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天津大學機械制造及其自動化研究生導師介紹：任成祖
姓名（中文/漢語拼音）任成祖
職稱教授、博導
職務機械工程系主任
專業機械制造及其自動化
所在系、所機械工程系、數字化制造與精密加工技術研究所
通訊地址天津大學機械工程學院,300072
電子信箱renchz@tju.edu.cn
辦公室電話+86(0)2287401505
傳真+86(0)2287401505
主要學歷:
1980.09-1984.07西北工業大學航空機械制造工程專業，本科生，獲工學學士
1984.09-1987.03南京航空學院機械制造工程專業，碩士研究生，獲工學碩士
1991.09-1995.11天津大學機械制造工程專業，在職博士研究生，獲工學博士
主要學術經歷:
1987.05-1990.11天津大學機械工程系，助教
1990.12-1995.11天津大學機械工程系，講師
1995.12-2003.05天津大學機械工程學院機械工程系，副教授
2003.06-至今天津大學機械工程學院機械工程系，教授
2004.09-至今天津大學機械工程學院機械工程系，博士生導師
主要研究方向:
1.硬脆材料精密、超精密加工理論與關鍵技術
2.陶瓷滾動軸承設計理論與制造技術
主要講授課程:
1.機械制造技術基礎(本科生48學時)
2.先進制造技術實驗(本科生64學時)
3.機械制造技術基礎課程設計(本科生72學時)
4.陶瓷滾動軸承的分析方法(研究生32學時)
主要學術兼職:
中國機械工程學會磨粒技術專業委員會常務委員
天津市機械工程學會生產工程分會常務理事
主要學術成就、獎勵及榮譽:
作為負責人主持國家863計劃重點項目子課題1項、國家自然科學基金面上項目3項、教育部博士點項目1項、天津市自然科學基金重點項目1項、天津市自然科學基金面上項目1項、天津市自然科學基金青年基金項目1項及企業橫向合作項目多項，以第一作者或通訊作者發表學術論文60余篇，其中被SCIE收錄10余篇，授權國家發明專利3項。
提出基于氧化膜狀態主動控制ELID磨削原理，以回路電流表征ELID磨削過程中砂輪工作面氧化膜狀態，利用大小脈沖協調控制電解強度，將砂輪工作面氧化膜狀態控制在與工件表面粗糙度目標相適應的水平。研究表明基于氧化膜狀態主動控制ELID磨削在平面和內孔磨削質量和加工效率方面明顯優于氧化膜狀態自適應平衡的普通ELID磨削，目前正在將該技術應用于球軸承套圈溝道ELID超精密成形磨削，以提高球軸承套圈溝道的精度和質量。
對陶瓷球加工理論、技術具有獨到的研究，所開發的陶瓷球加工新工藝的加工效率遠高于傳統工藝方法，同時其加工精度亦優于傳統加工方法，研究成果對陶瓷球軸承產業化具有重要的促進作用。
從材料變形過程的本質考慮，提出用能量密度方法來消除網格特征尺寸對仿真結果精度的影響，可以在不同切削速度、不同進給條件下，保證切削加工過程材料變形屬性的一致性，從而在根本上保證仿真結果的精度。通過分析鈦合金切屑絕熱剪切帶中的溫度、應力、應變以及溫度和應變梯度，揭示了鈦合金鋸齒狀切屑形成的最根本的誘因，發現了鋸齒狀切屑形成過程的熱塑性失穩機理的新的依據。
設計了航空鋁合金正交微切削測溫試驗，采用快速響應熱電偶對微切削加工過程工件和刀尖處的溫度進行了實時測量，突破傳統的切削溫度測量方法的限制，同時獲得了刀尖與工件表面附近的溫度。成果發表在《InternationalJournalofMachineToolsandManufacture》。
基于子模型技術的靜態接觸有限元法求解獲得Ioannides-Harris理論所需的球-滾道接觸應力場，將Ioannides-Harris疲勞壽命計算理論應用于高速混合陶瓷球軸承壽命計算，利用剛柔混合有限元法仿真混合陶瓷球軸承高速運轉獲取了計算軸承摩擦功率所需的動力學參數，采用非劣排序遺傳算法求解高速混合陶瓷球軸承多目標優化問題。
主要科研項目及角色:
1.基于界面細觀力學行為的陶瓷基纖維復合材料磨削機理，國家自然科學基金（批準號：51275346），項目負責人。
2.晶須增強陶瓷基復合材料磨削加工微觀多向材料去除機理，高校博士點基金自然科學類課題（批準號：20110032110007），項目負責人。
3.CFRP/鈦合金螺旋銑孔過程切削機理與工藝優化，天津市應用基礎及前沿技術研究計劃(自然科學基金)（批準號：11JCZDJC22800），項目負責人。
4.固結磨粒面接觸磨削超精密加工機理，國家自然科學基金（批準號：50975198），項目負責人。
5.基于微細結構加工數控超精密機床，國家863計劃，副組長
6.在線電解修整超精密磨削砂輪表面鈍化膜狀態的表征與主動控制，國家自然科學基金（批準號：50575161），項目負責人。
7.在線電解修整磨削分子動力學仿真與試驗研究，天津市自然科學基金（批準號：043603311），項目負責人。
8.工程陶瓷材料在線電解修整超精密磨削技術，橫向合作，項目負責人。
9.陶瓷球軸承有限元分析與優化設計技術，橫向合作，項目負責人。
10.納米復合陶瓷軸承球批量加工技術及工藝，橫向合作，項目負責人。
11.納米復合陶瓷軸承球中試生產線研制，橫向合作，項目負責人。
12.坦克轉塔用陶瓷彈子研制，解放軍裝備表面工程重點實驗室，項目負責人。
代表性論著:
[1]Measurementandfiniteelementsimulationofmicro-cuttingtemperaturesoftooltipandworkpiece,InternationalJournalofMachineTools&Manufacture,2013
