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研究領域(1)CAD/CAM及RPM相關技術：包括功能性梯度材料/生物醫學材料計算機輔助設計以及快速原型和制造（RPM）相關技術及應用；(2)面向功能構件數字化制造的設計，網絡制造技術，功能構件的拓撲優化設計理論與方法；(3)功能構件的多尺度建模、仿真分析與優化；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態精度設計：包括高速精密加工工藝系統動力學建模與仿真等。科研成果及簡介科研成果：(1)國家自然科學基金項目（59505005），“數控加工自適應刀具軌跡規劃及動力學行為的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：張大衛、黃田、倪雁冰、周立華、馮志勇、徐安平、閻兵。1998年12月結題，國際先進。(2)河北省科技攻關計劃項目，“基于網絡的新產品快速開發系統”． 完成人：檀潤華、徐安平、段國林、梁艷紅、張瑞紅、劉力松、孫立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鑒定，國際先進。2002年獲河北省科技進步三等獎。(3)河北省自然科學基金項目，基于汽車減振器新型數學模型的汽車乘座動力學系統參數設計．完成人：檀潤華、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(4)河北省博士基金項目，汽車非線性乘座動力學專用仿真軟件開發．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(5)天津市自然科學基金項目，汽車非線性乘座動力學關鍵技術研究．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(6)河北省自然基金項目（500050，5萬），三維布局問題建模及其求解方法的研究．完成人：段國林、張健楠、蔡瑾、王彩紅、何樹田、徐安平、張滿囤。2003年3月通過河北省科技廳鑒定，國際先進。(7)河北省教育廳計劃項目（2000209，2萬），二維不規則形狀自動布局系統的研究開發．完成人：段國林、王彩紅、徐安平、張健楠、張滿囤、孟憲春。2003年3月通過河北省教育廳鑒定，國際先進）(8)國家教育部高等學校骨干教師資助項目，快速原型件網上訂貨系統研究．完成人：檀潤華、梁艷紅、段國林、苑彩云、張瑞紅、徐安平、孫立新、劉力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已結題。(9)天津市科委計劃項目，“基于MDT環境的內嵌式RP數據處理軟件的研制”．課題組成員：徐安平、檀潤華、劉玉山、曲云霞、劉力松、陳青果、金艷麗。2001.1 ~ 2003.12.（1.5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(10)天津市科委計劃項目，“RP技術在新產品開發過程中的應用”．課題組成員：段國林、徐安平、劉力松。2001.1 ~ 2003.12.（5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(11)河北省自然科學基金項目（500046），“數控環境下動態銑削過程物理仿真系統的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進水平。(12)河北省教育廳博士基金項目，“數控環境下動態銑削過程仿真系統的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進水平。(13)國家自然科學基金項目（50175025），“進化過程驅動的產品概念設計模型研究”．課題組成員：檀潤華、段國林、徐安平、馬建紅、張瑞紅、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7萬），2003年3月結題。(14)天津市自然科學基金項目（023603411），“組合夾具CAD中關鍵技術的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰委。2002.6 ~ 2004.6（6萬），2005年7月3日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(15)河北省自然科學基金項目（502047），“組合夾具計算機輔助構形設計中基于案例的推理方法的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰委。2002.1 ~ 2005.1.（6萬），2005年7月16日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進。(16)天津市自然科學基金項目（023605411），“MDT環境下RP數據處理及設備驅動程序的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2002.6 ~ 2005.6（6萬），2005年8月6日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(17)河北省優秀專家留學基金項目，“選擇性金屬粉末直接燒結快速成形工藝關鍵技術及設備研究”．項目負責人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8萬），已完成。(18)河北工業大學“十五211”工程項目，“功能梯度實體快速制作機”．項目負責人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20萬），已通過驗收。(19)河北省教育廳計劃項目, “基于RP的新產品快速開發系統”．課題組成員：段國林、徐安平、李翠玉、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2001~2003（20萬），已完成。(20)國家863計劃項目（2002AA415300），“自主版權三維CAD和ERP軟件在離散型中小企業的應用研究”．課題組成員：檀潤華、李向東，徐安平等。（50萬），2005年11月通過科技部驗收。(21)美國國家科學基金（NSF）項目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美國國家科學基金（NSF）項目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科學基金資助項目（043603111），“多坐標高速銑削集成仿真系統研究”．完成人：閻兵，徐安平等。（6萬），2007年11月通過天津市科委驗收。(24)河北省自然科學基金資助項目（E2004000052），“CAD模型直接驅動的桌面立體打印設備驅動原理及實現方法研究”．完成人：徐安平，牛亞松，付建華，曲云霞等。（7萬），2008年1月31日通過河北省科技廳組織的專家鑒定，國際先進水平。(25)河北省自然科學基金資助項目（E2006000039），“場信息驅動的復雜功能梯度實體建模理論及數字化制造關鍵技術研究”．完成人：徐安平，朱東彬，曲云霞等。（5萬），2010年5月結題。