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陳剛

天津大學化工學院教授,博導

陳 剛:天津大學化工學院教授,博導。一直從事材料疲勞與斷裂、封裝器件可靠性評定、化工設備及管道壽命設計方面的基礎研究工作。在自然科學基金(10272080、10672118、10802056、11172202、51471116)及科技部863計劃(2009AA04Z403)、國家傑出青年基金B(50528506)等課題的支持下,在複雜載荷下器件的可靠性研究、服役條件下化工設備及管道壽命預測等方面取得了一定的學術成果和創新。迄今在機械、化工、力學、材料、電子和數學等相關領域期刊發表SCI 檢索論文51篇,學術成果被引用400餘次(其中SCI 他引140餘次),授權和公開發明專利5項。入選教育部新世紀優秀人才、首批天津市青年科技優秀人才、天津大學北洋青年學者。

學術兼職


中國材料研究學會疲勞分會理事
中國機械工程學會材料分會青年委員會副主任
中國材料學會鎂合金分會青年委員會秘書長
中國力學學會MTS材料試驗協作專業委員會青年委員
IEEE會員

講授課程


微型計算機原理及應用,48學時,本科生課程
化工機械基礎,48學時,本科生課程
過程裝備失效分析,32學時,研究生課程
離心泵性能測試,8學時,本科生實驗

研究方向


新材料力學性能及疲勞性能研究
化工裝備及管道的疲勞、損傷與斷裂
微電子封裝可靠性
機電一體化裝置開發

研究成果


成功開發了微型寬頻拉扭疲勞試驗機、原位面內多軸疲勞試驗機以及管道內壓-彎曲疲勞多軸電液伺服疲勞試驗系統,填補了國內多項疲勞試驗系統的空白。在此基礎上,系統研究了合金材料及管道結構的力學性能與疲勞性能。具體體現在:
1)對廣泛使用的Anand模型中的應變硬化指數進行了修正,該修正模型被著名有限元商用軟體ABAQUS採用,其技術總監Lance Hill來信告知應用該修正模型對多種材料的變形行為進行了預測並取得了巨大成功;
2)完成高溫條件下納米銀薄膜、粘接器件的拉伸、剪切、蠕變、棘輪及疲勞試驗,建立了界面模型及壽命模型對其可靠性進行準確預測及評價;
3)對化工管道常用20#鋼和核電站迴路輔助管道用Z2CND18.12N不鏽鋼進行了系統的直管及彎管多軸棘輪實驗與理論研究,建立了基於全壽命周期設計概念的承壓管線防棘輪設計方法,並開發完成了壓水堆一迴路輔助管道防棘輪設計軟體,提出了確定棘輪效應邊界的計算方法,為管結構的安全設計提供了依據。

獎勵榮譽


2014年榮獲天津市青年科技優秀人才;
2014年榮獲天津大學“北洋青年學者”稱號;
2013年榮獲天津大學“北洋青年骨幹教師”稱號;
2013年榮獲教育部新世紀優秀人才;
2013年榮獲寶舜獎教金;
2008年榮獲天津大學“天津大學教書育人優秀青年教師”稱號;
2007年與2012年分別榮獲本科畢業生優秀指導教師。

