序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇固體力學(xué)研究方向范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號：TB121 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1緒論

工程力學(xué)是20世紀(jì)50年代末出現(xiàn)的。首先提出這一名稱并對這個學(xué)科做了開創(chuàng)性工作的是中國學(xué)者錢學(xué)森。

在20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了一些極端條件下的工程技術(shù)問題，所涉及的溫度高達(dá)幾千度到幾百萬度，壓力達(dá)幾萬到幾百萬大氣壓，應(yīng)變率達(dá)百萬分之一～億分之一秒等。在這樣的條件下，介質(zhì)和材料的性質(zhì)很難用實(shí)驗(yàn)方法來直接測定。為了減少耗時(shí)費(fèi)錢的實(shí)驗(yàn)工作，需要用微觀分析的方法闡明介質(zhì)和材料的性質(zhì)；在一些力學(xué)問題中，出現(xiàn)了特征尺度與微觀結(jié)構(gòu)的特征尺度可比擬的情況，因而必須從微觀結(jié)構(gòu)分析入手處理宏觀問題；出現(xiàn)一些遠(yuǎn)離平衡態(tài)的力學(xué)問題，必須從微觀分析出發(fā)，以求了解耗散過程的高階項(xiàng)；由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現(xiàn)，要求尋找一種從微觀理論出發(fā)合成具有特殊性能材料的“配方”或預(yù)見新型材料力學(xué)性能的計(jì)算方法。在這樣的背景條件下，促使了工程力學(xué)的建立。工程力學(xué)之所以出現(xiàn)，一方面是迫切要求能有一種有效地手段，預(yù)知介質(zhì)和材料在極端條件下的性質(zhì)及其隨狀態(tài)參量變化的規(guī)律；另一方面是近代科學(xué)的發(fā)展，特別是原子分子物理和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立和發(fā)展，物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動規(guī)律已經(jīng)比較清楚，為從微觀狀態(tài)推算出宏觀特性提供了基礎(chǔ)和可能。

總的來說，工程力學(xué)具有現(xiàn)代工程與理論相結(jié)合的特點(diǎn)，有很大的知識面和靈活性，對國家現(xiàn)代化建設(shè)具有重大意義。

2工程力學(xué)的發(fā)展

2.1工程力學(xué)的特點(diǎn)

工程力學(xué)雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關(guān)老學(xué)科的地方較多，但作為力學(xué)的一個新分支，確有一些獨(dú)具的特點(diǎn)。工程力學(xué)著重于分析問題的機(jī)理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進(jìn)行機(jī)理分析而感到資料不夠時(shí)，才求助于新的實(shí)驗(yàn)。

工程力學(xué)注重從微觀到宏觀，以往的技術(shù)科學(xué)和絕大多數(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學(xué)則建立在近代物理和近代化學(xué)成就之上，運(yùn)用這些成就，建立起物質(zhì)宏觀性質(zhì)的微觀理論，這也是工程力學(xué)建立的主導(dǎo)思想和根本目的。

雖然工程力學(xué)引用了近代物理和近代化學(xué)的許多結(jié)果，但它并不完全是統(tǒng)計(jì)物理或者物理化學(xué)的一個分支，因?yàn)闊o論是近代物理還是近代化學(xué)，都不能完全解決工程技術(shù)里所提出的各種具體問題。工程力學(xué)所面臨的問題往往要比基礎(chǔ)學(xué)科里所提出的問題復(fù)雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學(xué)科的成就，而必須盡可能結(jié)合實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用多學(xué)科的成果。

2.2研究內(nèi)容和方向

工程力學(xué)主要研究平衡現(xiàn)象，如氣體、液體、固體的狀態(tài)方程，各種熱力學(xué)平衡性質(zhì)和化學(xué)平衡的研究等。對于這類問題，工程力學(xué)主要借助統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法。

工程力學(xué)的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質(zhì)，研究氣體在高溫下的熱力學(xué)平衡性質(zhì)（包括狀態(tài)方程）、輸運(yùn)性質(zhì)、輻射性質(zhì)以及與各種動力學(xué)過程有關(guān)的弛豫現(xiàn)象；稠密流體性質(zhì)，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學(xué)平衡性質(zhì)（包括狀態(tài)方程）、輸運(yùn)性質(zhì)以及相變行為等；固體材料性質(zhì)，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強(qiáng)度以及本構(gòu)關(guān)系等。

工程力學(xué)研究方向主要有：非線性力學(xué)與工程、工程穩(wěn)定性分析及控制技術(shù)、應(yīng)力與變形測量理論和破壞檢測技術(shù)、數(shù)值分析方法與工程應(yīng)用、工程材料物理力學(xué)性質(zhì)、工程動力學(xué)與爆破。

3工程力學(xué)的應(yīng)用

3.1材料力學(xué)

材料力學(xué)在生活中的應(yīng)用十分廣泛。大到機(jī)械中的各種機(jī)器，建筑中的各個結(jié)構(gòu)，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學(xué)就顯得尤為重要。

生活中機(jī)械常用的連接件，如鉚釘、鍵、銷釘、螺栓等的變形屬于剪切變形，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮其剪切應(yīng)力。汽車的傳動軸、轉(zhuǎn)向軸、水輪機(jī)的主軸等發(fā)生的變形屬于扭轉(zhuǎn)變形?；疖囕S、起重機(jī)大梁的變形均屬于彎曲變形。有些桿件在設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)考慮幾個方面的變形，如車床主軸工作時(shí)同時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)、彎曲及壓縮三種基本變形；鉆床立柱同時(shí)發(fā)生拉伸與彎曲兩種變形。

利用材料力學(xué)中卸載與在加載規(guī)律得出冷作硬化現(xiàn)象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發(fā)生困難，且易產(chǎn)生裂紋，這時(shí)應(yīng)采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應(yīng)。

3.2固體力學(xué)

自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學(xué)問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學(xué)有關(guān)?，F(xiàn)代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應(yīng)堆以及日用家具，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都應(yīng)用了固體力學(xué)的原理。

篇（2）

中圖分類號:U270.1; U260.16; TB115

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Numerical simulation on aerodynamic noise of

power collection equipment for high-speed trains

YANG Fan, ZHENG Bailin, HE Pengfei

(Institute of Applied Mechanics, Tongji Univ., Shanghai 200092, China)

Abstract: As to the issues that the aerodynamic noise produced by the power collection equipment of high-speed trains becomes significant as the speed increase of railway, a current-guide cover is introduced into the power collection equipment, and the flow field and the aerodynamic noise of the power collection equipment are numerically simulated and analyzed using FLUENT. The flow field is calculated by the steady-state Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) method and the boundary layer noise source model is selected for the acoustic model. The computational results indicate that the design of the current-guide cover is very important. A good design can make it well lead the airflow and decrease the aerodynamic noise produced by the power collection equipment.

Key words: high-speed train; power collection equipment; current-guide cover; aerodynamic noise; numerical simulation; FLUENT

な嶄迦掌:2009-06-23 修回日期:2009-09-13

作者簡介: 楊 帆(1984―),男,吉林長春人,碩士研究生,研究方向?yàn)楣腆w力學(xué),(E-mail);

鄭百林(1966―),男,陜西岐山人,教授, 博士, 研究方向?yàn)閺?fù)合材料力學(xué)與數(shù)值模擬,(E-mail)0 引 言

2007年4月18日,中國鐵路進(jìn)行第6次大提速,提速后的列車運(yùn)行時(shí)速達(dá)200 km,部分區(qū)段時(shí)速達(dá)到250 km;2008年4月18日,舉世矚目的京滬高速鐵路全線開工建設(shè),這是目前世界上線路最長、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路項(xiàng)目;2008年8月1日,時(shí)速350 km的京津城際鐵路開通運(yùn)營,中國鐵路從此開啟“風(fēng)時(shí)代”.隨著列車速度的提升,噪聲污染問題愈加突出,集電部的空氣動力噪聲增長迅速,遠(yuǎn)高于其他噪聲增長幅度,這是因?yàn)榭諝鈩恿υ肼暸c速度的6次方成正比,而其他噪聲與速度的2次方或3次方成正比.[1]噪聲既是影響列車舒適性的重要指標(biāo),也是環(huán)境污染的重要公害之一,隨著我國鐵路的飛速發(fā)展,對高速列車氣動噪聲的研究將變得更有意義.

氣動噪聲的數(shù)值模擬始于20世紀(jì)90年代,雖然起步較晚,但隨著計(jì)算流體力學(xué)的迅速發(fā)展而取得許多進(jìn)展.國內(nèi)很多學(xué)者采用數(shù)值模擬的方法計(jì)算車輛周圍瞬態(tài)流場,通過計(jì)算流場的瞬態(tài)壓力直接計(jì)算氣動噪聲[2-3]或者導(dǎo)入聲學(xué)軟件中進(jìn)行求解[4].然而,對于比較復(fù)雜的模型,計(jì)算瞬態(tài)流場存在一定困難,網(wǎng)格質(zhì)量要求較高,計(jì)算時(shí)間過長.穩(wěn)態(tài)雷諾平均納維斯托克斯(Reynolds Averaged Navier-Strokes,RANS)方法[5]