獲獎與專利 專利：(1)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．一種非均質功能構件的制造方法與裝置[P]．國家發明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．打印頭與激光頭構成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱東彬，曲云霞．一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設備．國家發明專利，申請號：201010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱東彬，郭彬，曲云霞．一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發明專利，申請號：201010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質實體的制造方法及設備．國家發明專利，申請號：201110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質實體的制造設備．國家實用新型專利，申請號：201120341665.0，申請日：2011年9月13日．軟件著作權：(1)現代集成快速原型系統(CIRPS V1.0)（軟件著作權登記，登記號：2005SR07148）．著作權人：徐安平、劉玉山、陳青果、侯紅葉、高艷平、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2005年7月。(2)現代集成快速原型系統(CIRPS V2.0)（軟件著作權登記，登記號：2007SR06739）．著作權人：徐安平、牛亞松、劉玉山、陳青果、侯紅葉、宋麗、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2007年5月。(3)非均質實體造型系統（HO-CAD V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR04932）．著作權人：徐安平、紀振鵬、曲云霞、趙競雄、劉志華．中華人民共和國國家版權局，2008年3月。(4)銑削過程物理仿真系統（MPSS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR07563）．著作權人：徐安平、曲云霞、孫明達．中華人民共和國國家版權局，2008年4月。(5)STL模型缺陷檢測與修復系統（STL Master V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR041794）．著作權人：徐安平、張蕊、曲云霞、朱東彬．中華人民共和國國家版權局，2010年8月16日。(6)銑削過程物理仿真系統（MPSS V2.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR061831）．著作權人：徐安平、張大衛、張學中、靳紅偉、韓喜峰、常寧、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2010年11月18日。(7)基于Web的博碩士學位論文管理系統（DMMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR036294）．著作權人：張滿囤、徐安平、韓冬冬、張金鐲、王智琦、王麗、邊彬彬．中華人民共和國國家版權局，2011年6月10日。(8)基于Web的圖書館學科聯絡館員信息服務管理系統（IDISMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR042556）．著作權人：徐安平、王智琦．中華人民共和國國家版權局，2011年7月2日。可轉讓項目(1)一種非均質功能構件的制造方法與裝置[P]．國家發明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)打印頭與激光頭構成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設備．國家發明專利，申請號：201010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發明專利，申請號：201010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)一種非均質實體的制造方法及設備．國家發明專利，申請號：201110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)一種非均質實體的制造設備．國家實用新型專利，申請號：201120341665.0，申請日：2011年9月13日．(7)現代集成快速原型系統(CIRPS V1.0)（軟件著作權登記，登記號：2005SR07148）．中華人民共和國國家版權局，2005年7月。(8)現代集成快速原型系統(CIRPS V2.0)（軟件著作權登記，登記號：2007SR06739）．中華人民共和國國家版權局，2007年5月。(9)非均質實體造型系統（HO-CAD V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR04932）．中華人民共和國國家版權局，2008年3月。(10)銑削過程物理仿真系統（MPSS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR07563）．中華人民共和國國家版權局，2008年4月。(11)STL模型缺陷檢測與修復系統（STL Master V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR041794）．中華人民共和國國家版權局，2010年8月16日。(12)銑削過程物理仿真系統（MPSS V2.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR061831）．中華人民共和國國家版權局，2010年11月18日。(13)基于Web的博碩士學位論文管理系統（DMMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR036294）．中華人民共和國國家版權局，2011年6月10日。(14)基于Web的圖書館學科聯絡館員信息服務管理系統（IDISMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR042556）．中華人民共和國國家版權局，2011年7月2日。可承擔（合作開發）科研項目與技術合作(1)CAD/CAM軟件開發，RPM相關技術開發：包括功能性梯度材料/生物醫學材料計算機輔助設計以及快速原型和制造（RPM）相關技術及應用；(2)功能材料或構件的數字化設計與制造技術開發，網絡制造技術開發；(3)功能構件的多尺度建模、仿真分析與優化技術；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態精度設計。

