專家信息：

王新剛，男，中共黨員，1979年2月出生于黑龍江省齊齊哈爾市現任東北大學秦皇島分校控制工程學院副教授，博士生導師，東北大學長江學者創新團隊骨干成員，機械可靠性與動力學分中心主任，過控教研室主任。先后出訪了美國、韓國、法國和阿聯酋等國家進行學術交流。

教育及工作經歷：

1.2010年畢業于東北大學機械設計及理論專業，獲工學博士學位。

2.2010.11-2013.06 東北大學 工程熱物理 博士后。

3.2003年7月至2004年7月，在山東龍口市康達集團噴油泵研發中心任技術員。

4.2010年3月-至今，在東北大學秦皇島分校從事專任教師工作。

5.2011年10月至2013年11月，東北大學工程熱物理專業博士后。

6.2014年10月-至今，任機械可靠性與動力學分中心主任。

學術兼職及社會任職：

1.中國機械工程學會高級會員。

2.中國機械工程學會可靠性工程分會委員。

3.遼寧省振動工程學會會員。

主講課程：

1.《畫法幾何與機械制圖》

2.《機械設計》

3.《CAD/CAM》

4.《礦山機械》

培養研究生情況：

資料更新中……

研究方向：

1.機械零部件的動態可靠性設計及可靠性靈敏度分析。

2.數控機床刀具、刀架的動態可靠性及靈敏度設計。

3.機構疲勞壽命估計及動態可靠性穩健優化設計。

4.復雜機構的頻率可靠性分析。

承擔的科研項目情況：

近年來，主持、參與15余項國家863項目、973項目、國家自然科學基金重點項目和國家科技支撐計劃等課題，累計個人科研進款額200多萬。

1.主持國家自然科學基金面上項目（項目批號：51475086）。

2.主持國家自然科學基金青年基金項目（項目批號：51105068）。

3.主持中國博士學科點專項基金（項目批號：20110042120017）。

4.主持中國博士后科學基金面上項目（項目批號：20110491505）。

5.主持教育部中央高校基本科研業務費項目（項目批號：N100323004）。

6.主持遼寧省自然科學基金優秀人才培育基金項目（項目批號：2014020026）。

7.參加包括863目標導向類項目、“十一五”國家科技支撐計劃項目、國家自然科學基金重點項目和遼寧省及沈陽市縱橫向課題近9項。

科研成果：

1.從機械動態設計的概念入手，在概率動力學的基礎上，把機械零件強度、載荷、可靠度和失效率隨時間的變化規律融入統計理論，并應用順序統計理論和隨機過程，建立了機械部件通用的動態可靠性數學模型，以此解釋復雜機械產品的各種失效現象及機理，為實現我國大型復雜裝備安全可靠運行，以及提升機械裝備可靠性提供了重要的理論依據。

2.結合靈敏度技術，采用攝動方法，以動態可靠性數學模型為基礎，建立了機械零部件動態可靠性靈敏度設計的計算模型，明確了動態可靠性靈敏度的物理意義及變化規律。

3.發展了具有任意分布參數的機械零件動態可靠性穩健優化設計理論，解決了隨機變量在概率信息缺失的情況下如何保證機械產品的高可靠性及穩健性的技術難題。

4.建立了相應的動態可靠性穩健優化數學模型，從而使復雜機械部件疲勞可靠性分析與設計最終具有了可靠的理論依據，為機械產品的設計、制造、使用全壽命周期的可靠性工作提供堅實的理論與技術支撐。

5.采用動態可靠及靈敏度分析技術并與現代數學力學理論和材料學有機地結合起來，在對刀具失效機理研究明確的前提下，通過自創的刀具動態可靠性數學模型，結合刀具的失效機理和特點，在磨損和破損兩種失效模式下，對數控車床刀具進行了動態可靠性設計和動態可靠性靈敏度分析，從根本上解決了數控車床刀具壽命穩定性差和平均壽命不高的現狀，填補了國內外在這個領域的空白。