科研項目


國家自然科學基金項目51471116“高燃耗燃料包殼多軸熱-機械疲勞特性及環境退化機理研究”,2015年1月-2018年12月,項目負責人,正在進行。
國家自然科學基金項目11172202“原位面內雙軸疲勞試驗系統的研製與應用”,2012年1月-2015年12月,項目負責人,正在進行。
教育部新世紀優秀人才基金NCET-13-0400“冠脈管道原位多軸疲勞性能研究”,2014年1月-2016年12月,項目負責人,正在進行。
天津大學北洋青年學者,“極端環境管道的服役性能及壽命設計”,2015年1月-2018年12月,項目負責人,正在進行。
天津大學北洋學者青年骨幹教師基金,2013XR-0057“微器件及系統可靠性”,2013年1月-2014年12月,項目負責人,正在進行。
江蘇省重點實驗室開放課題2013Z01“壓水堆一迴路輔助管道的棘輪變形分析”,2014年1月-2015年12月,項目負責人,正在進行。
中石化洛陽工程有限公司2013120024000122“沸騰床加氫裝置催化劑排出罐應力分析和疲勞設計研究”2013年1月-2013年11月,主要參加人(排行第2),正在進行。
中石油西部管道公司“油氣管道修復技術及修復標準”,2012年1月-2015年12月,26萬,主要參加人(排行第3),正在進行。
已完成的科研項目:
國家自然科學青年基金項目10802056“高溫功率電子封裝用新型熱界面材料的熱疲勞性能研究”,2009年1月-2011年12月,項目負責人。
天津大學青年教師培養基金2010XQ-0016,“納米銀焊膏的熱疲勞性能研究”2009年1月-2011年12月,項目負責人。
中石油西部管道公司2012120024002995“油氣管道維搶修卡具風險評估項目諮詢”,2012年10月,主要參加人(排行第3)。
教育部博士點基金20090032110016“核電站一迴路輔助管道的棘輪變形機理及預測”,2010年1月-2012年12月,主要參加人(排行第2)。
科技部863計劃2009AA04Z403“核電站壓力管道的防棘輪設計技術”,2009年4月至2011年3月,主要參加人(排行第3)。
國家自然科學基金10672118“移動顯示模塊製備工藝和可靠性中的關鍵力學問題研究”,2007年1月至2009年12月,主要參加人(排行第2)。
國家傑出青年基金海外青年學者合作基金50528506“微器件與系統製造”,2006年1月至2008年12月,主要參加人(排行第3)。
論著專利:近年發表的相關論文:(★/◆/○—SCI/EI/ISTP,*通訊作者)
Wang XJ, Xu DK, Wu RZ, Chen XB, Peng QM, Jin L, Xin YC, Zhang ZQ, Liu Y, Chen XH,Chen G, Deng KK, Wang HY ( All authors contribute equally to this work). What is going on in magnesium alloys?Journal of Materials Science & Technology, 2017; In press. (★/◆) IF: 2.764
Chen G, Ren JN, Gao H, Cui Y, Chen X. Pseudoelastic and corrosion behaviors of Mg ZEK100 alloy under cyclic loading. International Journal of Fatigue, 2017; 103: 466-477. (★/◆) IF: 2.899
Lin Q, Shi SW, Wang L, Chen S, Chen X,Chen G*. In-plane Biaxial Cyclic Mechanical Behavior of Proton Exchange Membranes. Journal of Power Sources, 2017; 360: 495-503. (★/◆) IF: 6.333
Chen G*, Zhao XC, Wu H. A critical review of constitutive models for solders in electronic packaging. Advances in Mechanical Engineering, 2017; 9(8): 1-21. IF: 0.827
Chen G*, Xu C, Qu H, Chen X. Ratcheting behavior of zirconium alloy tubes under combined cyclic axial load and internal pressure at 350 °C, Journal of Nuclear Materials, 2017; 491: 138-148. (★/◆) IF: 2.048.
Chen G, Zhang X, Xu DK, Li DH, Chen X, Zhang Z*, Multiaxial ratcheting behavior of zirconium alloy tubes under combined cyclic axial load and internal pressure, Journal of Nuclear Materials, 2017; 489: 99-108. (★/◆) IF: 2.048.
Chen G, Wu H, Gao JW, Lin Q*, Development of high-frequency and large-stroke fatigue testing system for rubber, Review of Scientific Instruments, 2017; 88(4): 045113. (★/◆) IF: 1.336.
Shi LT, Mei YH,Chen G*, Chen X. In Situ X-Ray Observation and Simulation of Ratcheting-Fatigue Interactions in Solder Joints, Electronic Materials Letters, 2017; 13(1): 97-106. (★/◆) IF: 2.057.
Chen G*, Zhang Y, Xu DK, Lin YC, Chen X, Low Cycle Fatigue and Creep-Fatigue Interaction Behavior of Nickel-Base Superalloy GH4169 at Elevated Temperature of 650 C, Materials Science & Engineering A. 2016; 655: 175-182. (★/◆) IF: 2.647
