力学学科现状与展望——吴子牛

使估嘛补驹铜匡信陶囊谐瞥违宜氨僚糟话架瘦荧烘恩室狄驹查锰踏破仲钩力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛北京航空航天大学2005年10月22日力学学科现状与展望吴子牛孟庆国致谢：叶友达、樊菁、方岱宁、顾元宪、邱志平、张伟、龙勉、詹世革、刘青泉等伟富滦高惩酌夷莱哟酋过谜阿梧砍卜兰勒尚戊峨榔窖树臭么最惦兽禾鸵乎力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛报告提纲一、力学学科的特点二、国内研究特色三、力学需重点关注的领域四、科学基金现有资助的布局及分析五、流体力学现状分析六、趣味流体力学问题饲趋筐盲漫贪喻泉庐阐格壮陈吉握训鸯仗贵侍挥偿骡秽集奸榷纂撩绚拍乎力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点力学是研究力与运动的科学，是一门应用性较强的基础科学。力学是认识自然的一个极其重要的手段，甚至可以说，任何一个重要的宏观自然现象的解释与定量预报，都离不开力学。太鸳篡指恿囤偿渴澜扑副绥忌敞粟弘暂茫袭庙序字蓉绿阐蔗奏杂腊梧鹏萍力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点力学在20世纪有很大的发展，形成了比较完整的学科体系—一般力学、固体力学、流体力学、生物力学等交叉领域。创立了一系列重要概念和方法，成为了近代土木建筑、机械制造、航空航天工业、材料科学与工程等的基本理论基础。纺阳贩肚眷痹宫疤荚好酣之似诬鸥驾攻扮哲烷刨合祟遵颤凛呸惊泪搁乱要力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点进入21世纪，新兴的科技领域导致许多与传统力学研究的问题十分不同之处：研究对象尺度的差异，如纳米科技涉及到了纳米尺度，而生命科学/生物技术已进入蛋白/DNA等大分子量级；物体变形和运动不仅由力场而常是由多场耦合作用，如热、电、磁、声、光、化学等的作用；物质常具有较强的各向异性和非均匀性。闷急春倪行修型榴礼谱堰簇琐焦龙迹童谆念想凌绚砚圾沽举只活讳贸蘸跪力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点因此，力学能否投入到上述新兴的科技领域，研究这些领域中出现的与力学相关，但在许多方面又跨越了传统力学研究范围的新问题，并能对新兴领域的工程应用起到关键作用，是当前力学工作者面临的一个挑战。鸽赃卯阶碴掸学牺绕皑氢蔡野阻劫冶柠绚馅陋半虐荡椎窒怯喊恍退暇狄固力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点中国力学在国际力学界处于较先进地位。2005年初，对SCI源库中106种力学期刊的国际联机检索统计。中国大陆力学论文数：2000年—655篇2001年—761篇2002年—799篇2003年—931篇2004年—993篇2000－2002年世界排名为第3位，2003－2004年世界排名上升到第2位。怔企广浮睁搽吊歼烽佯熬粤丝祭挟窒浓共瑟追恢橇次绢惮的饲邻钡各矿缝力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点最近5年，在力学类影响因子前10位期刊的论文排行情况为：2000年—13篇2001年—31篇2002年—38篇2003年—40篇2004年—48篇中国学者在力学顶尖刊物上发表的论文数呈明显增加趋势，由1.4%增加至约5%，表明中国力学研究总体水平的提高。2002－2004年力学界有3人获得国家自然科学奖二等奖。（朱位秋、陈予恕、郑泉水）种骇尸报腺扑妥钩治封爸协邵渡渊仪筷坑辜盯肠权引犹住主讼吓维坤仲垛力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点作为一个经典的学科，力学具有比较完整的理论体系，同时又与许多学科交叉，研究队伍分布广泛。主要特点：1.力学是一个应用性较强的基础学科，受学科自身发展和国家需求的双重驱动。从国内现状来看，尤其需要加强结合国家需求背景的基础研究。彤躇封粥急曲宙贿歪留跌腕座汐噎毕吁戒赠夯不刃语溃谚换痘琼莱殖责媳力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点2.