6.及時指出京滬高速動車需要迫切解決的問題。應用結構設計理念和仿真模型簡化方法，根據350km/h動車組轉向架各零部件工程圖和裝配圖，他建立了三維實體模型，在這個模型中他針對轉向架構架受力的不同情況，采取逐一模態分析的方法對每種不同工況下不同部位的危險位置進行分析，建立了構架動態可靠性和動態剛度的計算模型，同時搭建了構架強度及可靠性計算平臺，為提前預測轉向架構架主要的失效位置，在結構設計及加工制造過程中對其進行補強提供了技術支撐，最終修改并完善了適合我國高鐵轉向架構架的強度評定準則，為保障京滬高速動車的運行安全提供了技術保障。

7.針對航空事故頻頻發生的現況，他提出了非線性渦輪轉子系統的動態可靠性分析方法，系統深入地研究了航空發動機非線性渦輪轉子系統的故障模式和失效位置的結構變化，提出了非線性渦輪轉子系統動態可靠性靈敏度分析方法。這不僅幫助設計者了解渦輪轉子系統設計參數的改變對轉子系統可靠性的影響，同時給出了技術參數可靠性靈敏度的變化規律，為渦輪轉子系統的可靠性設計提供理論依據，該理論補充和發展了隨機系統振動、轉子系統動力學和可靠性設計方法，解決了國內外這方面的難題，保障了航行安全。
 

軟件著作權：

1.汽車起重機伸縮臂力學分析軟件V1.0，第1著作權人。

2.汽車起重機伸縮臂有限元分析軟件V2.0，第1著作權人。

發明專利:

1.便攜式電動折疊自行車 201120464956 王新剛;王寶艷;金雅娟;朱麗莎;于恩浩;姚楠;劉彥龍;韓振猛;楊靚;馬文華;韓洋

2.完全自身力源仿生機械手 201510071803 王寶艷;王新剛;王建鵬;武文博;高建龍;徐霄;

至今共發表論文30余篇，其中【SCI】和【EI】收錄15篇(次)。出版專著一部，申請發明專利和軟件著作權各2項。

出版著作：

1、《機械零部件動態可靠性若干問題的研究》王新剛 東北大學出版社 2014-4-1

發表論文：

1 硬質合金刀具的動態可靠性及失效率研究 王新剛; 呂春梅; 王寶艷; 閆明明 東北大學學報(自然科學版) 2015-06-15

2 基于分形理論的顯著區域檢測 王寶艷; 王新剛 產業與科技論壇 2014-10-15

3 切削刀具的可靠性及失效率研究 王新剛; 呂春梅; 王寶艷 2014年全國機械行業可靠性技術學術交流會暨可靠性工程分會第五屆委員會成立大會論文集 2014-08-01