Chen G*, Lin Q, Chen S, Chen X, In-plane biaxial ratcheting behavior of PVDF UF membrane, Polymer Testing, 2016; 50: 41-48. (★/◆) IF: 2.35
Chen G*, Lu LT, Cui Y, Xing RS, Gao H, Chen X, Ratcheting and fatigue characterizations for extruded AZ31B Mg alloy with and without corrosion environment, International Journal of Fatigue, 2015; 80: 364-371. (★/◆) IF: 2.899
Chen G, Cui SB, You L, Li Y, Mei YH*, Chen X, Experimental study on multi-step creep properties of rat skins, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2015; 46: 49-58. (★/◆) IF: 2.876
Liang T, Chen X, Cheng HC,Chen G*, Ling X, Thermal aging effect on the ratcheting-fatigue behavior of Z2CND18.12N stainless steel. International Journal of Fatigue, 2015; 72: 19-26. (★/◆) IF: 2.162
Chen G,Liang HQ, Wang L, Mei YH*, Chen X. Multiaxial ratcheting-fatigue interaction on acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer (ABS). Polymer Engineering and Science. 2015; 55 (3): 664-671. (★/◆) IF: 1.719
Wang L,Chen G*, Zhu JB, Sun XH, Mei YH, Chen X, Bending ratcheting behavior of pressurized straight Z2CND18.12N stainless steel pipe. Structural Engineering and Mechanics, An International Journal. 2014; 52 (6): 1135-1156. (★/◆) IF: 1.021
Chen G,Zhang ZS, Mei YH*, Li X, Yu DJ, Wang L, Chen X. Applying Viscoplastic Constitutive Models to Predict Ratcheting Behavior of Sintered Nanosilver Lap-Shear Joint. Mechanics of Materials. 2014; 72: 61-71. (★/◆) IF: 2.636
Chen G,Yu L, Mei YH*, Li X, Chen X, Lu GQ. Reliability Comparison between SAC305 Joint and Sintered Nanosilver Joint at High Temperatures for Power Electronic Packaging. Journal of Materials Processing Technology. 2014; 214(9): 1900-1908. (★/◆) IF: 2.359
Fu SC, Gao H,Chen G*, Gao LL, Chen X. Deterioration of mechanical properties for pre-corroded AZ31 sheet in simulated physiological environment. Materials Science & Engineering A. 2014; 593: 153-162. (★/◆)
Chen G,Yu L, Mei YH*, Li X, Lu GQ, Chen X. Uniaxial Ratcheting Behavior of Sintered Nanosilver Joint for Electronic Packaging. Materials Science & Engineering A. 2014; 591: 121-129. (★/◆)
Mei YH,Cao YJ,Chen G*, Li X, Lu GQ, Chen X. Characterization and Reliability of Sinter Nanosilver Joints by A Rapid Current-Assisted Method for Power Electronics Packaging. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2014; 14(1): 262-267. (★/◆) IF: 1.437
Li X,Chen G*, Wang L, Mei YH, Chen X, Lu GQ. Creep Properties of Low-Temperature Sintered Nano-Silver Lap Shear Joints. Materials Science & Engineering A. 2013; 579: 108-113. (★/◆)
Mei YH,Chen G*, Cao YJ, Li X, Han D, Chen X. Simplification of Low-Temperature Sintering Nanosilver for Power Electronics Packaging. Journal of Electronic Materials, 2013; 42(6): 1209-1218. (★/◆) IF: 1.491
Mei YH,Cao YJ,Chen G*, Li X, Lu GQ, Chen X. Rapid Sintering Nanosilver Joint by Pulse-Current for Power Electronics Packaging. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2013;13(1): 258-265. (★/◆)
