&张宝吉 &副教授
& & 张宝吉，男，1979年11月出生，辽宁省大连市人，博士，副教授，硕士生导师，上海海事大学海洋科学与工程学院副院长。2003年毕业于大连大学机械工程系，获学士学位，2009年毕业于大连理工大学船舶工程学院，获博士学位，2012年9月～2013年7月上海交通大学访问学者。从2009年7月开始一直在上海海事大学（原海洋环境与工程学院）海洋科学与工程学院从事教学和科研工作。现任上海海事大学&全国海洋航行器设计与(模型)制作&大赛竞赛工作委员会评委，上海市造船工程学会会员。
& & 主要研究方向有：基于水动力学理论的船体线型优化设计方法、第二代船舶完整稳性研究、船体结构有限元分析等。讲授本科生课程有
& & 近年来，主持了7项课题的研究工作，其中有国家自然科学基金（青年基金）课题、上海市自然科学基金课题，上海市高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金、上海海事大学校基金等项目，参与1项上海市科委项目，2项企业委托横向课题。
在《Journal of Hydrodynamics》、《China Ocean Engineering》、《Journal of Marine Science and Technology》、《Journal of Shanghai Jiaotong University (Science)》、《船舶力学》、《上海交通大学学报》、《大连理工大学学报》、《华中科技大学学报》、《哈尔滨工程大学学报》等重要船舶类学术期刊上发表学术论文20余篇，其中被SCI检索5篇，EI检索8篇。
&&& 2011年至今担任国际著名期刊《International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering》、《China Ocean Engineering》、《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》、《Journal&of&Marine&Science&and&Application》、《海洋工程》等期刊审稿人。
1.代表性学术论文
[1]Zhang Bao-ji,&Ma Kun,&Ji Zhuo-shang.&The optimization study for hull form of minimum wave making resistance based on Rankine source method.&Journal of Hydrodynamics,&Ser.&B. 2009,&21(2):277-284.SCI检索：（SCI检索号：016）
[2]Zhang Bao-ji. Research on hull lines optimization for minimum resistance based on Rankine source method.&Journal of Marine Science and Technology, 2012,20（1）:&89-94.SCI检索：（SCI检索号：011）、（EI检索号：97）
[3]Zhang Bao-ji.The shape optimization of bow bulbs with the minimum wave- making resistance based on Rankine source method.&Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 2012,17（1）：65-69.&EI检索：（检索号：14）
[4]*ZHANG Bao-Ji，MIAO Ai-Qin, ZHANG Zhu-Xin.Research on design method of the full ship form with minimum thrust deduction factor，China Ocean Engineering,&2015,&29(2):301-310.&SCI检索，(检索号：012)
[5]Zhang Bao-Ji, Zhang Zhu-Xin.&Research on Theoretical Optimization and&Examination Validating of Minimum Resistance Hull Form Based on Rankine Source Method，2015，27（4）：785-794.SCI检索。
[6]张宝吉,马坤,纪卓尚.基于遗传算法的最小阻力船型优化设计方法研究.船舶力学，2011，15（4）：325-331.&EI检索：（检索号：37）
[7]张宝吉,马坤.基于Rankine源法的船体线型优化设计，上海交通大学学报，2010，44（10）：.&EI检索：（检索号：69）
[8]张宝吉.基于混合优化算法的船体线型优化设计.上海交通大学学报，2012，46（8）：.EI检索：（检索号：45）
[9]张宝吉,马坤,纪卓尚.基于Rankine&源法的兴波阻力数值计算研究.大连理工大学学报，2009,49（6）：872-875.EI检索：（检索号：36）
[10]张宝吉.船体和螺旋桨相互干涉时的阻力计算.哈尔滨工程大学学报，2012，33（10）：.EI检索：（检索号：96）
[11]张宝吉.基于静水阻力和波浪增阻的全船线型优化研究.华中科技大学学报，):32-35.EI检索：（检索号：39）
[12]Zhang Bao-ji, Ma kun.&Study on hull form optimization for minimum resistance based on Niche Genetic Algorithms.&Journal of Ship Production and Design, ):&162-168.&刊源
[13]张宝吉，鲁江，顾民.船舶骑浪/横甩薄弱性衡准研究[J].中国造船，2015，213（增刊1）:120-126.EI刊源。
2.主持的科研项目