4 車輛前軸的可靠性設計新方法 金雅娟; 王新剛 科技創新與應用 2014-04-08

5 可轉位刀具的動態可靠性靈敏度研究 王新剛; 呂春梅; 逄旭; 王雪玲 東北大學學報(自然科學版) 2014-03-15

6 硬質合金刀具的動態可靠性靈敏度研究 王新剛; 李鶴; 呂春梅; 王雪玲; 逄旭 兵工學報 2014-01-15

7 動態結構系統的頻率可靠性穩健設計研究 呂春梅; 張義民; 李鶴; 王新剛; 薛旦 計算力學學報 2013-10-15

8 隨機連續桿縱向振動系統頻率可靠性穩健分析 呂春梅; 張義民; 李鶴; 王新剛 振動.測試與診斷 2013-10-15

9 OpenCV在運動目標檢測中的應用 王寶艷; 王新剛 產業與科技論壇 2013-04-30

10 基于實測信息的零部件漸變可靠性靈敏度設計 王新剛; 王寶艷; 張奎曉; 朱麗莎 農業工程學報 2012-05-15

11 關于概率統計課程教學的幾點思考 王寶艷; 王新剛 產業與科技論壇 2011-10-30

12 任意分布參數結構系統頻率可靠性靈敏度研究 呂春梅; 張義民; 王新剛; 周娜 東北大學學報(自然科學版) 2011-07-15

13 林業機械結構的動態可靠性靈敏度設計 張洋; 王新剛 林業機械與木工設備 2011-06-10

14 數學建模思想和方法在數學教學中的滲透 王寶艷; 王新剛 產業與科技論壇 2011-04-30

15 林業機械結構的時變可靠性設計 張洋; 王新剛 林業機械與木工設備 2011-03-10

16 具有強非線性狀態方程的機械零部件可靠性靈敏度分析方法 張義民; 朱麗莎; 王新剛 應用數學和力學 2010-10-15

17 Advanced method to estimate reliability-based sensitivity of mechanical components with strongly nonlinear performance function 張義民; 朱麗莎; 王新剛 Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2010-10-15

18 機械零部件的動態可靠性穩健優化設計 王莉; 王新剛 遼寧石油化工大學學報 2010-06-15

19 機械零部件的動態可靠性靈敏度分析 王新剛; 張義民; 王寶艷 機械工程學報 2010-05-20

20 基于機加工藝對機械部件可靠性影響的研究 王新剛; 張義民; 張飛 2009年全國機械可靠性技術學術交流會暨第四屆可靠性工程分會成立大會論文集 2009-07-26