與醫用不銹鋼、普通鈦合金相比，形狀記憶合金醫療器械具有如下優點：（1）具有形狀記憶效應和超彈性，可實現智能安裝；（2）低彈性模量，降低骨內固定器應力屏蔽效應；（3）常恢復應力，穩定脊柱和牙齒矯形力；（4）大彈性回復，提高血管與非血管支架壓縮比；（5）失穩剛度高，提高支架沖擊載荷下的穩定性。本課題組前期從1991年開始研制鎳鈦形狀記憶合金下尿路擴展支架、醫用腔道內支架等醫療器械，并已部分投入了臨床使用。近期，在國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等資助下開發了針對復雜或多孔結構記憶合金的表面改性新技術，通過改變表面結構，獲得了表面貧Ni甚至無Ni、且具有良好組織相容性的記憶合金骨科植入材料以及良好血液相容性的記憶合金心血管植入材料；通過改進自蔓延高溫合成技術，獲得了具有高生物力學相容性的多孔記憶合金受載硬組織替代材料。在此基礎上研制的高性能新型醫療器械在骨科內固定、消化道狹窄與心血管介入治療等醫學領域有廣泛應用前景。目前已經申請并獲得6項發明專利與4項實用新型。

本發明提供了一種基于子結構的復合材料彈性參數識別方法，建立復合材料子結構有限元模型，根據子結構理論對復合材料子結構模型進行動力學縮聚；縮聚后子結構特征矩陣裝配到殘余結構上，計算得到復合材料全模型模態信息；提取全模型模態數據，計算模態頻率對殘余結構彈性參數的相對靈敏度；將試驗和有限元模擬的模態頻率殘差的二范數作為目標函數，利用迭代優化算法最小化目標函數。本發明通過考慮了子結構的復合材料建模，將模型待識別部分定義為殘余結構，通過全模型模態頻率對殘余結構彈性參數的相對靈敏度分析和模態振型匹配，采用優化迭代算法識別復合材料待識別參數，節省計算資源，提高計算效率，具有十分重要的工程意義。

西安科技大學自 1998 年開始對我國煤與瓦斯共采基礎理論進行研究，成果獲陜西省科學技術二等獎，出版專著 2 部，發表論文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收錄 12 篇， ISTP 收錄 5 篇），獲專利 5 項。研究成果已在山西省天池煤礦等多個高瓦斯礦井進行了煤與瓦斯共采技術驗證，有效指導了煤礦現場的瓦斯抽采工作，實現了礦井的安全生產，具有良好的社會和經濟效益。

本發明公開了一種基于大規模多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO) 系統的到達角估計方法，屬于大規模 MU-MIMO 系統信號處理技術領 域。本發明包括以下步驟：(1)設計正交導頻，避免用戶間的干擾；(2) 在不同時刻采樣，并根據樣本值得到均值信號，降低噪聲對接收信號 的影響；(3)利用正交導頻的正交性，在接收端分離出各用戶對應的接 收信號；(4)計算各用戶在接收端相鄰的接收天線上信號的相位差；(5) 利用各用戶接收信號之間的相位差包含的信息，實現到達角的估計。 采用本發明計算到達角，方法簡單，具有計算復雜度低、估計精度高 的優勢，可應用于具有相關關系的各種系統參數的估計中。

通過研究三維狄拉克半金屬材料ZrTe5中量子振蕩隨磁場傾角的演化，發現在特定角度電阻的量子振蕩會突然消失，并伴隨出現振蕩相位的反轉。分析表明這是所謂的spin zero現象，這也是第一次在拓撲材料中觀察到該現象。更重要的是，這一現象帶來的振蕩相位反轉，表明廣泛使用的確定貝里相的實驗方法，在某些條件下會得出錯誤結論。 拓撲材料在強磁場下由于軌道作用和自旋塞曼劈裂，可能演化出不同的拓撲態，從而為研究這些態之間的轉化，即拓撲相變，提供了理想的平臺。Spin zero現象是由于朗道能級發生塞曼劈裂，兩套劈裂的朗道能級的量子振蕩相互疊加干涉引起的，因此可以提取出自旋相關的信息。ZrTe5中spin zero現象的出現，暗示當磁場沿a軸或c軸附近時，ZrTe5的狄拉克能帶磁場作用下變成線節點拓撲半金屬，而非外爾半金屬。所以，spin zero的出現，也可以用于幫助判定拓撲態的類別。圖表1：ZrTe5中量子振蕩的振幅和相位隨磁場角度的變化。

