华北工学院力学学科的发展战略.doc

力学学科的发展战略一、本学科发展现状及趋势作为我国七大基础学科之一的力学具有很强的基础性，又有广泛的应用性。力学的基础研究，不断深化和丰富人类对基本自然规律的认识，不断为其他学科的发展提供认识工具。目前，力学正在突破经典的力学概念和范畴，进入一个新的发展阶段，力学的物理内容在深化，力学在与其他学科交缘处迅速发展。力学的发展总趋势是：致力于力学界公认的几个基本现象和规律的研究，如湍流运动，固体介质的本构、实效理论，传统连续介质力学的改造，使之可以刻划非均匀、多尺度、宏微细观多层次。将继续以应用基础研究为重点，同时大力发展应用力学。力学学科通常有如下几个分支：一般力学、固体力学、流体力学及交叉学科，其研究前沿为：（1）一般力学 非线性动力学：有限维系统的分岔与混沌，运动稳定性：力学系统、控制系统、大系统、分布参数系统稳定性和鲁棒稳定性，多柔体系统动力学：刚体运动与柔体变形的耦合、柔体姿态稳定性等，随机振动，近代分析力学：“几何动力学理论”等。（2）固体力学 以非线性力学为核心的力学与数学的结合，以宏微细观力学为核心的力学与物理学的结合，岩土力学，实验固体力学，计算固体力学流固耦合问题。（3）流体力学 湍流，流动稳定性，混沌，水波动力学，涡动力学，复杂流场计算，多相流，非平衡流。（4）力学中的交叉学科 物理力学，电磁力学，爆炸力学，地球动力学生物力学，等等。作为力学的重要分支，固体力学兼具技术科学与基础科学的双重属性。虽然固体力学经过长期发展，在宏观力学上取得了一系列成果，形成了固体力学的近代理论。尽管固体力学已呈现出一个高度发达学科的某些特征，但仍有一些基本问题尚未解决，如固体本构理论在宏观连续介质层次上未能实现封闭，破坏的发生和传播机制并不很清楚，疲劳行为的机制远未得到阐明，有生命的固体与无生命的固体在本构响应的不同也远不清楚，等等。上述问题仅仅是固体力学尚未解决问题的极小部分，其学科进展是永无止境的。固体力学的发展趋势及发展动态是：（1）固体力学应用研究 工程技术的发展态势：固体力学与诸如土建、机械、航空航天等工程技术的紧密结合，固体力学的渗入和指导作用，材料科学与固体力学：强韧化原理，材料内部缺陷的演变机制，微机电系统：薄膜力学，微电子元器件的封装等，精细加工：微细观力学的定量研究，能源工程：减灾力学，反应堆结构力学，航空航天与交通工程：复合材料力学，耐撞性，老龄工程结构的安全评估：漏后断（LBB）准则，岩石力学与工程应用：流变学，分形、混沌，岩石固液耦合力学，土力学与工程英用：砂土力学行为。（2）固体力学学科研究 以非线性力学为核心的力学与数学的结合：引入非线性动力学的方法与概念，以宏微细观力学为核心的力学与物理学的结合：将力学引入细微观世界，使力学研究的层次和精确性上一个水平，岩土力学：流变、分形、混沌、渗流等，实验固体力学：测试设备、测试技术，图象处理等，计算固体力学：数值方法、计算力学软件、非线性计算、计算结构力学、结构优化等，流固耦合问题：非线性、屈曲等。二、本学科现状、地位及研究方向1、 本学科现状及在国内外同行业中的地位我院力学学科的发展经历了一个特殊的发展历程。随着力学师资力量的不断扩充和学力层次的不断提高，在弹塑性动力学、计算固体力学、实验力学、多刚体（柔体）动力学以及工程中的振动问题等方面进行了积极的探索和研究，并出现了一些理论和应用成果，如充液结构的屈曲分析、第二临界速度新的判别准则、高压容器失效、粘弹性问题、热传导问题的边界单元方法、高冲击损伤实验研究、惯性导航、减震器动态特性试验研究及数学建模等等。上述研究工作在各学科分支研究中已处于靠前位置，有的研究工作（如充液结构屈曲、粘弹性、高冲击损伤等）已处于本学科研究工作的前沿位置。但我院力学学科的整体水平尚有较大差距，某些方面还处于初期研究阶段，需要进一步加强。2、 本学科拟从事的研究方向（1）冲击动力学，（2）数值模拟与系统仿真，（3）冲击波效应，（4）柔体系统动力学，（5）高冲击侵彻，（6）减震器疲劳实验，（7）其它方向（冲击实验系统、力学反问题等）。三、“十一五”本学科拟上科研课题1、 充液结构的动力屈曲、应力波效应及尺寸效应：研究复杂结构充液和结构撞水的动力屈曲问题（理论及实验）、大能量高速冲击的应力波效应，大尺寸及小尺寸的尺寸效应等；研究成果将用于充液罐的撞击防护、弹箭撞水失效、飞行器水上迫降、微型结构传感器等方面。现有研究基础：充液圆柱壳冲击屈曲理论和数值模拟。2、 冷热压力加工中的力学反问题研究：研究冷热加工、成型过程中的弹塑性力学的反问题，结合优化理论研究实际工程问题。现有研究基础：焊接过程理论及数值计算等。3、 混凝土靶高速冲击侵彻过程的力学模型和计算机仿真：研究高速冲击时的精确力学模型，对侵彻过程进行有效计算机仿真；研究成果用于弹箭的侵彻效果分析。现有研究基础：弹箭测试系统、高冲击损伤实验（电路板冲击）。4、 高速冲击过程中应力波传播对动态测试系统的影响：研究高速冲击的应力波对测试系统的影响，对测试信号影响进行理论分析研究；研究成果用于动态测试系统的设计。现有研究基础：冲击应力波实验、应力波对动态测试系统的影响。5、 多柔体系统动力学的理论与应用：研究多柔体系统（刚体、变形体混合系统）的动力学理论及实用数值分析程序；研究成果用于机器人、卫星、各类飞行器的设计、控制等。现有研