[2]Precisiongrindingofbearingsteelbasedonactivecontrolofoxidelayerstatewithelectrolyticintervaldressing,TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2013
[3]Precisioninternalgrindingofbearingsteelbasedonthestatecontrolofoxidelayerwithelectrolyticin-processdressing,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2012
[4]ApplicationofgeneticalgorithmsforoptimizingtheJohnson-CookconstitutivemodelparameterswhensimulatingthetitaniumalloyTi-6Al-4Vmachiningprocess,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineersPartB-JournalofEngineeringManufactrue,2012
[5]Rotaryultrasonicmachiningofcarbonfiber-reinforcedpolymer:Feasibilitystudy,MachiningScienceandTechnology,2012
[6]Experimentalstudyonsurfaceintegrityofti-6al-4vinhighspeedsidemilling,TransactionsofTianjinUniversity,2012
[7]EvidenceofthermoplasticinstabilityaboutsegmentedchipformationprocessforaTi-6Al-4Valloybasedonthefinite-elementmethod,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartC-JournalofMechanicalEngineeringScience,2011
[8]FiniteElementFiniteelementsimulationofhigh-speedmachiningoftitaniumalloy(Ti-6Al-4V)basedonductilefailuremodel,InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2011
[9]ELID磨削砂輪表面氧化膜狀態的表征，工具技術，2011
[10]ExperimentalstudyofELIDgrindingbasedontheactivecontrolofoxidelayer,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010
[11]Optimaldesignofhighspeedangularcontactballbearingusingamultiobjectiveevolutionalgorithm,2010InternationalConferenceonComputing,ControlandIndustrialEngineering,CCIE2010
[12]鑄鐵基金剛石微粉砂輪電火花精密整形的實時監控，天津大學學報，2008
[13]鑄鐵基金剛石微粉砂輪電火花整形機理分析，中國機械工程，2008
[14]在線電解（ELID）磨削試驗臺的設計及應用，航空精密制造技術，2007
[15]基于模糊控制的金剛石砂輪電火花整形研究，電加工與模具，2007
[16]鑄鐵基金剛石微粉砂輪的電火花整形試驗，天津大學學報，2007
[17]陶瓷球研磨加工在線振動監測系統的研究，機床與液壓，2007
[18]基于納米進給鑄鐵基砂輪電火花精密整形研究，制造技術與機床，2006
[19]材料非線性對混合陶瓷球軸承有限元分析的影響，機械設計，2006
[20]ELID超精密磨削鈍化膜狀態變化的研究，航空精密制造技術，2006
[21]ExperimentalBenchDesignandExperimentalInvestigationontheContactAnalysisofCeramicBallBearings,ProceedingsofICMEM2005,InternationalConferenceonMechanicalEngineeringandMechanics,October26-28,2005,Nanjing,China
[22]Electro-DischargeFineTruingofMetal-BondedFine-GrainDiamondWheelBasedonReal-TimeMonitoring，TransactionsofTianjinUniversity，2005
[23]高速超高速混裝陶瓷球軸承結構參數的設計研究，機械強度，2005
[24]非線性有限元軟件MSC.Marc及其在軸承分析中的應用，機械設計，2004
[25]混合陶瓷球軸承接觸應力和變形的數值求解，機械設計，2004
[26]陶瓷軸承零件表明特性檢測技術，軸承，2003
[27]Anewshapingmodelforgreenceramicballs,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2002
[28]Experimentalresearchontheresidualstressinthesurfaceofsiliconnitrideceramicballs,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2002