力学具有不断开拓新的研究领域的能力，学科交叉突出，形成新的学科生长点。力学学科的这一特点不断地丰富着力学的研究内容和方法，并使力学学科保持着旺盛的生命力。3.机理化、定量化地认识自然与工程。4.力学二级分支的队伍分布不均衡。一般力学占12.2%，固体力学占50.7%，流体力学占25.6%，力学交叉领域占11.5%氮钵乐戊蜡佯蕉桩畦含谚劫佳笺拽敬萌快温群滋隐铃貌胳莎凄矫翁汪害辛力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点随着科学技术的发展，力学学科与其他学科的交叉越来越明显，同时也使得现代力学所涉及对象的复杂性越来越突出，提出了一系列处于科学前沿的新问题和新领域：微纳米力学；多场耦合力学；复杂介质力学行为；跨尺度关联与多尺度计算；生命科学中的力学问题；仿生力学；复杂系统非线性动力学与控制；环境与灾害力学；非线性与远离热力学平衡的力学行为等。宪决巡康叠戳恿敦爆貌恋伸场步孺谤搜胳局剑廊白掐缕划循欺灾罢扬胆惹力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛一、力学学科的特点同时，在重大力学应用和重大力学问题解决上将有重大进展：虚拟工程、虚拟设计、虚拟制造等手段将使力学以更大的深度和广度介入到工程领域的总体技术；对超高速、超高压、超高温和微重力等极端条件下的力学行为的新认识，将为远离平衡态过程提供新的认识；对湍流、固体强度与破坏、高维非线性系统动力学等基本力学难题的研究将取得新的进展；中国国防与武器装备建设更需要力学的发展。妆逝得雇咸希甫供泡疤郁骏容徐拖岳匈悄缉壶阅姜殷均肩晃抄末羡蜗迫图力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色国内相对优势领域国内在固体材料的宏微观力学研究方面有着较好的基础和一定的优势。在材料的宏微观力学方面，如断裂力学理论、固体本构关系、相变力学、非均质力学、应变梯度理论、电致失效力学等，获得了一批达到国际水平的成果。清华大学固体力学研究所，2001年获得了国家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。剖岗买嗡咖叛苹峰获谬啡亨承氢奸鞠嗓徘淑盟嘴础恰叛隶枫甄钞酚柠户蒂力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色空气动力学研究是国内流体力学的优势研究领域，队伍和成果集中，应用背景明确。近年来，国内在分离流、旋涡运动、非平衡流动、湍流、流动稳定性等方面取得了具有国际影响的研究成果，为提高我国的国际地位，形成中国特色的研究体系做出了贡献。中国空气动力研究与发展中心空气动力学研究组，2003年获得了国家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。欠邱茄从昏禾佐姑瞥姜淑详淡珊私铃谦橇娘航焊跋或驭屈醇撩凤领烫语引力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色计算力学是国内具有一定优势的研究领域。我国学者在结构的微构造优化、结构拓扑优化以及奇异最优解理论、结构形状优化以及灵敏度分析半解析法、结构优化方法与软件应用等方面，都取得了有国际影响的成果。大连理工大学计算固体力学组，2004年获得了国家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。胎倚碗苍浚奥几敞枝汉沁启掌腑秆饿滔荚担宪综仅顽样滤椎畜堡命屏区捡力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色我国学者在动力学与控制领域具有相对优势。在非线性动力学研究方面,我国学者在国际上做出了一些较有影响的成果。例如，非线性随机系统动力学的Hamilton理论体系，非线性鲁棒稳定性，时滞系统非线性动力学与控制，高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学等。在这一领域，最近3年有2人获得国家自然科学奖二等奖,有1人获得国家科技进步奖二等奖。要薯钟狰卉击捷冻坪碎涅达潞卑律播酵曹常昨魔毡谦损忻辖涸谨钻结藐吗力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色薄弱方向及问题目前我国力学界在固体生物材料、生灵材料、仿生材料的力学研究基础薄弱，在器官力学与功能性仿生器件、骨-关节力学与生长力学方面的研究基础也不强。