21 基于非概率可靠性靈敏度方法的研究 王新剛; 張義民; 王寶艷 機械設計 2010-03-20

22 機械零部件的動態可靠性分析 王新剛; 張義民; 王寶艷 兵工學報 2009-11-15

23 基于鞍點逼近的車輛零部件可靠性優化設計 金雅娟; 張義民; 張艷林; 王新剛 東北大學學報(自然科學版) 2009-11-15

24 基于等厚渦輪盤結構的可靠性研究 侯春宇; 韓放; 王新剛; 王莉 機械設計與制造 2009-09-08

25 基于機車車輪的動態疲勞可靠性研究 王新剛; 張義民; 王寶艷 工程設計學報 2009-08-15

26 載荷粗糙度對可靠性的影響 王新剛; 張義民; 王寶艷 機械強度 2009-06-15

27 任意分布參數的渦輪盤裂紋擴展壽命可靠性分析 金雅娟; 張義民; 張艷林; 王新剛 工程設計學報 2009-06-15

28 渦輪轉子隨機結構的可靠性研究 王新剛; 張義民; 王寶艷 航空動力學報 2009-06-15

29 載荷作用次數和強度退化對SSI模型的影響 王新剛; 張義民; 王寶艷 機械設計與制造 2008-12-08

30 凸方法和區間法在可靠性設計中的對比分析 王新剛; 張義民; 王寶艷; 聞邦椿 東北大學學報(自然科學版) 2008-10-15

31 二維定常對流占優擴散方程的指數變換及相應的有限體積法 王寶艷; 張鐵; 王新剛; 孫巖剛 鄭州大學學報(理學版) 2008-03-15

32 油酸基咪唑啉類緩蝕劑的復配及其緩蝕性能研究 王新剛; 王晶; 張波; 時軍 材料保護 2008-01-15

33 半代聚酰胺-胺型樹狀高分子對介孔氧化鋁孔徑調解作用 張波; 王晶; 王新剛 硅酸鹽通報 2006-12-28

34 抗震設計中球罐固有頻率的改進計算方法 王新剛; 謝根栓; 王寶艷 化工機械 2006-12-20

35 關于化工設備塔的假設條件的有限元分析及證明 王新剛; 謝根栓; 王寶艷 化工裝備技術 2006-06-10

36 高等教育在推動區域經濟發展中的作用探析 王新剛; 劉晶玉 經濟問題 2002-12-28

37 機械零部件時變可靠性穩健優化設計若干問題的研究 王新剛 東北大學　 2009-11-20 

榮譽獎勵：

1、入選2013年度河北省 三三三人才工程。

機械零部件完美可靠的設計師 

——記東北大學秦皇島分校機械可靠性與動力學研究中心副教授王新剛 

縫紉機、汽車變檔機制、車用直列式發動機、飛機的星形發動機、飛機螺旋槳同步射擊器、車等速萬向節等等這些動態機械無時無刻不與我們的生活親密接觸。然而，隨著現代化工業技術的飛速發展，機械產品日趨復雜化、大型化、高參數化，產品故障機率隨之增多。我國機械產品的可靠性設計水平與國際先進水平相比還有相當大的差距，這已成為制約我國機械工業迅速發展的瓶頸。可靠性作為產品質量的主要指標不僅引起社會大眾的關注，更受到工程界的重視。作為一名動力學研究學者，王新剛從鐵路機車車輪、車軸、轉向架和車軸承等重要部件這些細節入手，開始關注機械零部件可靠性，從此一發不可收拾，踏上了機械結構可靠性設計研究與應用的征程。

       融會貫通的理論 

生長在東北老工業基地的王新剛始終對各種機械部件情有獨鐘，在讀博時就確定了自己的研究方向——機械可靠性設計，在東北大學寬闊的學術平臺上演繹了人生精彩。從機車車輪的動態疲勞可靠性研究開始，他把力學理論靈活地運用于運動中機械零部件的可靠性設計。他說：“傳統的機械零部件可靠性型是建立在靜態力學模型基礎上的，屬于靜態可靠性范疇。實際上機械零部件因使用期限長，并受自身材料性能、所處環境情況、荷載效應的變化以及振動頻率、輸出響應和能量傳遞等其它各種因素的影響，使產品的可靠性表現出了動態的特征。這種產品特性參數的變化通常是一個隨時間漸變的過程，而傳統模型下是恰恰忽略了這個重要特性。”

可是，動態可靠性遠比靜態可靠性復雜得多。為了彌補這種缺失并確立運動、振動或強度退化狀況下的可靠性指標，他從機械動態設計的概念入手，在概率動力學的基礎上，把機械零件強度、載荷、可靠度和失效率隨時間的變化規律融入統計理論，并應用順序統計理論和隨機過程，建立了機械部件通用的動態可靠性數學模型，以此解釋復雜機械產品的各種失效現象及機理，為實現我國大型復雜裝備安全可靠運行，以及提升機械裝備可靠性提供了重要的理論依據。

隨著研究的深入，他發現，原有的可靠性靈敏度公式在功能方程線性或非線性不強的情況下是實用的。但是如果在強非線性情況下，采用差分或攝動計算來代替微分時，參數或設計變量的變化量取的過大或過小都會影響可靠性靈敏度分析的精度，甚至會出現完全錯誤的信息。為修正原有公式的偏差，他結合靈敏度技術，采用攝動方法，以動態可靠性數學模型為基礎，建立了機械零部件動態可靠性靈敏度設計的計算模型，明確了動態可靠性靈敏度的物理意義及變化規律。

研究就是永無止境的完美追求。在先前建立的數學模型基礎之上，他融入了可靠性和穩健設計方法，建立了基于靈敏度的穩健優化設計數學模型。“研究的目地就是服務于大眾。”他說，為能快速準確地找到最優設計參數，提高機械零件的可靠性及穩健性，他又加入了隨機攝動方法、Edgeworth級數方法及相應的經驗修正公式，通過計算機程序建立了集可靠性設計、靈敏度分析、優化設計和穩健設計為一體的機械零件動態可靠性穩健優化設計數學模型。同時，在此基礎上，他又發展了具有任意分布參數的機械零件動態可靠性穩健優化設計理論，解決了隨機變量在概率信息缺失的情況下如何保證機械產品的高可靠性及穩健性的技術難題。

成功的設計者既能敏銳把握時代脈動，又可融會貫通解決問題。在設計中，他發現運行中的部件結構和工況更復雜，零部件的功能方程很難建立，隱式的功能函數又讓以前建立的數學模型求解困難，而且非線性極強，數據量較大，只有集結多種軟件，加以理論模型才能完成任務。