職稱教授、博導
職務機械工程系主任
專業機械制造及其自動化
所在系、所機械工程系、數字化制造與精密加工技術研究所
通訊地址天津大學機械工程學院,300072
電子信箱renchz@tju.edu.cn
辦公室電話+86(0)2287401505
傳真+86(0)2287401505
主要學歷:
1980.09-1984.07西北工業大學航空機械制造工程專業，本科生，獲工學學士
1984.09-1987.03南京航空學院機械制造工程專業，碩士研究生，獲工學碩士
1991.09-1995.11天津大學機械制造工程專業，在職博士研究生，獲工學博士
主要學術經歷:
1987.05-1990.11天津大學機械工程系，助教
1990.12-1995.11天津大學機械工程系，講師
1995.12-2003.05天津大學機械工程學院機械工程系，副教授
2003.06-至今天津大學機械工程學院機械工程系，教授
2004.09-至今天津大學機械工程學院機械工程系，博士生導師
主要研究方向:
1.硬脆材料精密、超精密加工理論與關鍵技術
2.陶瓷滾動軸承設計理論與制造技術
主要講授課程:
1.機械制造技術基礎(本科生48學時)
2.先進制造技術實驗(本科生64學時)
3.機械制造技術基礎課程設計(本科生72學時)
4.陶瓷滾動軸承的分析方法(研究生32學時)
主要學術兼職:
中國機械工程學會磨粒技術專業委員會常務委員
天津市機械工程學會生產工程分會常務理事
主要學術成就、獎勵及榮譽:
作為負責人主持國家863計劃重點項目子課題1項、國家自然科學基金面上項目3項、教育部博士點項目1項、天津市自然科學基金重點項目1項、天津市自然科學基金面上項目1項、天津市自然科學基金青年基金項目1項及企業橫向合作項目多項，以第一作者或通訊作者發表學術論文60余篇，其中被SCIE收錄10余篇，授權國家發明專利3項。
提出基于氧化膜狀態主動控制ELID磨削原理，以回路電流表征ELID磨削過程中砂輪工作面氧化膜狀態，利用大小脈沖協調控制電解強度，將砂輪工作面氧化膜狀態控制在與工件表面粗糙度目標相適應的水平。研究表明基于氧化膜狀態主動控制ELID磨削在平面和內孔磨削質量和加工效率方面明顯優于氧化膜狀態自適應平衡的普通ELID磨削，目前正在將該技術應用于球軸承套圈溝道ELID超精密成形磨削，以提高球軸承套圈溝道的精度和質量。
對陶瓷球加工理論、技術具有獨到的研究，所開發的陶瓷球加工新工藝的加工效率遠高于傳統工藝方法，同時其加工精度亦優于傳統加工方法，研究成果對陶瓷球軸承產業化具有重要的促進作用。
從材料變形過程的本質考慮，提出用能量密度方法來消除網格特征尺寸對仿真結果精度的影響，可以在不同切削速度、不同進給條件下，保證切削加工過程材料變形屬性的一致性，從而在根本上保證仿真結果的精度。通過分析鈦合金切屑絕熱剪切帶中的溫度、應力、應變以及溫度和應變梯度，揭示了鈦合金鋸齒狀切屑形成的最根本的誘因，發現了鋸齒狀切屑形成過程的熱塑性失穩機理的新的依據。
設計了航空鋁合金正交微切削測溫試驗，采用快速響應熱電偶對微切削加工過程工件和刀尖處的溫度進行了實時測量，突破傳統的切削溫度測量方法的限制，同時獲得了刀尖與工件表面附近的溫度。成果發表在《InternationalJournalofMachineToolsandManufacture》。
基于子模型技術的靜態接觸有限元法求解獲得Ioannides-Harris理論所需的球-滾道接觸應力場，將Ioannides-Harris疲勞壽命計算理論應用于高速混合陶瓷球軸承壽命計算，利用剛柔混合有限元法仿真混合陶瓷球軸承高速運轉獲取了計算軸承摩擦功率所需的動力學參數，采用非劣排序遺傳算法求解高速混合陶瓷球軸承多目標優化問題。
主要科研項目及角色:
1.基于界面細觀力學行為的陶瓷基纖維復合材料磨削機理，國家自然科學基金（批準號：51275346），項目負責人。
2.晶須增強陶瓷基復合材料磨削加工微觀多向材料去除機理，高校博士點基金自然科學類課題（批準號：20110032110007），項目負責人。
3.CFRP/鈦合金螺旋銑孔過程切削機理與工藝優化，天津市應用基礎及前沿技術研究計劃(自然科學基金)（批準號：11JCZDJC22800），項目負責人。
4.固結磨粒面接觸磨削超精密加工機理，國家自然科學基金（批準號：50975198），項目負責人。
5.基于微細結構加工數控超精密機床，國家863計劃，副組長
6.在線電解修整超精密磨削砂輪表面鈍化膜狀態的表征與主動控制，國家自然科學基金（批準號：50575161），項目負責人。
7.在線電解修整磨削分子動力學仿真與試驗研究，天津市自然科學基金（批準號：043603311），項目負責人。
8.工程陶瓷材料在線電解修整超精密磨削技術，橫向合作，項目負責人。
9.陶瓷球軸承有限元分析與優化設計技術，橫向合作，項目負責人。
10.納米復合陶瓷軸承球批量加工技術及工藝，橫向合作，項目負責人。
11.納米復合陶瓷軸承球中試生產線研制，橫向合作，項目負責人。
12.坦克轉塔用陶瓷彈子研制，解放軍裝備表面工程重點實驗室，項目負責人。
代表性論著:
[1]Measurementandfiniteelementsimulationofmicro-cuttingtemperaturesoftooltipandworkpiece,InternationalJournalofMachineTools&Manufacture,2013
[2]Precisiongrindingofbearingsteelbasedonactivecontrolofoxidelayerstatewithelectrolyticintervaldressing,TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2013