隨著納米光子學的發展，具有超穎性質的人工微結構吸引了眾多研究。針對日益增長的研究和設計需求，北京大學物理學院方哲宇及其研究團隊實現了一種自洽的框架——BoNet，其結合了貝葉斯優化（Bayesian optimization）和卷積神經網絡（convolutional neural network），實現了納米結構對于超強光學手性的自學習。基于此框架，他們將納米結構設計表示為圖形，并輸入卷積神經網絡進行電場分布和反射光譜的學習，此過程不需要將納米結構參數化為向量，因此最大化的保留了其幾何信息和邊界條件。同時，利用貝葉斯優化以實現對納米結構遠場光學手性的優化，并運用其采樣樣本反復訓練神經網絡實現自學習。利用BoNet，他們針對遠場反射光譜的圓二色性進行優化并逼近了其理論極限(CD = 1)，同時利用神經網絡匹配預測的近場電場分布，對獲得的強光學手性進行分析解釋。 此框架能夠被直接推廣用于其他光學性質的自學習優化，例如實現反常透射，偏振態調制和相位調制。更進一步的，此方法論能夠幫助設計更多的，具有良好光學性質和運用價值的納米光子學器件，比如消色差超透鏡，超靈敏的微傳感器以及智能超表面等。此研究同時能夠啟發更多數據驅動的研究，通過利用人工神經網絡和其他機器學習的方法，實現對傳統科學研究的新探索，在制藥，引物設計，固體結構分析上啟發新突破。 該工作于2019年11月19日在線發表于學術期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，題為“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大學物理學院方哲宇研究員是本文的通訊作者，李瑜，徐優俊，姜美玲為該文的共同第一作者，北京大學定量生物學中心來魯華教授為合作者，北京大學為唯一通訊作者單位。該工作得到得到了科技部、教育部、國家自然科學基金委、北京大學人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、北京大學納光電子前沿科學中心、量子物質科學協同創新中心、北京大學高性能校級計算平臺、北京大學生命科學中心高性能計算平臺等單位的支持。用于近遠場計算的神經網絡結構表征實現了逼近理論極限的高手性，并利用神經網絡對近場分布進行分析

通過電輸運、掃描隧道譜、比熱、抗磁性等系統的實驗研究并結合第一性原理計算，在摻硫的第二類拓撲外爾半金屬二碲化鉬單晶中發現了非平庸超導態的特征。實驗中所使用的硫摻雜的高質量二碲化鉬晶體是通過化學氣相輸運的方法合成的，摻雜比例約為0.2。 首先通過準粒子干涉實驗與第一性原理計算相結合，在樣品表面探測到了費米弧拓撲表面態的存在。最后通過掃描隧道譜學和比熱的測量對比，發現樣品表面態的超導能隙遠大于體態的超導能隙，而且該樣品表面態的能隙與臨界溫度的比值（Δ/kBTc）約為8.6，遠大于常規超導材料的能隙與臨界溫度的比值（約為1.76），表明了表面態具有非常規超導庫珀對配對機制，極可能是拓撲超導的普適特征。然后通過電輸運測量和比熱測量，發現這種材料為s波超導體，且它的超導能隙的帶間耦合很強，超導對稱性應為s+- 對稱性。這可能是繼鐵基高溫超導之后，又一種新的s+-超導體。而且根據理論預言，拓撲外爾半金屬中s+-對稱性的超導態會形成拓撲超導態。摻硫的第二類拓撲外爾半金屬二碲化鉬單晶中拓撲超導特征的發現，證實了外爾半金屬中實現拓撲超導的可行性，推動了拓撲超導相關領域的進一步發展，也為拓撲量子計算機的最終實現奠定了前期的科研基礎。圖一. 電磁輸運實驗觀測到的s+- 超導的證據，揭示拓撲超導的可能性。 (A) 電磁輸運實驗的測量示意圖。 (B) 超導轉變溫度附近的電阻率-溫度關系。(C) 各個溫度和磁場下的電阻率。(D) 超導上臨界磁場和溫度的關系。紅色的線是兩帶超導模型的擬合曲線，擬合結果發現帶間耦合比較大，表明該超導行為是s+- 超導。圖二. 掃描隧道顯微鏡觀發現表面態的超導能隙遠超過體態的超導能隙，揭示出拓撲超導的可能性。(A) 4 K和0.4 K下樣品表面的微分電導dI/dV譜。在0.4 K下，超導能隙是1.7 meV，遠大于體態的超導能隙，且能隙與臨界溫度的比值約為約為8.6，遠大于常規超導材料的能隙與臨界溫度的比值（1.76）。4 K時樣品處于非超導態。(B) 0.4 K超導dI/dV譜和各向同性BCS超導譜的對比。(C) 0.4 K時，不同磁場下的超導dI/dV譜，超導能隙被外加磁場所抑制。

包括Li離子在SnS2中的遷移(Nano Lett 16， 5582，2016），Na離子在SnS2中的遷移(Nano Energy 32, 302，2017)，Na離子在MoS2中的遷移(ACS Nano 9， 11296，2015)。這些具有van der Waals相互作用的二維材料，不僅僅展現出了優異電學、力學、光學性能，也是重要的能源存儲材料。作為電池電極材料，van der Waals相互作用系統的最主要特征就是層間相互作用很弱，堿金屬離子能夠比較容易地在其中發生遷移。他們的研究發現，在二維材料中離子插入和拔出的反應路徑是不對稱的，這種不對稱的反應路徑對應著充放電過程中不對稱電壓平臺。該研究揭示了這些層狀鋰電池電極材料中低能量效率的一個根源。