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。我所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。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这一瓶颈问题。可对舰船、坦克等军用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，为把好军用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。