篇（3）

福建省力學(xué)學(xué)科在廣大的省內(nèi)力學(xué)工作者長期不懈努力下，通過與國內(nèi)外同行廣泛交流、相互學(xué)習(xí)，以及不斷從國內(nèi)外引進(jìn)優(yōu)秀力學(xué)人才，近十年來取得不少成果。目前，雖然總體上在國內(nèi)還無法處于先進(jìn)行列，但在某些領(lǐng)域的一些研究成果達(dá)到了國內(nèi)甚至國際先進(jìn)水準(zhǔn)，國內(nèi)影響也日益增加。但是，福建畢竟是力學(xué)小省，從事力學(xué)研究的隊(duì)伍很小，真正從事力學(xué)理論、基礎(chǔ)研究的人才更少。迄今，我省高校還沒有設(shè)置力學(xué)專業(yè)，更沒有力學(xué)或航空航天學(xué)院。正因?yàn)槲覀儧]有強(qiáng)大的力學(xué)研究隊(duì)伍，我們的研究成果不夠系統(tǒng)，也無法形成國內(nèi)外影響力大的研究團(tuán)隊(duì)。力學(xué)是目前世界上發(fā)展非?？斓囊粋€學(xué)科，是眾多工程技術(shù)的基礎(chǔ)，其研究成果被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的航天航空技術(shù)、艦船技術(shù)、兵器技術(shù)、尖端的建筑領(lǐng)域、車輛技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、高速精密機(jī)床、電子技術(shù)、防震救災(zāi)等等。力學(xué)學(xué)科強(qiáng)的省份，其工程技術(shù)各個領(lǐng)域普遍也強(qiáng)。由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限，福建省同其他一些省市一樣，對力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科重視不夠，導(dǎo)致工程技術(shù)人才隊(duì)伍總體素質(zhì)不是很高，研究后勁不足。除了高層建筑、大型橋梁、水庫等事關(guān)國計(jì)民生的大項(xiàng)目外，很少見到生產(chǎn)企業(yè)借助力學(xué)尋找疑難問題的答案，或開發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。為此，總結(jié)力學(xué)學(xué)科發(fā)展，不僅僅是有助于本學(xué)科更快更好的發(fā)展，更重要的是促進(jìn)力學(xué)對工業(yè)進(jìn)步的推動作用。此外，還可以幫助年輕的力學(xué)工作者、力學(xué)愛好者，以及政府有關(guān)部門，更快更好了解我省乃至全世界力學(xué)發(fā)展動態(tài)、應(yīng)用與存在的問題，促進(jìn)力學(xué)人才隊(duì)伍的發(fā)展壯大。雖然我省力學(xué)人才數(shù)量與培養(yǎng)機(jī)制在國內(nèi)處于劣勢，然而，力學(xué)學(xué)科也同其他學(xué)科一樣， 有能力、也期待在海西建設(shè)中發(fā)揮更大的作用、得到更快的發(fā)展。

目前，我省力學(xué)學(xué)科研究領(lǐng)域主要集中固體力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、機(jī)械動力學(xué)與控制、細(xì)觀力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面。研究內(nèi)容既有理論方面的，也有許多工程實(shí)際應(yīng)用的，還有關(guān)于力學(xué)教育的。本學(xué)科報(bào)告將根據(jù)上述7個領(lǐng)域展開。

1固體力學(xué)

固體力學(xué)研究變形固體在外界因素（如載荷、溫度、濕度等）作用下受力、變形、流動、斷裂等。包括桿件及理想彈性體變形和破壞；變形固體塑性變形與外力的關(guān)系；細(xì)長桿穩(wěn)定性理論；桿系結(jié)構(gòu)、薄板殼以及它們的組合體；裂紋尖端應(yīng)力場、應(yīng)變場以及裂紋擴(kuò)展規(guī)律。復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能、變形規(guī)律和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。固體力學(xué)不但促進(jìn)了近代土木建筑、機(jī)械制造和航空航天等工業(yè)的進(jìn)步和繁榮，而且為廣泛的自然科學(xué)提供了范例或理論基礎(chǔ)[1-2]。大到橋梁、航天航空器、核動力結(jié)構(gòu)，小到計(jì)算機(jī)芯片、生物組織以及近年來高速發(fā)展的微/納米機(jī)械等都需要借助固體力學(xué)理論和方法。

1.1 我省固體力學(xué)研究現(xiàn)狀

1.1.1 斷裂與疲勞方向

通過三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，分別跟蹤監(jiān)測了40Cr鋼及它的兩種表面處理試樣疲勞損傷過程，得出了40Cr鋼經(jīng)過兩種表面處理對其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結(jié)果，提出了對疲勞裂紋萌生壽命測量的一種新方法[3]。根據(jù)材料對稱循環(huán)持久極限和靜載強(qiáng)度極限，導(dǎo)出任意循環(huán)特征下材料持久極限的估算公式。通過非線性有限元方法對橡膠―鋼球支座的橡膠層與鋼球粘結(jié)界面上及橡膠中間層在扭轉(zhuǎn)載荷作用下存在中心裂紋和環(huán)形邊緣裂紋的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出撕裂能與裂紋尺寸、載荷和橡膠層厚度的關(guān)系曲線[4]。針對抽油機(jī)井常用油管在循環(huán)載荷作用下的疲勞斷裂問題進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)測油管載荷譜與應(yīng)變譜的基礎(chǔ)上應(yīng)用彈塑性有限元法計(jì)算油管螺紋內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場，并進(jìn)行了有關(guān)的疲勞實(shí)驗(yàn)，以得到油管的疲勞強(qiáng)度。

* 第一執(zhí)筆人：嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動與電子控制研究所所長、教授。

1.1.2 板殼、薄壁桿件及復(fù)合材料方向

利用群論方法提出周期區(qū)域的分片正交多項(xiàng)式連續(xù)函數(shù)，在周期區(qū)域內(nèi)利用正交分片多項(xiàng)式逼近位移函數(shù)可以大大地降低計(jì)算量[5]。推導(dǎo)了一般各向異性板彎曲的積分方程，運(yùn)用加權(quán)殘數(shù)配點(diǎn)法求解了正交各向異性板彎曲的積分方程。提出了兩種新的近似基本解加權(quán)雙三角級數(shù)廣義各向同性板解析形式的基本解和加權(quán)雙三角級數(shù)的疊加。根據(jù)Timoshenko幾何變形假設(shè)和Boltzmann疊加原理，推導(dǎo)出控制損傷粘彈性Timoshenko中厚板的非線性動力方程以及簡化的Galerkin截?cái)喾匠探M;然后利用非線性動力系統(tǒng)中的數(shù)值方法求解了簡化方程組[6]。假設(shè)翹曲位移及切向位移的分布函數(shù)，考慮剪切變形的影響，利用最小勢能原理建立了單位均布畸變荷載作用下的薄壁桿件畸變角微分方程[7]。采用一般解法對該畸變角微分方程進(jìn)行求解，并推導(dǎo)求解的初參數(shù)法。采用加權(quán)余量法提出一個簡支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計(jì)算公式；利用這個式子算出的值與試驗(yàn)結(jié)果以及其它數(shù)值方法等得到的結(jié)果吻合得很好，說明文獻(xiàn)[7]提出的公式能迅速、有效地計(jì)算薄壁桿件的橫向臨界荷載。以均布荷載下的拋物線鋼管拱為研究對象，在考慮雙重非線性的有限元分析基礎(chǔ)上，提出純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計(jì)算的等效柱法[8]。提出了基于桿件連續(xù)分布的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果不僅更接近理論解，而且克服了理論解的非均勻各向異性材料的制造困難，也完全避免了各種數(shù)值拓?fù)鋬?yōu)化普遍具有的數(shù)值不穩(wěn)定問題[9]。

1.1.3 彈性動力學(xué)方向

分析了一般粘彈結(jié)構(gòu)特征值問題的特點(diǎn)，建立了一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析方法。與粘彈結(jié)構(gòu)已有的模態(tài)分析方法相比，該方法通用于更一般的粘彈結(jié)構(gòu)，在形式上不涉及粘彈本構(gòu)關(guān)系項(xiàng)，并只涉及一種模態(tài)向量[10]。導(dǎo)出了時(shí)間步長內(nèi)計(jì)算擾動的確定方法，并進(jìn)一步采用同步計(jì)算消除計(jì)算擾動效應(yīng)和后續(xù)步計(jì)算消除計(jì)算擾動效應(yīng)，兩種途徑抵消其不利影響?；贒istorted-Born Iterative方法，提出了一種求解彈性波強(qiáng)非線性逆散射問題的迭代方法。在數(shù)值模擬運(yùn)算時(shí)利用矩陣法進(jìn)行離散處理，并采用正則化原理避免求解病態(tài)矩陣方程。應(yīng)用多重尺度法推得從平方非線性振動系統(tǒng)勢能井逃逸的時(shí)間。近似勢能法用于克服非線性帶來的困難。推導(dǎo)了系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)方程。分析表明，結(jié)合系統(tǒng)動量及動量矩守恒關(guān)系得到的系統(tǒng)廣義Jacobi關(guān)系為系統(tǒng)慣性參數(shù)的非線性函數(shù)。證明了借助于增廣變量法可以將增廣廣義Jacobi矩陣表示為一組適當(dāng)選擇的慣性參數(shù)的線性函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)參數(shù)未知時(shí)由空間機(jī)械臂末端慣性空間期望軌跡產(chǎn)生機(jī)械臂關(guān)節(jié)鉸期望角速度、角加速度的增廣自適應(yīng)控制算法。在高速公路剛架拱實(shí)橋動測及單車荷載作用研究基礎(chǔ)上，建立多車荷載激振模型，發(fā)展了研究剛架拱橋車激共振特性的可視化仿真方法，探討剛架拱橋在高速多車荷載作用下的共振條件，分析車距、車速和車數(shù)對豎向瞬態(tài)振動峰值的影響，編制運(yùn)行多車荷載下振動仿真分析可視化程序。提出了基于壓力傳感器的汽車重心實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)理的力學(xué)模型。利用該模型能實(shí)時(shí)監(jiān)測汽車的整車重量、重心位置，提供安全裝載和安全車速監(jiān)測與報(bào)警，可為汽車安全系統(tǒng)提供可靠的重心計(jì)算力學(xué)模型，為研制汽車重心實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)提供了必要參數(shù)與依據(jù)。論述數(shù)值計(jì)算中新的小波基無單元方法，即用小波基函數(shù)取代傳統(tǒng)無單元方法中的冪級數(shù)基之后，使無單元法具有了小波變換的局域化和多分辨率等優(yōu)良特性，并能有效地克服有限單元法的網(wǎng)格敏感性和單元之間應(yīng)力不連續(xù)現(xiàn)象，從而不但拓展和豐富了無單元法的理論內(nèi)容，也為其工程應(yīng)用開辟了新的途徑[11]。

