继成功与上海大众汽车有限公司开展汽车模具激光表面强化科技合作项目之后，中国科学院力学所激光智能制造工艺力学实验室与中国北方发动机研究所合作，建成国内首套激光热负荷实验系统，再一次在工程实践领域取得重大进展。研究结果表明，采用激光进行活塞热负荷模拟实验具有周期短、可控性好等优点，解决了传统热负荷实验热源质量差的瓶颈问题。
活塞等部件的热疲劳性能对发动机的全寿命至关重要。目前国际上常采用高频感应线圈、石英灯或电阻加热器、高温燃气等加热方法建立起热负荷实验平台，以评估活塞等部件的热疲劳寿命。力学所虞钢研究员领导的激光智能制造工艺力学实验室于2004年启动与中国北方发动机研究所的合作，并承担了该系统的研制工作。经过两年的技术攻关，他们攻克了激光柔性传输与系统同步控制、瞬态高温温度场测量与模拟、光束整形器反求设计与制备等多项关键技术和学术难题，建成了国内首套“激光热负荷实验系统”。
该系统采用光束转换技术，使激光以多圆环光束投射在待测工件表面，从而获得特定的瞬态温度场。可对发动机关键部件如活塞、气缸盖等进行高周热疲劳和热冲击疲劳实验研究，为把好发动机的质量关提供了保障。同时，这套系统还可以完成焊接、切割等其他激光柔性加工和制造过程。经初步确认，该系统多项指标处于国际领先水平，双方领导也对该系统给予了高度评价。
双方以此次成功合作为基础，决定建立更加紧密的合作关系，并成立“中科院力学所与北方发动机研究所发动机工程与科学联合实验室”，充分发挥各自优势，提升我国发动机自主创新能力。
力学所激光智能制造工艺力学实验室研制的激光热负荷实验研究系统
激光热负荷实验研究及数值模拟：左图为激光加载温度场模拟，右上图和右下图分别为高周加载和冲击加载实验与模拟结果对比
2006-07-14