[3]Precisioninternalgrindingofbearingsteelbasedonthestatecontrolofoxidelayerwithelectrolyticin-processdressing,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2012
[4]ApplicationofgeneticalgorithmsforoptimizingtheJohnson-CookconstitutivemodelparameterswhensimulatingthetitaniumalloyTi-6Al-4Vmachiningprocess,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineersPartB-JournalofEngineeringManufactrue,2012
[5]Rotaryultrasonicmachiningofcarbonfiber-reinforcedpolymer:Feasibilitystudy,MachiningScienceandTechnology,2012
[6]Experimentalstudyonsurfaceintegrityofti-6al-4vinhighspeedsidemilling,TransactionsofTianjinUniversity,2012
[7]EvidenceofthermoplasticinstabilityaboutsegmentedchipformationprocessforaTi-6Al-4Valloybasedonthefinite-elementmethod,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartC-JournalofMechanicalEngineeringScience,2011
[8]FiniteElementFiniteelementsimulationofhigh-speedmachiningoftitaniumalloy(Ti-6Al-4V)basedonductilefailuremodel,InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2011
[9]ELID磨削砂輪表面氧化膜狀態的表征，工具技術，2011
[10]ExperimentalstudyofELIDgrindingbasedontheactivecontrolofoxidelayer,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010
[11]Optimaldesignofhighspeedangularcontactballbearingusingamultiobjectiveevolutionalgorithm,2010InternationalConferenceonComputing,ControlandIndustrialEngineering,CCIE2010
[12]鑄鐵基金剛石微粉砂輪電火花精密整形的實時監控，天津大學學報，2008
[13]鑄鐵基金剛石微粉砂輪電火花整形機理分析，中國機械工程，2008
[14]在線電解（ELID）磨削試驗臺的設計及應用，航空精密制造技術，2007
[15]基于模糊控制的金剛石砂輪電火花整形研究，電加工與模具，2007
[16]鑄鐵基金剛石微粉砂輪的電火花整形試驗，天津大學學報，2007
[17]陶瓷球研磨加工在線振動監測系統的研究，機床與液壓，2007
[18]基于納米進給鑄鐵基砂輪電火花精密整形研究，制造技術與機床，2006
[19]材料非線性對混合陶瓷球軸承有限元分析的影響，機械設計，2006
[20]ELID超精密磨削鈍化膜狀態變化的研究，航空精密制造技術，2006
[21]ExperimentalBenchDesignandExperimentalInvestigationontheContactAnalysisofCeramicBallBearings,ProceedingsofICMEM2005,InternationalConferenceonMechanicalEngineeringandMechanics,October26-28,2005,Nanjing,China
[22]Electro-DischargeFineTruingofMetal-BondedFine-GrainDiamondWheelBasedonReal-TimeMonitoring，TransactionsofTianjinUniversity，2005
[23]高速超高速混裝陶瓷球軸承結構參數的設計研究，機械強度，2005
[24]非線性有限元軟件MSC.Marc及其在軸承分析中的應用，機械設計，2004
[25]混合陶瓷球軸承接觸應力和變形的數值求解，機械設計，2004
[26]陶瓷軸承零件表明特性檢測技術，軸承，2003
[27]Anewshapingmodelforgreenceramicballs,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2002
[28]Experimentalresearchontheresidualstressinthesurfaceofsiliconnitrideceramicballs,JournalofMaterialsProcessingTechnology,2002
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