1.1.4 工程應(yīng)用

推導(dǎo)了T型截面梁的彎矩-軸力-曲率關(guān)系，提出了分析大偏心體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量和梁彎曲性能的通用方法。比較荷載作用前后，轉(zhuǎn)向座和錨具的變形差，計(jì)算出體外筋的應(yīng)變和應(yīng)力。因此這一方法考慮了體外筋的變形協(xié)調(diào)條件，同時(shí)自動地考慮了體外筋偏心距的損失。以B樣條函數(shù)結(jié)合配點(diǎn)法直接求解框剪間有限個作用力與力矩，導(dǎo)出的遞推公式對任意水平荷載可直接應(yīng)用。采用動力特解邊界元法在時(shí)域內(nèi)求解壩-水-地基動力相互作用問題特性，研究了壩體、地基和系統(tǒng)阻尼對壩體的動力特性、動水壓力、動力放大系數(shù)及穩(wěn)定系數(shù)的影響。提出了一種求解柔性多體系統(tǒng)控制方程數(shù)值方法，在每一時(shí)間步，利用Newmark-β直接積分法計(jì)算迭代初值，基于控制方程及約束方程的泰勒展開，推導(dǎo)出Newton-Raphson迭代公式，對位移及拉格朗日乘子進(jìn)行修正。引用Blajer提出的違約修正方法對數(shù)值積分過程中約束方程的違約進(jìn)行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撐參數(shù)優(yōu)化的一種新的數(shù)學(xué)模型，在給定的幾條地震波作用下，在滿足框架的規(guī)范層間位移角限值要求下，框架各層安裝的耗能支撐剛度之和最小，從而實(shí)現(xiàn)安裝較少的耗能裝置而能達(dá)到相同的抗震要求[16]。

1.2 與國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的對比與不足

整體上，我省還沒有建立起幾個系統(tǒng)、穩(wěn)定的固體力學(xué)研究方向。與國內(nèi)外比較尚處于相對落后的研究水平。許多研究領(lǐng)域尚處于空白。系統(tǒng)性、原創(chuàng)性研究成果就更少了。

1.3 國內(nèi)外固體力學(xué)發(fā)展趨勢預(yù)測

固體力學(xué)的研究對象向跨尺度和復(fù)雜性方向發(fā)展；研究手段以跨學(xué)科、交叉性和系統(tǒng)性為特色。 其基本理論以研究力與熱、電、磁、聲、光、化學(xué)及生命領(lǐng)域的相互作用，實(shí)現(xiàn)從原子、分子的微觀結(jié)構(gòu)到納米結(jié)構(gòu)、細(xì)觀顯微結(jié)構(gòu)，直至宏觀結(jié)構(gòu)的多尺度關(guān)聯(lián)理論框架的建立。固體力學(xué)可以將地震、邊坡失穩(wěn)、泥石流、礦井崩塌等自然災(zāi)害提煉成為具有群體缺陷、裂紋和裂隙的不連續(xù)、非均勻介質(zhì)的力學(xué)演化過程，預(yù)測和防范突發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。固體力學(xué)在陸地和海洋石油勘探采集和輸運(yùn)、核電技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)、高壩技術(shù)和高功率水力發(fā)電技術(shù)、大型工程結(jié)構(gòu)的選址等重大工程中也將發(fā)揮愈來愈重要的作用。集傳感功能和驅(qū)動功能為一體的智能材料和結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著許多與傳統(tǒng)領(lǐng)域不同的力學(xué)問題。新型材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學(xué)，包括力－電－磁－熱耦合場基礎(chǔ)理論與體系、破壞理論、智能結(jié)構(gòu)性能等是固體力學(xué)領(lǐng)域充滿生機(jī)的研究方向。 利用生物學(xué)和生物技術(shù)來設(shè)計(jì)材料與器件將極大地沖擊整個工程界、生物界和醫(yī)學(xué)界。

1.4 我省固體力學(xué)發(fā)展對策

目前普遍強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用的大社會背景對力學(xué)這門基礎(chǔ)性學(xué)科的發(fā)展是極為不利的。鼓勵自由探索，促進(jìn)系統(tǒng)性、原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性的研究工作是促進(jìn)力學(xué)學(xué)科發(fā)展的最重要基礎(chǔ)工作。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）固體力學(xué)作為影響廣泛的重要基礎(chǔ)學(xué)科，需要長期、穩(wěn)定地投入。自由探索和基礎(chǔ)研究是科學(xué)新思想、新理論和新方法的重要源泉。需要以全面發(fā)展的觀點(diǎn)長期穩(wěn)定地處理好基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程需求的關(guān)系，營造在各方面都鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境。

（2）人才培養(yǎng)，特別是充分發(fā)揮優(yōu)秀人才作用是力學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要源泉。建立有利于人才培養(yǎng)的長期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評價(jià)體系，力學(xué)學(xué)科的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)尤其要避免急功近利。各高校在力學(xué)學(xué)科的建設(shè)上不能以其能否直接解決工程實(shí)際問題為取舍的依據(jù)，而要以現(xiàn)有人才和研究基礎(chǔ)為依據(jù)。穩(wěn)定、扎實(shí)的力學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)可以直接惠及眾多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

（3）從固體力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及國家需求來看，目前的重要科學(xué)問題和前沿領(lǐng)域主要有：微納米力學(xué)、多尺度力學(xué)與跨尺度關(guān)聯(lián)和計(jì)算、新材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學(xué)、生物材料與仿生材料力學(xué)、科學(xué)與工程計(jì)算與軟件、儀器設(shè)備研制及實(shí)驗(yàn)力學(xué)新技術(shù)與新表征方法。國家建設(shè)需求的重要支撐點(diǎn)和應(yīng)用發(fā)展方向主要有：固體強(qiáng)度與破壞力學(xué)、計(jì)算力學(xué)軟件、固體力學(xué)在國家安全以及航空航天工程中的應(yīng)用、大型工程結(jié)構(gòu)與工業(yè)裝備的力學(xué)問題、爆炸與沖擊力學(xué)、環(huán)境與災(zāi)害關(guān)鍵力學(xué)問題等。

2流體力學(xué)

2.1 計(jì)算流體力學(xué)

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，它主要研究流體的運(yùn)動以及流體和其它介質(zhì)間相互作用和流動的規(guī)律。流體涉及面廣，它可以是氣、水，也可以是油或其它流變物質(zhì)。流體力學(xué)在氣象、水文、石油勘探、船舶、飛行器和工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。流體力學(xué)數(shù)學(xué)上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各種變化。

空氣動力學(xué)是流體力學(xué)針對空氣運(yùn)動問題的一個分支，也是流體力學(xué)研究的一個主要內(nèi)容。20世紀(jì)初，飛機(jī)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了空氣動力學(xué)的發(fā)展。航空器的研究需要了解飛行器周圍的壓力分布、飛行器的受力狀況和阻力等問題，這就促進(jìn)了流體力學(xué)在實(shí)驗(yàn)和理論分析方面的發(fā)展。20世紀(jì)中后期，流體力學(xué)開始和其他學(xué)科互相交叉和滲透，形成了新的交學(xué)科，如物理-化學(xué)流體動力學(xué)、磁流體力學(xué)等。

流體力學(xué)研究的手段主要有三：實(shí)驗(yàn)，理論分析，數(shù)值計(jì)算。理論分析是根據(jù)流體力學(xué)基本方程，通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，得出各種定量和定性結(jié)果。由于流體運(yùn)動的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)方法在流體力學(xué)中占有重要的地位?，F(xiàn)代流體力學(xué)就是在純理論的古典流體力學(xué)與偏重實(shí)驗(yàn)的古典水力學(xué)結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來的。實(shí)驗(yàn)對于驗(yàn)證流體運(yùn)動的基本規(guī)律，測定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，解釋物理現(xiàn)象均有重要意義。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種高效計(jì)算方法的發(fā)展，使許多原來無法用理論分析或?qū)嶒?yàn)研究的復(fù)雜流體問題有了求得數(shù)值解的可能性，形成了“計(jì)算流體力學(xué)”學(xué)科。從20世紀(jì)60年代起，在飛行器和其它相關(guān)工程的設(shè)計(jì)中，開始大量采用數(shù)值模擬，使得數(shù)值模擬成為與實(shí)驗(yàn)和理論分析相輔相成的一個重要研究手段，并正在成為流體力學(xué)的主要發(fā)展方向。數(shù)值模擬方法特點(diǎn)如下：

①給出流體運(yùn)動區(qū)域內(nèi)的離散解，而不是一般理論分析方法所關(guān)注的解析解；

②它的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，因?yàn)閺?fù)雜的流動問題要求大計(jì)算量的運(yùn)算；

③若物理問題的數(shù)學(xué)模型是正確的，則可在較廣泛的流動參數(shù)（如馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、氣體性質(zhì)、模型尺度等）范圍內(nèi)研究流體力學(xué)問題，且能給出流場參數(shù)的定量結(jié)果。

廈門大學(xué)在計(jì)算流體力學(xué)學(xué)科開展了多方面的研究，其主要研究力量分布在數(shù)學(xué)、海洋、化學(xué)、材料、物理機(jī)電等院系，并建立了多套高水平的大型計(jì)算服務(wù)器。特別值得一提的工作是：數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院在可壓和不可壓粘性流體數(shù)學(xué)模型的理論探索和高階數(shù)值模擬的研究中取得了具有國際水平的成果，豐富和發(fā)展了下面幾個重要方法:

2.1.1 譜方法（Spectral method）[17-19]。該方法是一類高階方法，它利用整體高階多項(xiàng)式逼近偏微分方程的解。它主要有兩種形式：從弱形式出發(fā)的Galerkin譜方法和從強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法，它們都可以認(rèn)為是加權(quán)殘差法的特殊形式。其中配點(diǎn)方法更像差分法，它要求在配置點(diǎn)上滿足原方程，與差分法不同的是：它用高階多項(xiàng)式的準(zhǔn)確求導(dǎo)代替了導(dǎo)數(shù)的差分逼近。Galerkin譜方法與有限元方法在原理上類似，都是先將偏微分方程定解問題轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的變分形式，然后通過試探函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的選取來逼近解，它們的主要不同在于試探函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的選取以及高維情況下基函數(shù)的構(gòu)造。譜方法的收斂速度取決于解的正則度，當(dāng)解無限光滑時(shí)可以達(dá)到指數(shù)階收斂，即比任何代數(shù)階的收斂速度都快，這是譜方法相比差分法和有限元法的一個主要優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 擬譜法和譜元法[20-21]。擬譜方法（Pseudo-spectral method）是一類準(zhǔn)譜方法，可以通過從弱形式出發(fā)的廣義Galerkin譜方法構(gòu)造，也可以由強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法得到。兩者在某些特殊情形下是等價(jià)的，但對絕大多數(shù)問題，配點(diǎn)法無法導(dǎo)出簡潔的弱形式，導(dǎo)致理論分析十分困難。現(xiàn)在配點(diǎn)法正漸漸淡出研究人員的視線?；趶V義Galerkin方法的擬譜方法的構(gòu)造分兩步：首先構(gòu)造問題的Galerkin譜方法，然后利用高精度Gauss型數(shù)值積分近似弱形式中的積分。有別于標(biāo)準(zhǔn)譜方法中使用的正交多項(xiàng)式基，在擬譜方法中，基函數(shù)通常選擇基于數(shù)值積分的Lagrange多項(xiàng)式基，這給計(jì)算，尤其是非線性問題的計(jì)算帶來了很大的便利。由于Gauss型數(shù)值積分的高精度，在大多數(shù)情形下擬譜方法的收斂速度與譜方法相同。傳統(tǒng)意義下的譜方法對于復(fù)雜區(qū)域的處理能力極其有限，這限制了它的應(yīng)用范圍。20世紀(jì)80年展起來的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個問題。譜元法結(jié)合了譜方法和有限元法各自的優(yōu)點(diǎn)，既能處理復(fù)雜的計(jì)算區(qū)域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計(jì)算中取得了很大的成功，如今已是計(jì)算流體中最常用的方法之一。譜元法與hp-有限元方法很相似，但兩者在發(fā)展的初期有許多不同點(diǎn)，hp-有限元使用的多項(xiàng)式階數(shù)不高，所使用的基函數(shù)也與譜元法不一樣。不過隨著兩類方法的發(fā)展，它們呈現(xiàn)出越來越多的共同點(diǎn)，有些學(xué)者已把兩類方法歸結(jié)為同一種方法。由于譜方法還具有低耗散，低色散的優(yōu)點(diǎn)，如今它已成為湍流數(shù)值模擬的主要方法。

2.1.3 湍流大渦模擬（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流體運(yùn)動主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動時(shí)流線相互平行的流動，而湍流則是無規(guī)則脈動的，有強(qiáng)的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無論是層流還是湍流，它們都服從Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流運(yùn)動特征尺度的多樣性，一般來說，直接數(shù)值模擬(DNS)僅局限于湍流機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究和一些較簡單的問題。湍流大渦模擬（LES）是介于DNS和雷諾平均NS(RANS) 之間的一個折衷方法。LES需要的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)比DNS大大減少，這使得它能夠應(yīng)用于許多實(shí)際工程計(jì)算中。LES僅計(jì)算大尺度部分，而亞格子尺度運(yùn)動（SGS）通過附加模型實(shí)現(xiàn)。目前廣泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“渦粘性” 模型及其變種，如“尺度相似性” 模型，“動力學(xué)模型”，“代數(shù)渦粘性”模型和“重正化群”模型等，這些模型均在某些特定的情形和適當(dāng)?shù)募僭O(shè)下適用， 且跟所選擇的數(shù)值方法相關(guān)。較新的LES模型包括速度估計(jì)模型以及無(顯式)模型的單調(diào)積分LES(MILES)和譜消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非線性高頻限制器來限制高頻波段上的能量振蕩，可以起到與顯式SGS模型同樣的效果。而SVV-LES是在譜元法框架內(nèi)提出的，其基本思想是通過引入線性高頻粘性項(xiàng)來抑制可解尺度量在截?cái)囝l率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡單且無附加計(jì)算量。

3計(jì)算力學(xué)

20世紀(jì)50年代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算力學(xué)這個力學(xué)和科學(xué)計(jì)算的交叉學(xué)科得到了快速發(fā)展，特別是60年代后有限元法及其相應(yīng)軟件產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得計(jì)算力學(xué)這個新興學(xué)科迅速滲透到土木、水利、機(jī)械、航空、電子及生命科學(xué)等各個領(lǐng)域，成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）的重要核心內(nèi)容，也使得力學(xué)這個傳統(tǒng)的學(xué)科煥發(fā)了新的強(qiáng)盛的生命力。在當(dāng)今科學(xué)研究和工程實(shí)踐中， 科學(xué)計(jì)算已經(jīng)成為與科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)并行的重要科學(xué)方法。2006年美國自然科學(xué)基金委員會了《基于數(shù)值模擬的工程科學(xué)》的研究報(bào)告，明確指出計(jì)算力學(xué)和數(shù)值模擬在工程科學(xué)發(fā)展中的重要地位。

近年來我省科技工作者在計(jì)算力學(xué)及其工程應(yīng)用方面開展了積極的研究工作，取得了一定的科技成果。在計(jì)算力學(xué)方法方面，我省學(xué)者系統(tǒng)地發(fā)展了土木水利、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域常見的梁板殼結(jié)構(gòu)的高效無網(wǎng)格分析方法，該方法采用整體坐標(biāo)建立板殼無網(wǎng)格近似，不僅簡便直接，適用于任意復(fù)雜形狀的殼體，并且可以避免參數(shù)變換，大大提高了計(jì)算效率。同時(shí)該方法利用穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)積分構(gòu)造離散方程，兼顧了穩(wěn)定、效率和精度，為快速準(zhǔn)確地分析和設(shè)計(jì)這種類型結(jié)構(gòu)提供了一種有效的數(shù)值工具。同時(shí)，針對福建省暴雨天氣常見的土質(zhì)邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的滑坡問題，建立了暴雨條件下土質(zhì)邊坡突發(fā)失穩(wěn)的大變形高效無網(wǎng)格模擬法，該方法可有效模擬失穩(wěn)剪切帶所引發(fā)的邊坡非線性大變形損傷破壞全過程，實(shí)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的高效無網(wǎng)格法全過程仿真分析，可為暴雨條件下邊坡工程的設(shè)計(jì)施工、滑坡災(zāi)害的預(yù)報(bào)、預(yù)防和加固處理提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，有重要的理論和實(shí)際工程意義。另外，在雜交元研究方面提出了基于基本變形模式的正交化單元構(gòu)造方法，不僅概念明晰，而且由于不依賴于材料參數(shù)而大大提高了計(jì)算效率。并且，在拓?fù)鋬?yōu)化方面提出了類桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)體的拓?fù)鋬?yōu)化方法，有效地避免了棋盤格問題。這些計(jì)算力學(xué)方法所取得的研究成果得到了國內(nèi)外同行的引用和認(rèn)可。

在工程應(yīng)用方面，我省學(xué)者對汽車減震及管道密封橡膠構(gòu)件的受力斷裂行為進(jìn)行了非線性有限元和無網(wǎng)格分析和模擬，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。對于大型土木結(jié)構(gòu)例如大跨橋梁、大壩與深水進(jìn)水塔以及深埋特長隧洞等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元法進(jìn)行了動力抗震抗風(fēng)分析，取得了滿意的結(jié)果，提供了有效的工程服務(wù)。另外，應(yīng)用從微觀第一原理到宏觀有限元無網(wǎng)格計(jì)算的多尺度高性能計(jì)算方法，成功地進(jìn)行了材料微觀設(shè)計(jì)。

雖然我省計(jì)算力學(xué)研究與應(yīng)用已經(jīng)得到快速發(fā)展，但在國內(nèi)仍然處于相對落后的地位，表現(xiàn)在原創(chuàng)性研究偏少，參與解決工程實(shí)際問題不夠。當(dāng)前我省相關(guān)科研工作者應(yīng)抓住海西發(fā)展的大好時(shí)機(jī)加大科研力度，爭取在高性能計(jì)算方法、大規(guī)模工程問題數(shù)值仿真分析、災(zāi)害條件下工程機(jī)構(gòu)性能的計(jì)算模擬及評估預(yù)防、先進(jìn)的汽車仿真方法與應(yīng)用以及高性能材料計(jì)算設(shè)計(jì)等方面取得新的突破，同時(shí)密切聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)提高解決海西建設(shè)中的工程技術(shù)問題的能力。

4機(jī)械動力學(xué)與控制

近年來，福州大學(xué)、廈門大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、華僑大學(xué)等在機(jī)械動力學(xué)與控制方面做了不少工作。我省的機(jī)械動力學(xué)與控制在以下幾個方面的研究在國內(nèi)具有較鮮明的特色和一定的影響力。

4.1 機(jī)器人系統(tǒng)動力學(xué)與控制問題的研究

福州大學(xué)在單臂、多臂、柔性臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)規(guī)劃、動力學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作。他們研究了載體姿態(tài)無擾、末端爪手障礙規(guī)避、機(jī)械臂關(guān)節(jié)受限等不同目標(biāo)要求下的多種運(yùn)動學(xué)規(guī)劃方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，分別給出了單、雙臂空間機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡及末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的非線性反饋控制、變結(jié)構(gòu)滑?？刂?、Terminal滑?？刂?、模糊變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合自適應(yīng)控制、終端滑模自適應(yīng)控制、魯棒自適應(yīng)混合控制、自適應(yīng)Backstepping滑?？刂?、自適應(yīng)模糊滑模控制、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)控制、基于速度濾波器的魯棒控制、模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊基函數(shù)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)補(bǔ)償控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制及閉鏈雙臂空間機(jī)器人基于內(nèi)力優(yōu)化配置原則的滑模變結(jié)構(gòu)控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模補(bǔ)償控制等一系列相關(guān)的控制方案[23-35]。在柔性臂空間機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，給出了各類期望運(yùn)動的Terminal滑?？刂?、Backstepping反演控制、于奇異攝動法的Backstepping反演控制、關(guān)節(jié)運(yùn)動自適應(yīng)控制及柔性振動的快速實(shí)時(shí)抑制、運(yùn)動模糊控制及柔性振動主動抑制、運(yùn)動魯棒跟蹤控制及柔性振動主動抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會議上發(fā)表與交流。此外，福州大學(xué)還開展了爬墻機(jī)器人安全系統(tǒng)的控制研究，對其提出了變結(jié)構(gòu)控制方法、模糊控制方法等[36-37]。