Chen G,Zhang ZS, Mei YH*, Li X, Lu GQ, Chen X. Ratcheting Behavior of Sandwiched Assembly Joined by Sintered Nanosilver for Power Electronics Packaging. Microelectronics Reliability. 2013; 53(4): 645-651. (★/◆) IF: 1.202
Mei YH,Chen G*, Li X, Lu GQ, Chen X. Evolution of Curvature under Thermal Cycling in Sandwich Assembly Bonded by Sintered Nano-silver Paste, Soldering & Surface Mount Technology. 2013; 25(2): 107-116. (★/◆) IF: 0.913
Wen MJ, Li H, Yu DJ,Chen G*, Chen X. Uniaxial ratcheting behavior of Zircaloy-4 tubes at room temperature. Materials & Design. 2013; 46, 426-434. (★/◆) IF: 3.997
Li X,Chen G*, Chen X, Lu GQ, Wang L, Mei YH. High temperature ratcheting behavior of nano-silver paste sintered lap shear joint under cyclic shear force. Microelectronics Reliability. 2013; 53(1): 174-181. (★/◆)
Mei YH, Wang T, Cao X,Chen G*, Lu GQ, Chen X. Transient Thermal Impedance Measurement on Low-Temperature Sintered Nano-silver Joints. Journal of Electronic Materials. 2012; 41 (11) : 3152-3160. (★/◆)
Chen G, Cao YJ, Mei YH*, Han D, Li X, Lu GQ, Chen X. Pressures-Assisted Low-Temperature Sintering of Nanosilver Paste for 5×5 mm Chip Attachment, IEEE Transactions on Components and Packaging Technology. 2012; 2 (11): 1759-1767. (★/◆) IF: 1.151
Li X,Chen G*, Chen X, Lu GQ, Wang L, Mei YH. Mechanical Property Evaluation of Nano-Silver Paste Sintered Joint Using Lap-Shear Test. Soldering & Surface Mount Technology. 2012; 24:120-6. (★/◆)
Chen G, Sun XH, Nie P, Mei YH*, Lu GQ, Chen X. High-Temperature Creep Behavior of Low-Temperature-Sintered Nano-Silver Paste Films. Journal of Electronic Materials. 2012; 41:782-90. (★/◆)
Chen G, Han D, Mei YH*, Cao X, Wang T, Chen X, et al. Transient Thermal Performance of IGBT Power Modules attached by Low-Temperature Sintered Nano-Silver., IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2012; 12(1): 124-32. (★/◆)
Chen G, Shan SC, Chen X*, Yuan H. Ratcheting and fatigue properties of the high-nitrogen steel X13CrMnMoN18-14-3 under cyclic loading. Computational Materials Science. 2009; 46: 572-8. (★/◆) IF: 2.086
Chen G, Chen X*, Kim KS, Abdel-Karim M, Sakane M. Strain rate dependent constitutive model of multiaxial ratchetting of 63Sn–37Pb solder. ASME Transaction on Journal of Electronic Packaging. 2007; 129: 278. (★/◆) IF: 1.402
Chen G, Chen X*. Fatigue damage coupled constitutive model for 63Sn37Pb solder under proportional and non-proportional loading. Mechanics of materials. 2007; 39:11-23. (★/◆)
Chen G, Chen X*, Niu CD. Uniaxial ratcheting behavior of 63Sn37Pb solder with loading histories and stress rates. Materials Science & Engineering: A. 2006; 421: 238-44. (★/◆)
Chen G, Chen X*. Constitutive and damage model for 63Sn37Pb solder under uniaxial and torsional cyclic loading. International journal of solids and structures. 2006;43:3596-612. (★/◆) IF: 2.081
Chen G, Chen X*. Finite element analysis of fleXBGA reliability. Soldering & Surface Mount Technology. 2006; 18(2): 46-53. (★/◆)