1）2010．01．～2011．12．基于Rankine源法的船型优化设计方法研究，上海海事大学校基金，项目负责人。结题
2）2011．01．～2013．12．基于Rankine源法的最小阻力船型设计方法研究，国家自然科学基金项目（青年科学基金），项目负责人。结题
3）2010．07．～2012．07．最小阻力船型理论优化设计方法研究，上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金，项目负责人。结题
4)&2008．12．～2013．12．远洋船舶风帆助航应用研究，上海市科委，参加人。结题
5）2012.11～2013.2。&高速三体船型的研究进展和应用前景&，中国船舶重工集团公司第七一四研究所，项目负责人。结题
6）2013.6～2014.12.船舶骑浪/横甩第二层薄弱性横准研究，中国船舶重工集团公司第七0二研究所，项目负责人。在研
7）7.7.基于SBD技术的船舶水动力性能优化设计方法研究，上海市科委，项目负责人。在研
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电话：021-
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华中科技大学
博士学位论文
深水机械手动力学特性及自主作业研究
姓名：肖治琥
申请学位级别：博士
专业：轮机工程
指导教师：徐国华
华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文
水下机械手是一种重要的海洋开发工具。为了深入了解水下机械手动力学特性，
提高伺服精度和作业能力，降低对操作员的依赖性，本文结合国内第一台深海3500m
电驱动机械手，针对深水机械手的驱动器、水动力学、伺服控制器以及自主作业开
首先，以深水电驱动机械手的驱动器即充油关节为研究对象，研究其动力学特
性。对充油关节油粘性摩擦力矩进行了理论计算，并建立了充油关节的动力学模型。
通过变深工况仿真研究，获得了充油关节油粘性摩擦力矩与水深的关系曲线。模拟
实验研究了不同水深下充油关节电机的效率损耗，并提出可从调节充油粘度和改变
关节内部流场两方面来提高驱动器效率的方法。
其次，以一台深海用水下机械手为研究对象，研究了其在流干扰下的水动力学。
首先，将水下机械手水动力一分为二，即静水中搅水受力和静态下受水流冲击受力。
以Morison公式为计算基础，利用Lagrange方法建立了水下机械手的动力学模型。
通过数值计算，分析了水阻力、浮力、定常流和非定常流对水下机械手动力学的影
响。发现浮力产生的关节力矩较大，其值与重力力矩在同一数量级,而流干扰和自身
搅水力矩都很小，不在浮力力矩的数量级。
之后，针对
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ABSTRACTTitanium alloy has broad application prospects in ocean engineering due to its superior performance. In China, the titanium alloy used in ocean engineering has a relatively perfect system and has been applied partly. Because of many reasons, such as, insufficient application performance data of titanium alloy, incomplete construction rules of ocean engineering component, inadequate plant capacity for producing titanium alloy, small product specifications and high production cost , the marine titanium alloy used in ocean engineering has been limited. With the emphasis on ocean construction, the acceleration of application of titanium alloy in ocean engineering and the reduction of production cost of titanium alloy, the marine titanium will have broader development space in the future.Keywords:Titanium Alloy, Ocean Engineering, Development Status, Prospect我国海洋工程用钛合金发展现状及展望 吕利强，席锦会*，王伟，谢英杰西部钛业有限责任公司，陕西 西安Email: *收稿日期：日；录用日期：日；发布日期：日摘 要钛及钛合金以其优异的性能特点在海洋工程方面有广阔的应用前景，我国海洋用钛合金已有较为完善的合金体系，并有一定的应用。但目前由于应用的性能数据支撑不充足，海洋工程结构件建造规则还不完善，加工设备能力不够、产品规格小以及材料生产成本高等诸多原因，海洋用钛合金尚存在产业化水平低、应用不足的问题。随着国家对海洋建设的重视，钛合金工程化应用程度的加快以及材料成本的降低，未来海洋用钛将有非常大的发展空间。关键词 :钛，海洋工程，发展现状，展望1. 引言随着世界经济的高速发展，人类面临着资源短缺的难题。纵观全球，现有陆地能源与矿物资源的枯竭，已是为期不远的可怕现实。而占地球表面积约71%的蓝色海洋，可提供充足的食物和医药原料，蕴藏着丰富的矿产储量以及占全球总储量约1/3的石油、天然气；而海洋潮汐、海上风能和太阳能等的开发和利用，将为人类活动提供可持续发展的强劲动力[1] 。开发海洋需要各种装备，而任何装备功能的实现都依赖于材料技术。