4.2 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)研究

福州大學(xué)針對立井提升系統(tǒng)動力學(xué)與控制、攤鋪機(jī)和振動壓路機(jī)動力學(xué)分析、以及汽車底盤動力學(xué)控制[38-42]等方面進(jìn)行了系列研究，分析了影響提升設(shè)備動力學(xué)特性的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)，提出了減少其工作過程振動的變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法；針對高等級道路建設(shè)中重要設(shè)備――攤鋪機(jī)的國產(chǎn)化改造與開發(fā)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了其工作原理、動力學(xué)特性等，建立了相關(guān)的動力學(xué)模型，確定了影響整機(jī)正常工作的動力學(xué)特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國外先進(jìn)的汽車電子控制技術(shù)，開展了系統(tǒng)的汽車底盤總成的動力學(xué)與電子控制技術(shù)的系列研究，其研究成果有助于相關(guān)新產(chǎn)品的問世或改進(jìn)。福州大學(xué)還對軸向運(yùn)動弦線橫向振動控制進(jìn)行了多種控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指導(dǎo)相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。

4.3 研究不足與展望

迄今，還沒有系統(tǒng)地將機(jī)械動力學(xué)及其控制的研究成果應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品的更新?lián)Q代中。目前，國內(nèi)急需高精尖機(jī)床的開發(fā)技術(shù)與動態(tài)分析優(yōu)化技術(shù)等。我省目前是工程機(jī)械大省，但還不是強(qiáng)省，進(jìn)一步提高相關(guān)產(chǎn)品性能與可靠性，仍然需要開展大量的工作。我省的工程機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代（如集成優(yōu)化、計(jì)算機(jī)智能控制等）、工程機(jī)械新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)與分析、汽車整車集成優(yōu)化與設(shè)計(jì)分析、新型汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)、高速設(shè)備性能分析與改進(jìn)、機(jī)械設(shè)備計(jì)算機(jī)智能故障診斷、微型機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)等等，均以力學(xué)的分析研究為其成功的關(guān)鍵。

為改變這個落后局面，尤其是海西經(jīng)濟(jì)建設(shè)中更好發(fā)揮力學(xué)的作用，需要政府、企業(yè)、高校等投入更多人力物力，更積極主動地對重要機(jī)械產(chǎn)品、大批量生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品與汽車等開展機(jī)械動力學(xué)分析研究，對相關(guān)進(jìn)口軟件進(jìn)行二次開發(fā)或早日開發(fā)出自己的專用機(jī)械動力學(xué)分析軟件，以提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力與開發(fā)速度。同時(shí)增強(qiáng)完善實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc手段，實(shí)現(xiàn)對重要機(jī)械產(chǎn)品開展動力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠性。積極利用國內(nèi)外的動力學(xué)研究成果，開展重要設(shè)備、大型設(shè)備、危險(xiǎn)設(shè)施或設(shè)備的動態(tài)故障診斷研究，確保這些設(shè)備、設(shè)施安全可靠高效地運(yùn)行。

5細(xì)觀力學(xué)

細(xì)觀力學(xué)是固體力學(xué)的一大分支，即采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法分析具有細(xì)觀結(jié)構(gòu)的材料的力學(xué)問題，是固體力學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，其發(fā)展對固體力學(xué)研究層次的深入以及對材料科學(xué)規(guī)律的定量化表達(dá)都有重要意義。

前幾年我省在細(xì)觀力學(xué)方面的研究進(jìn)展不多，近幾年來才有所發(fā)展。研究主要集中在PZT和PLZT鐵電陶瓷的電致疲勞機(jī)理，微觀電疇原位觀測，應(yīng)力、高溫、腐蝕性環(huán)境介質(zhì)等耦合作用下固體材料的微結(jié)構(gòu)和變形斷裂行為的演變規(guī)律等幾個方向：

①根據(jù)鐵電材料自發(fā)應(yīng)變與自發(fā)極化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自發(fā)極化過程中材料能量密度是變形梯度和電位移向量的非凸函數(shù)，從能量角度出發(fā)，導(dǎo)出鐵電鐵彈材料的自極化穩(wěn)定構(gòu)形所應(yīng)滿足的必要條件，利用兩電疇的Gibbs 自由能之差作為疇變方向的判據(jù)，由要求板的Gibbs 函數(shù)最小來確定疇變量的大小。②進(jìn)行了PZT 鐵電陶瓷四點(diǎn)彎曲試樣在交變力、交變電場及機(jī)電耦合疲勞作用前后的微裂紋和電疇的觀察，獲得裂紋擴(kuò)展與極化方向，加載類型之間關(guān)系。③發(fā)展了一種原位XRD觀測電疇系統(tǒng)，對電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數(shù)的變化進(jìn)行了原位觀測。同時(shí)，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統(tǒng)地進(jìn)行了電場特征和溫度對PLZT試樣電疲勞性能影響的實(shí)驗(yàn)觀測。④基于Raman散射原理，建立原位觀測電疇翻轉(zhuǎn)的Raman測試系統(tǒng)，對三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在靜電場作用、電循環(huán)作用下的裂紋尖端的疇變行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究；通過原位Raman觀測PLZT材料在準(zhǔn)同型相界附近的相變過程。⑤系統(tǒng)進(jìn)行牛皮質(zhì)骨在拉伸、剪切、撕裂三種載荷類型下的裂紋起裂韌性研究。研究了皮質(zhì)骨中礦物成分對皮質(zhì)骨動態(tài)粘彈性性能的影響，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中的礦物質(zhì)成分存在將降低膠原纖維的可動性，增強(qiáng)材料的粘彈性特性。⑥對牙齒等生物復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)牙齒具有很明顯的壓電效應(yīng)，壓電性能與濕度和細(xì)管的分布密切相關(guān)。⑦研究在不同保護(hù)氣氛中，不同退火溫度對碳化硅纖維的材料斷裂強(qiáng)度的影響，揭示了微結(jié)構(gòu)的演變和宏觀性能之間的相互關(guān)系。2004年3月29～31日，張穎教授于廈門組織召開了全國細(xì)觀力學(xué)會議，清華大學(xué)，中科院力學(xué)所，浙江大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)等國內(nèi)知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會議。

細(xì)觀力學(xué)和微納米力學(xué)在全球、全國范圍內(nèi)正在迅速擴(kuò)展和深入，具有多學(xué)科交叉的強(qiáng)烈特征，國際競爭非常激烈。我省學(xué)者在細(xì)觀力學(xué)方面和微納米力學(xué)方面的投入較少，今后應(yīng)該在非線性，動態(tài)，多物理場，跨尺度、尺度效應(yīng)，微納米力學(xué)和器件等方面加大研究投入。

6實(shí)驗(yàn)力學(xué)

1991年，福建省力學(xué)學(xué)會成立了實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員會。福建省力學(xué)學(xué)會實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員掛靠福州大學(xué)土木工程學(xué)院。

為更好開展實(shí)驗(yàn)力學(xué)工作，經(jīng)過多年多方面努力，我省實(shí)驗(yàn)力學(xué)條件不斷改善。2006年6月福州大學(xué)“工程結(jié)構(gòu)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”被批準(zhǔn)成立，2008年與臺灣大學(xué)聯(lián)合成立了“福建省海峽兩岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”獲批“福建省本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。2008年福州大學(xué)土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心擁有土木綜合實(shí)驗(yàn)館、工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)館、巖土及地下工程實(shí)驗(yàn)館、水利工程實(shí)驗(yàn)館等場館，總面積超過1.7萬多平米，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價(jià)值超過6000萬元。其中裝備的美國MTS大型結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)價(jià)值超過1280萬元，共有7個作動器，具備靜載全過程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動力試驗(yàn)功能。此外，正在建設(shè)的“福州大學(xué)地震模擬振動臺三臺陣系統(tǒng)”（價(jià)值2500余萬元）包括三個振動臺，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動臺，兩邊為2.5m×2.5m可移動的水平三自由度振動臺各一個，三個臺在12m32m的基坑內(nèi)呈一直線布置，其中邊臺最大可移動距離10m，可實(shí)現(xiàn)多臺同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實(shí)驗(yàn)的空間，該臺陣系統(tǒng)將于2009年12月全面建成投入使用。該臺陣系統(tǒng)的建成將使福州大學(xué)成為目前世界上少數(shù)幾個擁有地震模擬振動臺臺陣的單位之一。

7結(jié)構(gòu)力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、道路工程、橋隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，另一方面，它又成為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起著承前啟后的關(guān)鍵作用。

為增強(qiáng)基礎(chǔ)教育并提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在工程中的應(yīng)用，自上世紀(jì)90年代初，我省高校興起結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)法研究熱潮，把結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革推向新的高度，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了模塊結(jié)構(gòu)改革，將結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)型、擴(kuò)展型和研究型模塊。使用高等教育出版社出版的由龍馭球、李廉錕等教授主編的統(tǒng)編教材的同時(shí)，在結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分，融入結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震、車激振動等學(xué)科前沿知識，增加了隔震結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的內(nèi)容，補(bǔ)充和修正了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于“伴生自由振動”的相關(guān)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生原有知識的有機(jī)融合；有兩項(xiàng)重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補(bǔ)簡化”計(jì)算方法和剛架拱“考慮二階效應(yīng)影響線”問題引入課堂討論，更新了教學(xué)內(nèi)容。

上世紀(jì)90年代末，我省結(jié)構(gòu)力學(xué)平面教材和多媒體立體化教材建設(shè)取得突破，先后出版了《結(jié)構(gòu)力學(xué)解題與思考》（陳，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999。2007年該書由煤炭工業(yè)出版社修訂再版）、《廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)及其工程應(yīng)用》（陳，中國鐵道出版社，2003）、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（祁皚參編，清華大學(xué)出版社，2006）等。

正如王光遠(yuǎn)院士所指出，結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)科呈現(xiàn)出“從狹義到廣義，從被動到主動，從確定到不確定，并與結(jié)構(gòu)工程滲透融合”的發(fā)展趨勢。我國在力學(xué)領(lǐng)域的理論研究已位居世界先進(jìn)行列，但在應(yīng)用軟件的研制方面落后了一大步，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件寥若晨星。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)教育與國際先進(jìn)水平接軌，體現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)教育思想；完善教學(xué)資源庫建設(shè)，加強(qiáng)國際教學(xué)交流是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)工科專業(yè)特點(diǎn)，面向能力培養(yǎng)、面向工程實(shí)踐、面向信息時(shí)代、面向一流水準(zhǔn)，應(yīng)是我省結(jié)構(gòu)力學(xué)研究與教學(xué)所追求的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)學(xué)物理科學(xué)部. 力學(xué)學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告[M].北京: 科學(xué)出版社, 2007.

