Третье направление исследований Г.А. Николаева включает вопросы рационального проектирования и технологии изготовления сварных конструкций.
В первых трудах Г.А. Николаева в 1930-х годах уже были поставлены проблемные вопросы создания рациональных форм сварных соединений и конструкций на основе теоретических и экспериментальных исследований. Изучалось влияние способов сварки, характера закреплений, сварочных режимов, присадочного материала, порядка выполнения швов на точность изготовления сварных соединений и узлов. Большое внимание уделялось оптимальному конструированию узлов сварных конструкций, обеспечивающему высокое качество изделий.В период Великой Отечественной войны большая работа была проведена Г.А. Николаевым по рациональному применению сварки при изготовлении артиллерийских систем стрелкового вооружения, что нашло отражение в его монографии «Применение сварки в артиллерийских системах и стрелковом оружии» (1944). Опыт проектирования сварных узлов различных видов изложен в ряде статей в сборниках научных трудов и журналах. Обобщением работ этого направления явилось учебное пособие «Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций» (1970, совместно с С.А. Куркиным и В.А. Винокуровым). В этой книге изложены основные вопросы по расчету сварных соединений и технологии производства конструкций со многими примерами конструктивных решений.
Разработка новых перспективных методов сварки, основанных на использовании новых физических процессов и явлений,
— это четвертое направление исследований, выполненных под руководством Г.А. Николаева. Это электронно-лучевая сварка в вакууме (совместно с д-ром техн. наук Н.А. Ольшанским), ультразвуковая сварка пластмасс (совместно с канд. техн. наук С.С. Волковым), дуговая сварка и пайка в вакууме (совместно с д-ром техн. наук В.Я. Ямпольским и д-ром техн. наук В.М. Неровным), соединение и разделение живых биологических тканей с помощью энергии ультразвука (совместно с д-ром техн. наук В.И. Лощиловым и д-ром техн. наук В.Г. Веденковым), лазерная обработка (совместно с А.Г. Григорьянцем). На основе этих работ фактически созданы новые перспективные научные направления с широким использованием на практике полученных результатов. Эти направления заслуживают более детального и глубокого рассмотрения. Здесь следует отметить главное — эти работы проводились по инициативе, при активной поддержке и под руководством Г.А. Николаева. Глубокие знания Г.А. Николаева в области прочности, в самом широком смысле этого слова, позволили за сравнительно короткий срок освоить вопросы точности изготовления, прочности, работоспособности сварных соединений металлов, пластмасс и биологических тканей. В 1976 году было зарегистрировано научное открытие «Остаточные напряжения в костях» (авторы Г.А. Николаев, В.И. Лощилов). На кафедре был проведен комплекс уникальных исследований по изучению прочности соединений различных видов, в том числе сварных, кровеносных сосудов и разработаны новые типы биологических протезов клапанов сердца (В.М. Сагалевич). Эта работа также зарегистрирована в качестве научного открытия.Работы в области дефектоскопии сварных соединений
— пятое направление исследований, выполненных под руководством Г.А. Николаева. На ранних этапах развития кафедры в послевоенные годы были заложены основы радиографического и магнитного методов контроля (канд. техн. наук С.Т. Назаров). В последующие годы были разработаны вероятностные подходы к оценке достоверности контроля и уровня дефектности (д-р техн. наук В.Н. Волченко). Существенное развитие получили исследования в области дефектоскопии, выполненные д-ром техн. наук Н.П. Алешиным и под его руководством. В первую очередь это разработка ультразвукового метода контроля (канд. техн. наук А.К. Вощанов), акустико-эмиссионного контроля и диагностики сварных конструкций (канд. техн. наук В.В. Шип).Исключительно велики заслуги Г.А. Николаева как создателя и руководителя научной школы сварщиков, в течение сорока с лишним лет возглавлявшего кафедру «Машины и автоматизация сварочных процессов» МВТУ им. Н.Э. Баумана. Успехам развития сварочной науки и техники в МВТУ им. Н.Э. Баумана в значительной степени способствовали глубокое уважение и признательность Георгия Александровича Николаева патриарху отечественной сварки Евгению Оскаровичу Патону и созданному им Институту электросварки (ИЭС). Г.А. Николаев давал исключительно высокую оценку основополагающему вкладу директора ИЭС им. Е.О. Патона академика Б.Е. Патона, к которому относился с искренним уважением и любовью.
По инициативе Г.А. Николаева в соответствии с прогрессом науки и техники идет непрерывное совершенствование учебных дисциплин, давно введена в учебный процесс научная работа студентов.