题研究，解决国家需求和学科前沿的重大问题。