[2] 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會. 2006-2007力學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告[M]. 北京: 中國科學(xué)技術(shù)出版社, 2007.

[3] 吳維青. 40Cr鋼疲勞裂紋萌生壽命的測量[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 20(3): 141-144.

[4] 楊曉翔, 劉曉明. 橡膠-鋼球支座在扭轉(zhuǎn)載荷作用下的斷裂分析[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 26(1):176-180.

[5] 林福泳. 板彎曲問題的群論方法[J]. 計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 21(4):459-463.

[6] 程昌鈞, 盛冬發(fā)等. 損傷粘彈性Timoshenko梁的擬靜態(tài)力學(xué)行為分析[J]. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué), 2006, 27(3):267-274.

[7] 王全鳳, 李華煌. 薄壁桿件側(cè)向穩(wěn)定的近似閉合解[J]. 工程力學(xué), 1996, 13 (2):24-33.

[8] 韋建剛, 陳寶春等. 純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計(jì)算的等效柱法[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 26(1):194-200.

[9] 周克民, 李俊峰. 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究方法綜述[J]. 力學(xué)進(jìn)展, 2005, 35(1): 69-76.

[10] 童昕, 顧崇銜. 一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 17(1): 67-75.

[11] 周瑞忠, 周小平等. 小波基無單元法及其工程應(yīng)用[J]. 工程力學(xué),2003, 20(6):70-74.

[12] 黃慶豐, 王全鳳等. Wilson-θ法直接積分的運(yùn)動約束和計(jì)算擾動[J]. 計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)，2005,22(4):477-481.

[13] 方德平, 王全鳳. 框-剪結(jié)構(gòu)剪力墻可中斷高度的分析研究[J]. 工程力學(xué),2007,24(4):124-128.

[14] 葉榮華. 框―剪體系無連續(xù)化假定的簡化算法[J]. 工程力學(xué), 1994,11(1): 52-59.

[15] 陶忠, 高獻(xiàn). FRP約束混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系[J]. 工程力學(xué), 2005, 22 (4):187-195.

[16] 施景勛, 林建華. 重力壩與水、地基動力禍合系統(tǒng)地震反應(yīng)的時(shí)域分析[J]. 工程力學(xué), 1994, 11(3):99-108.

[17] Mejdi Azaiez, Jie Shen, Chuanju Xu, and Qingqu Zhuang, A Laguerre- Legendre Spectral Method for the Stokes Problem in a Semi-Infinite Channel , SIAM J. Numer. Anal., 2008, 47(1): 271-292.

[18] Roger Peyret, Spectral Methods with Application to Incompressible Viscous Flow, Springer Verlag, 2002.

[19] Chuanju Xu, Yumin Lin, A numerical comparison of outflow boundary conditions for spectral element simulations of incompressible flows , Commun. Comput. Phys., 2007,(2): 477-500.

[20] R.Pasquetti, Chuanju Xu, High-Order Algorithms for Large-Eddy Simulation of incompressible Flows, J. Scient. Computing, 2002, 17(1-3): 273-284.

[21] Zhijian Rong, Chuanju Xu, Spectral Vanishing Viscosity for Large-Eddy Simulations by Spectral Element Methods , Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2009, 41(2): 1-7.

[22] Chuanju Xu, Stabilization Methods for Spectral Element Computations of Incompressible Flows, Journal of Scientific Computing, 2006, 27(1-3): 495-505.

[23] 郭益深，陳力. Terminal sliding mode control for coordinated motion of a space rigid manipulator with external disturbance[J]. Applied Mathematics and Mechanacs, 2008, 29(5):583-590.

[24] 陳志煌，陳力. 漂浮基雙臂空間機(jī)器人姿態(tài)與末端抓手慣性空間軌跡協(xié)調(diào)運(yùn)動的模糊滑?？刂芠J]. 力學(xué)季刊, 2008, 29(3): 399-404.

[25] 唐曉騰，陳力.自由漂浮雙臂空間機(jī)器人基聯(lián)坐標(biāo)系內(nèi)軌跡的一種增廣變結(jié)構(gòu)魯棒控制方法[J]. 中國機(jī)械工程, 2008, 19(19): 2278-2282.

[26] 洪昭斌，陳力.雙臂空間機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動的一種增廣自適應(yīng)控制方法[J]. 空間科學(xué)學(xué)報(bào)，2007, 27(4): 347-352.

[27] 陳力, 劉延柱. 帶滑移鉸空間機(jī)械臂協(xié)調(diào)運(yùn)動的復(fù)合自適應(yīng)控制[J]. 高技術(shù)通訊, 2001, 11(10): 78-82.

[28] 陳力. 參數(shù)不確定空間機(jī)械臂系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)混合控制[J].控制理論與應(yīng)用. 2004, 21(4): 512-516.

[29] 梁捷，陳力. 具有未知載荷參數(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)、關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動的模糊自適應(yīng)補(bǔ)償控制[J]. 空間科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(3): 338-345.

[30] 洪昭斌，陳力. 基于速度濾波器的漂浮基空間機(jī)械臂魯棒控制[C]. 中國航天可持續(xù)發(fā)展高峰論壇暨中國宇航學(xué)會第三屆學(xué)術(shù)年會, 北京， 2008

[31] 郭益深, 陳力. 漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)、末端爪手協(xié)調(diào)運(yùn)動的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J].工程力學(xué), 2009, 26(7): 181-187.

[32] 郭益深，陳力. 基于RBF神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的漂浮基空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動自適應(yīng)控制方法[J]. 中國機(jī)械工程, 2008, 19(20): 2463-2468.

[33] 洪昭彬，陳力. 漂浮基雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)控制[J]. 機(jī)器人, 2008, 30(5): 435-439.

[34] 黃登峰, 陳力.Neural Network Feed-forward Control of Free-floating Dual-arm Space robot System in Joint Space.The 59th International Astronautical Congress, Glasgow, Scotland, 29 September 3 October 2008.

[35] 郭益深，陳力.漂浮基柔性空間機(jī)械臂姿態(tài)與關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動的Terminal滑?？刂芠J]. 動力學(xué)與控制學(xué)報(bào), 2009, 7(2): 158-163.

[36] 嚴(yán)世榕，S.K. Tso，A new suspension-type maintenance system for tall buildings and its mechanical analysis, Proceedings of IEEE mechatronics and machine vision in practice, Perth, Australia,2003.12.

[37] 嚴(yán)世榕，S.K. Tso，爬墻式機(jī)器人安全系統(tǒng)的動力學(xué)變結(jié)構(gòu)控制研究[J].機(jī)器人，2002，24(2): 122-125.

[38] 嚴(yán)世榕，劉梅,等. 雙容器提升系統(tǒng)在加速過程中的動力學(xué)控制研究[J]. 振動工程學(xué)報(bào)，2001，14(3): 322-324.

[39] 嚴(yán)世榕，聞邦椿. 攤鋪機(jī)壓實(shí)機(jī)構(gòu)的一種非線性動力學(xué)理論研究[J]. 中國公路學(xué)報(bào)，2000，13(3): 123-126.

[40] 嚴(yán)世榕，林志偉. Study on a new safety control method for a vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2009, Shenyang, 2009.

[41] 嚴(yán)世榕，蘇振海. Dynamic control of an electric steering vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2008, Qingdao, 2008.

[42] 管迪，陳樂生. 振動壓路機(jī)的一種非線性動力學(xué)建模與仿真[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19(24): 5809-5811,5817.

[43] 張偉，陳立群. Vibration control of an axially moving string system: wave cancellation method. Applied Mathematics and Computation,2006, 175(1).

[44] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動弦線橫向振動的自適應(yīng)方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2006, 42(4): 96-100.

[45] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動弦線橫向振動控制的Lyapunov方法[J]. 控制理論與應(yīng)用, 2006, 23(4): 531-535.

[46] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動弦線橫向振動的線性反饋控制[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23(2): 242-245.

[47] 向宇, 程璇, 張穎. PZT 在機(jī)電疲勞作用下的微裂紋和疇變[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，40(1): 74-80.

[48] 張穎. 關(guān)于鐵電鐵彈材料的自然構(gòu)形[J]. 力學(xué)學(xué)報(bào), 2000，32(2): 213- 222.

[49] 張穎. 外加電場作用下層狀鐵電多晶材料板的模擬[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，38(3): 396-402.

[50] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., Recent progress in observations of domain switching in ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING，34:31-36 Suppl.2 SEP(2005).

[51] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., In situ Raman spectroscopy observation for domain switching of ferroelectric ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2005,41 (6).

[52] Chen ZW, Lu ZY, Chen XM, Cheng X., Zhang Y., Effects of electrical characters on electrical fatigue behavior in PLZT ferroelectric ceramics, HIGH-PERFORMANCE CERAMICS, 2005, 1 (2).

[53] Zhang Y., Chen ZW, Cheng X., Zhang S, In situ XRD investigation of domain switching in ferroelectric ceramics PLZT during an electric fatigue process, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (12).

[54] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Effect of temperature on electric fatigue behaviour of PLZT ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING, 2004, 33 (8).

[55] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Mechanism of electric fatigue in PLZE ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (3).

[56] Ying Zhang, Xuan Cheng, Rong Qian, Fatigue behavior of ferroelectric ceramics under mechanically_/electrically coupled cyclic loads, Materials Science and Engineering A351 (2003):81-85.

[57] Ting Wang, Zude Feng, Dynamic mechanical properties of cortical bone: The effect of mineral content, Materials Letters 59 (2005) 2277 2280.

[58] Zude Feng a,), Jae Rho b, Seung Han c, Israel Ziv, Orientation and loading condition dependence of fracture toughness in cortical bone, Materials Science and Engineering C 11 _2000. 4146.

[59] 馮祖德.皮質(zhì)骨在拉伸型、剪切型和撕裂型加載條件下的斷裂韌性――縱向斷裂和橫向斷裂的比較[J]. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，1997, 14(3): 199-204.