授權專利


1. 高頻響應高溫拉-扭疲勞引伸計,200410072189.1,陳旭,陳剛,於德華,
2. 管道彎頭多軸棘輪應變測試系統及方法,201010599442.4,陳旭,梅雲輝,陳剛,高炳軍,余偉煒,薛飛
3. 直管多軸棘輪應變測試系統及方法,CN201010600661.X,陳旭,梅雲輝,陳剛,高炳軍,余偉煒,薛飛
4. 用於斷裂韌度的施力點位移和缺口張開位移的測量方法,201310755294.4,陳旭,張喆,陳剛,李珞,石磊
5.三維缺陷重構原位試驗裝置,201620665279.X,陳剛,劉可達,趙鵬,梅雲輝,高紅
6.軸向與內壓複合載荷作用下薄管專用夾具,201521054342.8,陳剛,張旭,陳旭
7.一種用於微型拉扭疲勞試驗機的扭矩測量裝置及方法,201520608699.x,付巳超、陳剛、陳旭
8.一種微米級尺寸試樣拉扭疲勞性能試驗用夾具,201520608699.x,付巳超、陳旭,陳剛
9.一種接觸載荷實時可調的微動疲勞試驗方法及其試驗機,201520389857.7,陳旭,李建軍,陳剛
10.微型寬頻拉-扭疲勞試驗機,200420029811.6,陳旭,陳剛
申請中專利:
1. 一種功率模塊全自動熱壓成型裝置,201710550106.2,陳剛,林強,王磊
2. 一種原位雙軸裂紋擴展路徑自動跟蹤測量系統及測量方法,201710490876.2,陳剛,林強,石守穩,王磊
3. 一種大型雙軸原位面內透射式疲勞試驗機,201710502135.1,陳剛,林強,王磊
4. 一種剪切試驗夾具,201710502568.7,陳剛,林強
5. 一種微型無回隙透射式疲勞試驗機,201710502133.2,陳剛,林強,王磊
6. 一種用於生物材料力學測試的冷凍夾具,201710502566.8,陳剛,林強
7. 一種用於絲狀材料拉伸試驗的夾具,201710503301.x,陳剛,林強
8. 一種用於橡膠疲勞性能測試的寬頻響大行程實驗裝置,201710186462.0,陳剛,高健文,吳昊,林強,王磊
9. 一種內壓軸向複合載荷下薄壁管多軸應變測量方法,201611047626.3,陳剛,徐程,陳旭,高紅
10. 三維缺陷重構原位試驗裝置,201610487773.6,陳剛,劉可達,趙鵬,梅雲輝,高紅
11. 軸向與內壓複合載荷作用下薄管專用夾具,2015109342174,陳剛,張旭,陳旭
12. 一種用於微型拉扭疲勞試驗機的扭矩測量裝置及方法,2015104978215,付巳超、陳剛、陳旭
13. 一種微米級尺寸試樣拉扭疲勞性能試驗用夾具,2015104976811,付巳超、陳旭,陳剛
14. 一種接觸載荷實時可調的微動疲勞試驗方法及其試驗機,2015103115317,陳旭,李建軍,陳剛
15. 電流燒結技術實現銅-銅粘接的方法及其裝置,201210010827.1,梅雲輝,陸國權,曹雲嬌,陳剛

合作交流


課題組與國內外諸多知名學者及課題組建立了項目合作、定期互訪或學生聯合培養等協作關係。主要包括:
美國橡樹嶺國家試驗室的Ke An研究員
美國維吉尼亞理工大學的Guo-Quan Lu教授
美國內華達州立大學的Yanyao Jiang教授
美國田納西大學的P. K. Liaw教授
德國伍伯特爾大學的Huan Yuan教授
日本立命館大學的Masao Sakane教授
韓國浦項工業大學的Kwang Soo Kim教授
德國杜伊斯堡大學的Fisher教授