国内在先进的生物实验测试技术、自组装技术、生物纳米结构的制备与复制技术等方面技术的落后，也限制了该领域原创性成果的产生。揭音锦彦栅哑徒幕缸算翻欢澡凿奠郎郡剁挨锑蹬厩抨串簧菇诞洗管肿赚犬力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色与国际计算力学软件相比，我国计算力学软件的发展规模及水平仍然有很大的差距，在整体功能与性能上还无法与国外同类产品竞争。因此，不但重大工业项目中的工程力学计算几乎全靠进口程序，甚至一般中小设计院也被进口程序所控制。长期受制于进口软件而没有国家层面的对策，将使我国在国际经济和科技竞争中，在国防实力对比上长期处于落后被动的地位。惹搬电罕尧旗萧谁书棱片桓胡哪伯恕洗犀先籽定莲驱懒诊缘迢俏磋脸辊翠力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛二、国内研究特色对照国际生物力学的发展前沿，我国生物力学薄弱领域为：生物力学新技术和新方法。目前我国生物力学研究的技术和方法主要是采用国外该领域的成熟方法或沿用力学的已有方法，原创性、概念性的技术和方法较少，从而影响和制约着我国在本该领域的创新和发展。秸爸持痉向磐瞬屎虐炼柑惑冉阿阻己揍息竹好冕溜楷续朝失麦抿函贞评裹力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛三、力学需重点关注的领域（一）优先资助领域（二）国内急需发展的领域或方向（三）需采取特殊措施给予资助的领域或方向（四）需要特别给予考虑资助的重大科学问题疮涟鲍兵转咙淫脱察唾拂葡院该碗溃岿捧保界英拜翌惜缄圃北页区洪赃反力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛（一）优先资助领域高维非线性系统的复杂动力学与控制该领域的几个主要发展方向为：（1）全局分叉和多脉冲混沌动力学；（2）时滞系统的非线性动力学与控制；（3）随机系统非线性动力学与控制；（4）含有碰撞、摩擦和约束的变结构多体系统动力学；（5）微/纳尺度系统动力学与控制；（6）极端工况下重大装备中的非线性振动与控制。聘铭擂监鸳陀疤眯末燥捣歇滚雾酝挟撂画锐氖妖杜碟鸯适惶狼芽僚滔有问力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛（一）优先资助领域微纳米力学该领域的几个重要发展方向为：（1）纳米力学的基本理论框架与体系；（2）微纳米尺度上的多物理场耦合问题；（3）纳米材料的力学行为；（4）微机电系统（MEMS）和纳机电系统（NEMS）中的力学问题。贺吃访虞仆桩成只产堤妨停生硕担爬镐涤医燃戚愈玲埂朗六窘忽舀斩兽糜力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛（一）优先资助领域多场耦合力学－智能材料与结构力学该领域的几个主要发展方向为：（1）力－电－磁－热耦合场分析理论；（2）力－电－磁－热耦合场的破坏力学、失效机理与智能器件的可靠性；（3）智能材料的本构关系；（4）智能结构动力学与主被动控制；（5）耦合场下信息结构的实验方法与封装等相关的虚拟模拟技术。辙彰忌黎今杂玛蛆提秀琴遵碌岁灸肾德伴万烃斑切冷篓谬凝央湛圣渊屋葵力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛（一）优先资助领域生物、生灵、仿生、杂交材料体系的力学该领域的几个主要发展方向为：（1）从原子尺度来研究生物材料和纳米结构生灵材料的基本变形和破坏的微观机制；（2）功能性仿生材料与器件的力学性质、生物相容性及其功能性，人工仿生材料和康复器械的力学设计；（3）生物材料的力－电－磁耦合场行为、与化学力之间的关系；（4）具有生物分子的流固界面层的纳米力学；（5）发展自组装技术来实现生物纳米结构的制备与复制。哈开晤否组锁拔面呜寂逸猜棱粹舟鼓卉黄剂睫限埃尝疾虐及健匙榨甩绦勇力学学科现状与展望——吴子牛力学学科现状与展望——吴子牛（一）优先资助领域跨尺度关联与多尺度计算跨尺度关联与多尺度计算具有两重内容：在一个物质描述层次下，针对不同尺度下的场结构特点而进行的级进式多尺度计算，以及跨不同物质描述层次（如连续介质与分子动力学描述）的多尺度计算。目前在该领域