[60] Liu Y. X., Cheng X., Zhang Y. Phase transitions near morphotropic phase boundary in PLZT ceramics observed by in situ Raman spectroscopy, ACTA METALLURGICA SINICA,2008, 44(1):29-33.

[61] ZHANG Sa, CHENC Xuan, ZHANG Ying, In-situ observation on domain switching of PLZT via Raman spectroscopy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16:638-642.

[62] Siwei Li, Zude Feng, Hui Mei, Litong Zhang, Mechanical and microstructural evolution of Hi-Nicalon Trade Mark SiC fibers annealed in O2H2OAr atmospheres, Materials Science and Engineering A 487 (2008):424-430.

[63] Yao R. Q., Wang Y. Y. Feng Z. D., The effect of high-temperature annealing on tensile strength and its mechanism of Hi-Nicalon SiC fibres under inert atmosphere, FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS & STRUCTURES, 2008, 31(9):777-787.

[64] 陳．工程力學(xué)教改實(shí)踐中的幾個關(guān)鍵問題[J].高等教育研究，1998, (1)．

[65] 祁皚，陳，陳貞鉅．在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程中融入前沿知識的嘗試[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005, 27(4): 70-72.

[66] 陳．貼補(bǔ)法對圖乘計(jì)算的簡化[J]. 力學(xué)與實(shí)踐，1996, 18(2): 58, 62.

[67] 陳, 等．考慮Ⅱ階效應(yīng)的剛架拱影響線[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002, (1): 20．

[68] 陳．結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革十年回顧[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（哲社版），2005年教育專輯．

[69] 張建霖等．土木工程專業(yè)力學(xué)教學(xué)的改革與探索[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(哲社版)，2000年增刊．

[70] 陳等．箱梁現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力組合桁式膺架體系研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2004,（11）: 9．

[71] 周克民, 胡云昌．利用有限元構(gòu)造Michell桁架的一種方法[J]. 力學(xué)學(xué)報(bào)，2002, 34(6): 935-944．

[72] 陳, 唐意, 黃文機(jī)．多車荷載下剛架拱橋車振仿真可視化研究[J]. 工程力學(xué)，2005, 22(1): 218-222．

[73] 陳，陳五湖，祁皚．結(jié)構(gòu)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合系統(tǒng)研究[J]. 高等建筑教育，2004, 13(4): 75-77.

課題組成員：

1、嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動與電子控制研究所所長、教授。

2、周瑞忠，福州大學(xué)土木工程學(xué)院教授（本文顧問）。

3、周克民，華僑大學(xué)土木工程學(xué)院教授。

4、許傳矩，廈門大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授。

5、王東東，廈門大學(xué)建筑與土木學(xué)院教授。

6、陳力，福州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。

篇（4）

摘要： 計(jì)算流體力學(xué)可以模擬正在規(guī)劃的城市建筑群的小氣候的數(shù)值，也可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測城市規(guī)劃方案使城市樓宇、街道的小氣候即將發(fā)生的改變，從而在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中趨利避害。本文簡要探討了計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望能給大家一些借鑒學(xué)習(xí)之處。

關(guān)鍵詞 ： 城市規(guī)劃；設(shè)計(jì)；計(jì)算流體力學(xué)

中圖分類號：O243；TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）03-0096-02

作者簡介：龔韓慶（1978-），男，浙江義烏人，工程師，本科，研究方向?yàn)槌鞘幸?guī)劃。

0 引言

計(jì)算流體力學(xué)簡稱CFD，計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中可以有效預(yù)測城市規(guī)劃方案對城市樓宇、街區(qū)的小氣候的影響，所以計(jì)算流體力學(xué)被越來越多的應(yīng)用于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)，相對于一般的實(shí)驗(yàn)研究而言，計(jì)算流體力學(xué)具有應(yīng)用成本低、計(jì)算速度快、周期短、效率高,可以任意模擬真實(shí)及理想的條件,計(jì)算流體力學(xué)后處理技術(shù)較完善,便于分析流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)。比如，在建設(shè)好的街道內(nèi)存在風(fēng)口，形成很大的局部風(fēng)速，甚至可能直接對街區(qū)內(nèi)的行人或者附近的建筑物造成影響。

1 計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用的局限性

計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在計(jì)算流體力學(xué)必須要有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，并且在模擬數(shù)據(jù)中用離散化的方法處理數(shù)學(xué)方程時(shí)需要對流體力學(xué)計(jì)算中所碰到的收斂性、穩(wěn)定性等問題進(jìn)行分析，然而做的這些分析一般只對線性方程有效，對不是線性的方程則沒有效果。而且計(jì)算流體力學(xué)受計(jì)算機(jī)內(nèi)存、運(yùn)行速度等計(jì)算機(jī)固有條件的限制，只有計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度等硬件設(shè)施達(dá)到一定程度計(jì)算流體力學(xué)才會出現(xiàn)新的發(fā)展階段。

2 計(jì)算流體力學(xué)的概念和在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的計(jì)算方法

計(jì)算流體力學(xué)的步驟為先確定了那些能夠描述的連續(xù)變化的對象的流動參量的微分方程組后，然后采用計(jì)算數(shù)值的方法，通過離散化的方法用離散時(shí)間和空間的值來表示連續(xù)變化的參量，用代數(shù)方程組的形式替代微分方程組轉(zhuǎn)，空間的離散位置可用計(jì)算網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)來描述，最后流體運(yùn)動特性是通過計(jì)算機(jī)求解這些離散的數(shù)學(xué)方程組來研究的，同時(shí)可以給出流體運(yùn)動空間非定常或定常流動規(guī)律，這樣的學(xué)科就是計(jì)算流體力學(xué)。計(jì)算流體動力學(xué)的工作程序建立體現(xiàn)物理現(xiàn)象或工程問題本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型就是模擬數(shù)值的出發(fā)點(diǎn)，就是要塑造體現(xiàn)問題每個量之間關(guān)系的微分方程唯一解前提及方程，尋找高精確度、高工作效率的計(jì)算措施，也就是塑造針對控制方程的數(shù)值離散化措施，比如有限元法和差分法、有限體積法等，編寫程序和計(jì)算分析。計(jì)算流體力學(xué)涵蓋了計(jì)算網(wǎng)格的劃分、初始條件的導(dǎo)入和邊界條件、假設(shè)控制參數(shù)等。在城市建筑物之間的空氣流動為不穩(wěn)定狀態(tài)，并且建筑物的朝向、形態(tài)存在很多種變化、地形凹凸不一。所以，以準(zhǔn)備流體力學(xué)計(jì)算對象的物理特性為基礎(chǔ)，本文將進(jìn)行CFD模擬的基本控制方程選取為k-ε雙方程紊流數(shù)學(xué)模型，為適應(yīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中由于各建筑物地形、高度、形狀等因素所產(chǎn)生的復(fù)雜網(wǎng)格體系我們采用貼體坐標(biāo)系統(tǒng)。控制方程的通用形式為

方程中當(dāng)q=1，表示方程的連續(xù)性；當(dāng)q=u1，u2，u3，表示ξ1，ξ2，ξ（3曲線坐標(biāo)）方向的動量方程；當(dāng)q=k，表示紊動動能方程；當(dāng)q=ε，表示紊動能耗散率方程，i，j=1，2，3，表示三維空間坐標(biāo)的3個方向。式中Ui，J和Gij分別表示Jacobian速度變換矩陣、變換矩陣以及擴(kuò)散量度矩陣。其定義分別為

方程（1）和（2）組成了整個求解區(qū)域小氣候場的方程組。

3 對城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)典型案例的分析

為了探討計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，本文以某一個文化廣場的規(guī)劃設(shè)計(jì)為例詳細(xì)闡述了計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用，希望能為大家更好的理解計(jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3.1 計(jì)算流體力學(xué)的區(qū)域和網(wǎng)格 案例中進(jìn)行規(guī)劃的區(qū)域東邊是一個已經(jīng)規(guī)劃好了的體育場，西邊為一個山坡，南邊和北邊都已經(jīng)蓋好了建筑。根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的地形圖和已有建筑的分布圖可以生成一個計(jì)算流體力學(xué)的計(jì)算網(wǎng)格（如圖1），這個規(guī)劃設(shè)計(jì)中我們采用的是結(jié)構(gòu)化的計(jì)算網(wǎng)格，該計(jì)算網(wǎng)格總共設(shè)置了68×67×31個計(jì)算流體力學(xué)的點(diǎn)，流體力學(xué)的分析計(jì)算范疇為1km×1km×50m。流體力學(xué)計(jì)算網(wǎng)格運(yùn)用POINTWISE公司的計(jì)算流體力學(xué)網(wǎng)格生成軟件包GRIDGEN生成。這個軟件包是專門替流體力學(xué)的計(jì)算而編寫的一種商業(yè)用途的計(jì)算流體力學(xué)生成網(wǎng)格軟件，這個軟件可以生成很多復(fù)雜形狀的近體坐標(biāo)計(jì)算流體力學(xué)網(wǎng)格系統(tǒng)，并且這個軟件還能夠比對優(yōu)化生成的網(wǎng)格質(zhì)量。因?yàn)榱黧w力學(xué)的計(jì)算網(wǎng)格的繁瑣性，流體力學(xué)的分析計(jì)算是比較麻煩的。這又是在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)的比較典型的案例。因?yàn)樵摪咐牧黧w力學(xué)的計(jì)算區(qū)域非常的不規(guī)則，所以生成計(jì)算流體力學(xué)網(wǎng)格和計(jì)算流場將把工作重心放在解決不規(guī)則的流體力學(xué)計(jì)算網(wǎng)格所帶來的一系列問題上，也就是如何控制網(wǎng)格的生成質(zhì)量和怎么處理流體力學(xué)計(jì)算過程中由于不規(guī)則的計(jì)算網(wǎng)格所導(dǎo)致的和收斂性相關(guān)的問題。利用GRIDGEN這個程序同時(shí)通過該軟件程序本身設(shè)置的簡化算法，可以得到較高質(zhì)量的流體力學(xué)計(jì)算網(wǎng)格；但是和收斂性有關(guān)的問題只能夠以流體力學(xué)計(jì)算的求解程序?yàn)榛A(chǔ)和使用者的經(jīng)驗(yàn)來處理。在研究這個案例的過程中，我們運(yùn)用擬不穩(wěn)定狀態(tài)的計(jì)算方法較快的收斂流體力學(xué)計(jì)算。這個方法就是從非穩(wěn)態(tài)的算法開始以更深的研究穩(wěn)態(tài)的問題，在一定的時(shí)間范疇內(nèi)，進(jìn)行N次的迭代，從而使得較為復(fù)雜的流動難題能夠快速穩(wěn)定的收斂于它的解。在流體力學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，擬不穩(wěn)定狀態(tài)的計(jì)算措施是使流體力學(xué)計(jì)算得到收斂的一個行之有效的措施。