新發現激活了他探索的欲望，以部件的參數化實體模型為分析對象，按照理論推導和有限元方法，他順藤摸瓜找到了部件在載荷-時間歷程中靜載下和動載下的危險部位，借助于iSIGHT平臺，利用BP神經網絡和相應的數學模型，對多組數據進行篩選、處理，確定出部件壽命的動態可靠度曲線，并經Monte-Carlo法進行了檢驗。在此基礎上，以靈敏度作為約束條件，他建立了相應的動態可靠性穩健優化數學模型，從而使復雜機械部件疲勞可靠性分析與設計最終具有了可靠的理論依據，為機械產品的設計、制造、使用全壽命周期的可靠性工作提供堅實的理論與技術支撐。 

另辟溪徑的創新 

隨著技術產業興起和社會生產力的迅速發展，國際市場竟爭的焦點由價格竟爭轉向質量設計竟爭。作為機械零部件的設計者，王新剛深知，機械零部件這種大眾化“消費品”的受歡迎程度不僅取決于生產質量，更受限于安全可靠的設計。他認為，“對任何機械結構或系統進行可靠性設計與分析時，必須有相應的可靠性數學模型才能得以實現”。在當今機械制造及切削加工自動化系統不斷提高的同時，對機床極其關鍵功能部件的可靠性要求也越來越高。例如刀具可靠性差會產生廢品，損壞機床和設備，使企業蒙受經濟損失，甚至造成人員傷亡。

由于刀具的材料屬性、轉速、振動頻率、輸出響應、能量傳遞等具有隨機不確定性和典型的動態特性，難以在實際中找到有效辦法對刀具的可靠性及壽命進行預測，所以他決定采用動態可靠及靈敏度分析技術并與現代數學力學理論和材料學有機地結合起來，在對刀具失效機理研究明確的前提下，通過自創的刀具動態可靠性數學模型，結合刀具的失效機理和特點，在磨損和破損兩種失效模式下，對數控車床刀具進行了動態可靠性設計和動態可靠性靈敏度分析，從根本上解決了數控車床刀具壽命穩定性差和平均壽命不高的現狀，填補了國內外在這個領域的空白。由于在刀具的設計過程中就考慮了動態工作中的安全性，從而大大降低了刀具服役期間的失效概率，提高了刀具耐用度，保證了被加工零部件的工藝要求，降低了廢品率，可為中型機械加工企業每年挽回經濟損失100余萬元。

“動車組的關鍵部件是轉向架，轉向架的核心件是構架，它支承車體并使之在軌道上運行，轉向架構架的靜態強度、疲勞強度的準確評定和可靠性設計不可忽視”，憑著多年的研究經驗，他及時指出京滬高速動車需要迫切解決的問題。應用結構設計理念和仿真模型簡化方法，根據350km/h動車組轉向架各零部件工程圖和裝配圖，他建立了三維實體模型，在這個模型中他針對轉向架構架受力的不同情況，采取逐一模態分析的方法對每種不同工況下不同部位的危險位置進行分析，建立了構架動態可靠性和動態剛度的計算模型，同時搭建了構架強度及可靠性計算平臺，為提前預測轉向架構架主要的失效位置，在結構設計及加工制造過程中對其進行補強提供了技術支撐，最終修改并完善了適合我國高鐵轉向架構架的強度評定準則，為保障京滬高速動車的運行安全提供了技術保障。同時為我國未來高速客車轉向架的發展模式、機械制造技術等工程開發提供了實用參考價值。

而針對航空事故頻頻發生的現況，他提出了非線性渦輪轉子系統的動態可靠性分析方法，系統深入地研究了航空發動機非線性渦輪轉子系統的故障模式和失效位置的結構變化，提出了非線性渦輪轉子系統動態可靠性靈敏度分析方法。這不僅幫助設計者了解渦輪轉子系統設計參數的改變對轉子系統可靠性的影響，同時給出了技術參數可靠性靈敏度的變化規律，為渦輪轉子系統的可靠性設計提供理論依據，該理論補充和發展了隨機系統振動、轉子系統動力學和可靠性設計方法，解決了國內外這方面的難題，保障了航行安全。

不積跬步無以至千里，不積小流無以成江海。王新剛的成功，也正是他基于對每個機械零部件完美可靠的設計追求上創造的。

來源：科學中國人 2015年第7期