1、1附件 12“功能形面精确设计与性能保障的科学基础”重大项目指南高性能复杂机电装备应用广泛，在国防和经济社会发展中具有不可替代的作用。这类装备可分为两种，一是以机械为执行机构的机电装备，如机床、飞机、汽轮机等，它采用电子信息技术来提升传统机械装备的控制水平，电服务于机，旨在使得机械执行系统更精密、更高效、更智能；二是以电性能为主要技术指标的机电装备，如微波天线（反射面、有源相控阵）、导弹天线罩、光学望远镜等，在这里，机服务于电，机械结构用于保障装备性能的实现。随着现代装备向高精度、高密度、高频段方向的发展，装备设计不仅要面向以机械为执行机构的机电装备，而且还要面向以电性能为主要技术指标的机电装
2、备，从而实现以机电耦合为主的多学科耦合设计，保障机电装备综合性能的精确实现。机械结构不仅是性能的保障因素，也是制约因素。因涉及机械结构、电磁、信息及控制等多学科交叉，其设计历程经历了由早期的机电分离，到后来的机电综合，直至现在的机电耦合的重要转变。如何从设计、制造、服役的角度保证、改进及提升装备的电/磁 /光/热等物理性能是该类装备研发中存在的关键问题，也是当前及未来机械学科发展面临的新挑战。机电装备普遍存在一类为实现电/ 磁/ 光/热等特定物理性能的复杂曲面，即功能形面。如天线的电磁波接收/发射形面，具有微波透射功能的导弹天线罩形面，以及光学反射面等。其形面形状、结构及加工装配精度、服役环境
3、与装备性能之间存在多重非线性耦合作用，对装备最终性能有重要影响。当前，功能形面分析与设计中存在的技术难点主要为：一是“结 构与性能耦合的精确 设计” ，表现为多场多因素2强关联，导致机电热耦合的精确建模与求解困难；二是“制造工艺与性能耦合的性能保障”，表现为装备性能对 形面精度的高敏感性，导致功能形面制造、装配的控形控性困难；三是“工况、环境与性能耦合的稳定服役”，表 现为装备服役环境的极端性、不确定性及 时变性，导致形面在整个服役周期内的保质设计困难。因此，有针对性地对功能形面精确设计与性能保障开展相关基础研究，不仅为建立功能形面设计制造的基础理论体系，引领我国高端复杂机电装备的发展，突破长
4、期制约我国此类机电装备性能并影响下一代装备研制的瓶颈问题奠定坚实的科学基础，同时也对机械学科内涵的发展和开拓具有重要价值。一、科学目标以典型复杂机电装备为载体，深入研究复杂多场多因素非线性耦合问题，建立功能形面精确设计与性能保障的系统理论与方法。探明功能形面的结构因素、制造工艺及环境因素与装备性能（电/磁/ 光/热）间的相互作用机理，突破机/ 电/ 光/磁/热多场非线性耦合模型、时变不确定性度量、控形控性的定量化分析与设计、误差控制与补偿等关键科学问题，实现装备综合性能的最优配置及服役周期内装备的保质设计，进 而形成功能形面设计与制造的理论体系，为未来高精度、高密度、高频段复杂机电装备功能形面
5、设计与制造奠定坚实的科学基础。二、研究内容（一） 机/电/光/磁/热作用机理与多场耦合模型。研究结构因素与性能指标间的关联映射、机/电/ 光/磁/热多场耦合机理，建立结构因素对功能形面性能影响的定量描述模型，实现面向性能的结构设计。（二）服役环境对性能影响的不确定性度量理论。3研究多源不确定性工况的建模和度量、多场耦合系统不确定性传播以及功能形面性能稳健优化，揭示时变不确定工况与功能形面性能的关联机理。（三）制造精度和装配误差对性能的影响机理。研究加工精度与装配误差对功能形面性能的影响规律，提出功能形面的形性定域定量设计、控制与补偿方法。（四）形面可靠性及服役性能保障技术。研究服役环境对功能形面性能可靠性的作用机制，结合典型工程案例，验证理论成果的正确性与有效性。 三、资助期限 5 年 （2015 年 1 月至 2019 年 12 月）四、资助经费 1500 万元五、申请注意事项 （一）申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。（二）申请书的附注说明选择“功能形面精确 设计与性能保障的科学基础”（以上 选择不准确或未 选择的项目申 请将不予受理）。（三）本项目由工程与材料科学部负责受理，项目申请代码为E0506。