海洋和陆地不同，海水与海洋大气中含有氯化物和硫化物，对机械装置材料腐蚀作用很大，而深海海水的强大压力，需求设备结构强度高，否则会出现失效。故海洋工程用设备构件，特别是在大深度海水中作业的构件，需要选用比强度高，比韧性好、耐海水腐蚀的材料加工制造 [2] 。2. 钛在海洋工程应用上的优势钛，被称为“海洋金属”，其质轻、高强、无磁、耐蚀，特别突出的是耐海水和海洋大气腐蚀，是优异的轻型结构材料，尤其适用于作轻型海工装备用材。钛及钛合金在海洋工程中在推广应用，对提高海洋工程装备的作业能力、安全性、可靠性及技战术水平具有十分重要的意义，是建设海洋强国的重要战略材料之一 [3] 。与钢铁、不锈钢、铜、铝等常用材料相比，钛材最突出的特点是密度低、比强度高、耐蚀性强；同时还具有优良的耐海水冲刷、无磁性、无冷脆性、高透声系数及有优异的中子辐照衰减性能。在塑性成形、铸造、焊接等方面，与其他常用金属材料一样，可以采用常规的方法进行加工成形，因而使钛金属材料对各类海洋工程具有广泛的适用性。3. 国内海洋工程用钛合金分类、性能特点及应用自20世纪90年代以来，我国自主开发了多种海洋工程专用钛合金。经过几十年的发展，我国海洋用钛的研究及应用水平有了很大提高，已形成较为完善的合金体系，按合金屈服强度，可大致分成三个等级：1) 低强钛合金(500 MPa以下)；2) 中强钛合金(500~800 MPa)；3) 高强度钛合金(800 MPa以上)。低强钛合金主要有工业纯钛(TA1-TA3)、TA9、TA10、TA16等；中强钛合金主要有：TA17、TA22 (Ti-31)、ZTA5、TA5-A、TA18、ZTi60、TA23 (Ti-70)、Ti-91、TA24 (Ti-75)等；高强钛合金主要有：ZTC4、TC4、TC4ELI、Ti80、TC10、TC11、TiB19、TB9等。为我国海洋用钛及钛合金及其性能。由于钛及钛合金自身所具备的特性，使其在舰船以及海工装备的应用上具有得天独厚的优势，因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。如，我国的“和谐”号深海载人深潜器载人球壳的材料就是钛合金；美国、日本、俄罗斯等国深潜器的载人球壳的材料也是钛合金。此外，钛还具有无磁性，能够提高探测仪器及工具的抗磁干扰能力，减小设备装备的磁物理场效应，增加隐蔽性，提高焊接质量和生产效率，这使其在舰船上的应用潜力进一步被发掘出来。 . Properties of titanium alloy used in ocean engineering in our country. 我国海洋用钛及钛合金及其性能4. 我国海洋用钛合金的发展现状目前，我国海洋用钛合金虽然已形成了较为完整的体系，但很多合金尚停留在研发试制阶段，存在产业化水平低、应用不足的问题，与俄罗斯、美国、日本等国相比，还有较大的差距。我们认为主要有以下几点原因：1) 没有形成设计院所、材料研究机构、部件成型及应用性能研究单位、舰船建造企业之间的有效协调合作机制，造成目前的应用还处于零星分散的状态，多项关键技术并没有掌握。2) 海洋工程结构件建造规则还不完善，且缺少材料标准。3) 在海水及海洋工况中条件下，长期应用的性能数据支撑不充足。4) 加工设备能力不够，产品规格小，主要是缺少大型管材加工设备，目前海洋用大口径管材还不能生产，不能完全满足海洋用钛大型构件的需要。当前平台的结构件和关键部件及设备均从国外进口。5) 工程化应用不足，钛加工技术进步缓慢，造成材料生产成本很高。5. 未来海洋工程用钛材的发展建议和展望为了促进钛以及钛合金未来能够在海洋工程应用领域进一步发展，建议：1) 将海洋工程用钛纳入国家新材料发展专项，建立海洋工程用钛合金材料及技术研究、应用研究及评价平台，大力推动海洋工程用钛材料的跨越式发展，提升我国海工装备的技术水平升级和发展；2) 从国家层面推动海洋工程用钛设备的设计准则、技术体系、应用技术标准、规范；3) 深化对现有钛合金的研究，并开展新工艺和新技术研究，着重解决焊接、成型、表面处理等工程应用技术问题，大力开发钛合金低成本化生产技术；4) 优化和完善我国船用钛合金体系，建立船用钛合金性能数据库，为海洋工程用钛及钛合金的选材提供丰富的数据支持；5) 加大对钛合金生产企业的投资力度，加快钛合金加工企业的装备向高精化、自动化、大型化的改造进程。目前，海洋用钛合金材料的用量仅占约2%，如果我国能达到俄罗斯舰船用钛量15%~20%的比例，船用钛的市场需求量将会非常庞大，保守估计钛的市场应该在千亿元左右。石油勘探与开采领域是钛合金应用的又一个具有巨大潜力的目标市场，仅一座海上石油钻井平台用钛量就可达到吨。根据规划，我国未来3~5年将建设70座左右的海上石油钻井平台，如果采用钛材料，钛的用量将会达到14万吨左右。此外，在海水淡化以及滨海电站方面，由于我国目前海水淡化以及滨海电站市场需求巨大，在进一步降低钛合金成本以及提高产品质量稳定性的情况下，钛的市场应用前景将非常广阔。6. 结语1) 我国海洋用钛合金虽然已形成了较为完整的体系，且钛及钛合金在我国航洋工程上已经有了较多的应用，但与俄罗斯、美国、日本等国相比，还有较大的差距，需进一步加快海洋用钛的研发、应用步伐，以提升我国舰船及海工装备的发展水平；2) 我国海洋用钛材的需求量巨大，市场前景广阔，有很大的发展空间。文章引用吕利强,席锦会,王
伟,谢英杰,
(2015) 我国海洋工程用钛合金发展现状及展望Development Status and Prospect on Application of Titanium Alloy in Ocean Engineering. 冶金工程,02,89-92. doi: 参考文献 (References). 范丽颖, 刘俊玲, 安红 (2006) 钛在海洋工程上的应用现状及前景展望. 中国金属通报, Z2, 25-28.. 周廉, 等 (2014) 中国海洋工程材料发展战略咨询报告. 化学工业出版社, 北京.. 王镐, 李献军 (2012) 钛在海洋工程应用的最新进展. 中国钛业, 1, 11-14.