——工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室的创新之路

　　在大连理工大学，有一个实验室始终与国家重大需求同频共振。它用代码构建装备的数字骨骼，用算法破解结构的力学密码，用自主软件打破技术垄断；从航空航天到深海工程，为我国重大装备的自主研制注入“数字动能”。它就是工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室——一个在数字仿真与工业软件领域深耕30余载的国家级科研殿堂。

从奠基到跨越：三十余载的科研征程

　　实验室的发展史，是一部与中国工业现代化同频共振的创新史。作为世界银行贷款重点学科发展项目建设的第二批国家重点实验室之一，它承载着国家对工业装备自主创新的期盼：1988年启动可行性论证，1989年获原国家计委确认，1991年正式建设，1995年通过验收并对外开放，踏上“以力学为基、以软件为翼”的征程。

　　实验室2003年、2008年、2013年和2018年4次以良好成绩通过国家科技部的评估，2022年顺利通过科技部组织的国家重点实验室重组，正式更名为“工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室”。如今，这个有着厚重积淀的实验室，正以更开放的姿态迎接数字化时代的挑战。

　　科研的突破，终究要靠人才托举。实验室之所以能在多个领域持续领跑，源于其构建了一支结构合理、实力雄厚的科研梯队。目前，实验室拥有固定人员145人，其中科学研究人员132人（正高级职称110人、副高级职称22人），实验技术人员11人（正高级职称2人、副高级职称9人），管理人员2人。这支队伍不仅规模可观，更汇聚了一批海内外顶尖人才。

　　在这里，3位中国科学院院士（程耿东院士、申长雨院士、郭旭院士）、1位中国工程院院士（项昌乐院士）构成了科研的“领航矩阵”。3位国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才、6位青年拔尖人才，9位国家杰出青年科学基金获得者、9位国家优秀青年科学基金获得者……这些精英人才构成了实验室的中流砥柱。实验室拥有多个国家级创新团队：2个国家自然科学基金创新研究群体、2个教育部创新团队、2个国防科技创新团队、1个科技部创新人才推进计划重点领域创新团队。这种“单兵精锐、团队善战”的人才生态，让实验室既能在基础理论领域深耕，又能在重大工程应用中突破。

　　实验室始终以国家重大需求为导向，聚焦工业装备数字化发展的核心痛点。经过多年凝练，团队形成了计算力学的基础理论、方法与核心算法；装备结构轻量化/多学科优化设计理论与方法；装备结构性能评测与智能运维中的关键力学问题；自主CAE定制/通用工业软件研发与应用四大核心研究领域，每一个方向都直指行业发展的关键瓶颈。

　　强大的科研实力，离不开先进的软硬件平台。走进实验室，仿佛置身于一个“数字仿真的王国”：深腾1800超级并行计算机和曙光3000大型计算机高速运转，强大的算力让复杂装备的全尺寸仿真成为可能；EVS-3000-180/ST-6/SUPER电动式振动试验系统能模拟极端环境，为数字模型验证提供物理参照；MTS材料和结构系列试验机则像“精密标尺”，为材料属性数据库提供精准参数……一批“智能观测”设备更是科研的“火眼金睛”：ALTAIRLI非接触式温度和应力场显示系统能“看穿”结构内部的应力分布，为模型修正提供关键数据；B&K8330激光测振系统可捕捉微米级振动，让动态仿真更精准……软件平台同样“硬核”。实验室既有自主开发的有限元分析与优化设计软件系统，也配备了商业CAE软件，形成“自主研发+国际对标”的生态，为科研人员提供多元工具支撑。

成果绽放：从理论突破到产业赋能

　　30余年来，实验室的科研成果早已跳出论文的纸面，转化为支撑国家重大工程的“硬实力”。近20年来，实验室牵头获得5项国家奖，其中国家自然科学奖二等奖3项、国家科技进步奖二等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项。每一项奖励都彰显着对行业的深远影响。

　　在基础研究领域，实验室的突破具有“开创性”：基于辛几何的弹性力学新体系开创了计算力学新方向；结构优化研究被评价为“引发了整个拓扑优化领域（研究）”；2019年，“基于移动可变形组件的结构拓扑优化新框架”获国家自然科学奖二等奖，相关成果“极大减少计算困难”，为复杂结构设计提供了全新思路。

　　近年来，实验室基于理论成果开展源头创新，发明了一批新型结构并成功应用于新一代大型运载火箭长征5号、新一代载人飞船、“天问一号”火星探测器等轻量化设计，实现了中国航天装备承载效率跨越式提升，从源头上提高了中国航天装备结构强度设计精细化水平，受到型号研制单位高度评价，取得了较为显著的社会效益和军事效益，相关工作2020年获得国家技术发明奖二等奖。实验室还主动服务“海洋强国”战略和“一带一路”倡议，系统研究了深水/寒区海洋工程装备抗冰设计理论与方法，发展了海洋工程结构海冰风险预警技术，并成功应用于中国冰区海洋工程结构抗冰设计与安全保障。其中动冰载荷模型被写入ISO19906国际标准，相关成果先后3次获得海洋工程科学技术奖。实验室研发了具有世界领先水平的海洋工程装备腐蚀防护与监测软硬件系统，填补了中国国内空白并在“海洋石油981”钻井平台上成功应用，该成果获得2014年度国家科技进步奖特等奖。实验室还参与了C919大型客机、大型变压器、国产核主泵等重大装备研制中的关键力学问题研究，相关成果发挥了重要支撑作用。

　　值得一提的是，实验室的创新成果还在持续涌现，近期，团队成功破解飞机主承力结构力学分析难题，将设计时间从30天大幅缩至5天内，相关研究成果发表于结构力学期刊《国际固体与结构杂志》，为多领域装备设计提供了新范式；另有团队与国际合作者在《自然》（Nature)发表“基于生物弹性状态恢复的触觉感官替代”研究，这是该团队继2022年在《科学》（Science）发表成果后取得的又一重要突破；还有团队在《科学》发表关于可降解生物高分子辐射致冷材料的评述，为新材料领域提供了新视角……这些成果既登上国际顶级期刊，又在实际应用中彰显出重要价值。

使命续航：为装备强国注入“数字动能”

　　2024年金秋九月，《计算力学学报》创刊40周年与钱令希力学奖励基金颁奖30周年庆典如约而至，实验室借此契机牵头举办“计算力学前沿与重大工程中的力学问题”研讨会。40年的期刊历程，是计算力学在中国生根发芽、枝繁叶茂的见证；30载的基金颁奖，是对学界英才的礼赞与科研薪火的传递。同年盛夏，实验室接连承办两场重磅研讨会：“计算力学中的机器学习与方法论学术研讨会”紧扣时代脉搏，让人工智能的浪潮与传统力学方法相遇，催生跨学科创新的火花；“第六届力学通识教育教学研讨会”则为力学人才培养的体系革新与质量提升搭建起经验共享的平台。实验室以这些学术活动为支点，既为行业发展锚定了创新坐标，也为全球科研力量的协同合作铺设了通途，让知识的流动与思想的共鸣，成为驱动工业装备领域进步的无形引擎。