繼成功與上海大眾汽車有限公司開展汽車模具激光表面強化科技合作項目之后，中國科學院力學所激光智能制造工藝力學實驗室與中國北方發動機研究所合作，建成國內首套激光熱負荷實驗系統，再一次在工程實踐領域取得重大進展。研究結果表明，采用激光進行活塞熱負荷模擬實驗具有周期短、可控性好等優點，解決了傳統熱負荷實驗熱源質量差的瓶頸問題。 活塞等部件的熱疲勞性能對發動機的全壽命至關重要。目前國際上常采用高頻感應線圈、石英燈或電阻加熱器、高溫燃氣等加熱方法建立起熱負荷實驗平臺，以評估活塞等部件的熱疲勞壽命。力學所虞鋼研究員領導的激光智能制造工藝力學實驗室于2004年啟動與中國北方發動機研究所的合作，并承擔了該系統的研制工作。經過兩年的技術攻關，他們攻克了激光柔性傳輸與系統同步控制、瞬態高溫溫度場測量與模擬、光束整形器反求設計與制備等多項關鍵技術和學術難題，建成了國內首套“激光熱負荷實驗系統”。 該系統采用光束轉換技術，使激光以多圓環光束投射在待測工件表面，從而獲得特定的瞬態溫度場。可對發動機關鍵部件如活塞、氣缸蓋等進行高周熱疲勞和熱沖擊疲勞實驗研究，為把好發動機的質量關提供了保障。同時，這套系統還可以完成焊接、切割等其他激光柔性加工和制造過程。經初步確認，該系統多項指標處于國際領先水平，雙方領導也對該系統給予了高度評價。 雙方以此次成功合作為基礎，決定建立更加緊密的合作關系，并成立“中科院力學所與北方發動機研究所發動機工程與科學聯合實驗室”，充分發揮各自優勢，提升我國發動機自主創新能力。