3.2 流體力學(xué)計(jì)算邊界條件 在計(jì)算城市規(guī)劃設(shè)計(jì)流體力學(xué)過程中確定適合的計(jì)算邊界條件為流體力學(xué)計(jì)算運(yùn)用于城市建筑規(guī)劃領(lǐng)域探討的一個很關(guān)鍵的方面。在實(shí)際的流體力學(xué)計(jì)算過程中，計(jì)算的區(qū)域除了上空采用開放的適意流動的邊界，地面和規(guī)劃區(qū)內(nèi)建筑物表面采用固體的表面邊界，其它4個方向的邊界取值也將對流體力學(xué)的計(jì)算區(qū)域有較大的影響。因?yàn)橐?guī)劃區(qū)外已經(jīng)存在的建筑物會對流體力學(xué)的計(jì)算存在一定影響，東南西北4個方向的邊界條件的取值非常復(fù)雜。在本文的探究中，因?yàn)槭呛唵翁接懹?jì)算流體力學(xué)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，所以我們采取的是最簡單的方式來設(shè)定流體力學(xué)計(jì)算的邊界條件值。以某一些原則為依據(jù)，而且經(jīng)過整理分析規(guī)劃區(qū)域本地的氣象文件資料，我們明確選取風(fēng)向頻率較高的北風(fēng)和東北風(fēng)作為流體力學(xué)的計(jì)算前提，選取的風(fēng)力的大小會影響人群的生活、當(dāng)?shù)孛磕甓紩霈F(xiàn)的10米每秒的風(fēng)速作為導(dǎo)入的風(fēng)速，并且不考慮城市規(guī)劃區(qū)域外已經(jīng)存在的建筑物對流體力學(xué)計(jì)算邊界條件的影響。豎直方向的階梯風(fēng)也會影響流體力學(xué)的計(jì)算結(jié)果。本次研究采用的流體力學(xué)計(jì)算邊界條件如下：地面和已有建筑物的表面為固定墻壁；天空為自由的流動邊界，也就是滑移的界限。分析東北風(fēng)的工況時(shí)：東面和北面為10×0.714m/s的風(fēng)速入口，風(fēng)向?yàn)闁|北方向時(shí)，南、西面為自由的出口邊界。

4 結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算流體力學(xué)為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)做出了很大貢獻(xiàn)，CFD很大程度上使城市規(guī)劃設(shè)計(jì)更加合理，所以流體力學(xué)計(jì)算在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用會更加普遍，我們需要經(jīng)常地了解總結(jié)流體力學(xué)計(jì)算在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，不斷地對流體力學(xué)計(jì)算技術(shù)加以完善，使其更好地為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

中圖分類號:TD743文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)10-0188-02

一、概述

由于裂隙巖體內(nèi)部構(gòu)造的復(fù)雜性和多變性,給注漿理論研究帶來了很大的困難。漿液在裂隙巖體中的流動規(guī)律、擴(kuò)散范圍、漿液擴(kuò)散壓力以及注漿加固體強(qiáng)度和變形特征等與裂隙巖體幾何形狀、空間分布特征和空隙度特性等有密切的關(guān)系。

目前,人們研究漿液在構(gòu)造面中流動和在孔隙中滲透擴(kuò)散時(shí)均把漿液簡化為與時(shí)間無關(guān)的牛頓流體,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的時(shí)變性賓漢姆流體,這就導(dǎo)致了注漿過程中的理論計(jì)算與實(shí)際相差太大。

在裂隙巖體中注漿,是長期以來尚未解決的技術(shù)難題。研究賓漢姆流體在裂隙巖體中滲透擴(kuò)散過程 (運(yùn)移規(guī)律)及滲流機(jī)理對注漿加固工程的設(shè)計(jì)和注漿效果預(yù)測等有重大的理論指導(dǎo)意義。

二、研究現(xiàn)狀及存在的問題

(一)研究現(xiàn)狀

隨著注漿實(shí)踐發(fā)展,目前已發(fā)展的注漿理論有滲透注漿理論、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學(xué)注漿、低滲透介質(zhì)注漿理論。但由于漿體運(yùn)動是隱蔽于地下復(fù)雜性的地基構(gòu)造中,且縫隙分布又難于模擬,因而理論方面的研究相對滯后于實(shí)踐。

注漿理論是借助于流體力學(xué)和固體力學(xué)的理論發(fā)展而來的,對漿液的單一流動形式進(jìn)行分析,建立壓力、流量、擴(kuò)散半徑、注漿時(shí)間之間的關(guān)系。傳統(tǒng)的注漿工藝是以“滲入性理論”為基礎(chǔ),注漿時(shí)只采用相對較低的注漿壓力,使?jié){液在孔隙或縫隙中擴(kuò)散時(shí)不致破壞巖土的原有結(jié)構(gòu)。

滲透注漿是指在壓力作用下使?jié){液充填土的孔隙和巖石的裂隙,排擠出孔隙中存在的自由水和氣體,而基本上不改變原狀土的結(jié)構(gòu)和體積 (砂性土注漿的結(jié)構(gòu)原理),所用注漿壓力相對較小。代表性的注漿理論有球形擴(kuò)散理論、柱形擴(kuò)散理論和袖套管法理論。

球形擴(kuò)散理論雖然考慮了漿液性質(zhì)隨時(shí)間變化對滲透規(guī)律的影響,但仍然把漿液簡化為了牛頓流體,這也正是他們的不足之處。

柱形擴(kuò)散理論和袖套管法理論研究中,仍然把漿液簡化為了牛頓流體,沒有考慮漿液性質(zhì)隨時(shí)間變化對滲透規(guī)律的影響。

查閱國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn),在目前的滲透注漿理論研究中,人們多是把漿液簡化為牛頓流體,而且沒考慮漿液的時(shí)變性,沒有任何一個公式能真正準(zhǔn)確地反映出漿液在多孔介質(zhì)中的滲流規(guī)律,這些公式各自存在著某些缺陷,甚至與實(shí)際之間相差很大,公式的結(jié)論多為指導(dǎo)性的,因此,大多數(shù)注漿工程報(bào)導(dǎo)或論文中,只介紹注漿工藝過程和注漿效果,很少進(jìn)行注漿理論的分析研究。因缺乏完善的理論指導(dǎo),影響了注漿效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提高,造成人力物力的許多浪費(fèi)。

(二)存在的問題

1.大多漿液為非牛頓流體,而目前的理論研究中均簡化為牛頓流體。

2.在注漿過程中,漿液的性質(zhì)隨時(shí)間而變化,而目前的理論研究中視漿液的性質(zhì)與時(shí)間無關(guān)。

目前,人們研究漿液在構(gòu)造面中流動和在孔隙中滲透擴(kuò)散時(shí)均把漿液簡化為牛頓流體且與時(shí)間無關(guān),而絕大部分漿液屬非牛頓流體的賓漢姆流體,且具有時(shí)變性,這就導(dǎo)致了注漿過程中的理論計(jì)算與實(shí)際相差太大,甚至是荒謬的。理論研究落后于工程實(shí)際需求,尚需進(jìn)行研究的方面有:漿液流體力學(xué)及其本構(gòu)方程、漿液在多孔松散介質(zhì)中的滲透擴(kuò)散規(guī)律、多孔松散介質(zhì)的滲透力學(xué)模型、多孔松散介質(zhì)的空隙度特征、漿液的充填機(jī)理、注漿加固的力學(xué)作用、注漿基本理論與觀念、注漿工藝等。

3.注漿設(shè)計(jì)隨意性太大,注漿效果難以估計(jì)。注漿方法主要是壓入法,漿液在壓力差的作用下從注漿孔向巖體裂隙內(nèi)擴(kuò)散,其擴(kuò)散距離 (常稱為擴(kuò)散半徑)決定著注漿孔的布置和漿液消耗量,也是選擇工藝參數(shù)、評價(jià)注漿效果的重要依據(jù)。但漿液在裂隙巖體內(nèi)的擴(kuò)散過程是隱藏的,目前還不可能在施工中對這一過程進(jìn)行監(jiān)測,這樣,漿液的擴(kuò)散距離只能靠理論或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。而現(xiàn)有的計(jì)算漿液擴(kuò)散距離的理論公式還遠(yuǎn)未成熟,實(shí)用價(jià)值有限,經(jīng)驗(yàn)公式又往往是針對某些特定漿液 (主要是化學(xué)漿液)總結(jié)的,不具有普遍意義。因此,目前在裂隙巖體中注漿還沒有可靠的預(yù)先確定漿液擴(kuò)散距離的方法。

由于這一理論缺陷,給裂隙巖體注漿帶來了如下問題:(1)注漿工程的投資和效果難以預(yù)計(jì)。當(dāng)工程目的明確、場地條件清楚時(shí),由于漿液的擴(kuò)散距離不能預(yù)先準(zhǔn)確確定,鉆孔數(shù)量和材料消耗量的預(yù)算便沒有依據(jù)。如果憑經(jīng)驗(yàn)或工程類比法確定了鉆孔數(shù)量和材料消耗量,則在這些工程量完成之后所能取得的效果又難以準(zhǔn)確預(yù)計(jì) (如注漿帷幕是否已形成要求的封閉條件),這樣,在方案論證階段,難以將注漿法與別的方法作對比。由于這一原因,注漿法的應(yīng)用受到了一定程度的負(fù)面影響。國內(nèi)礦山帷幕截流技術(shù)的推廣中便遇到了這一問題,國外有些水利工程的業(yè)主也是因?yàn)檫@一原因而不愿進(jìn)行壩基注漿。(2)確定孔距、漿液配比和注漿壓力時(shí)的隨意性太大。許多工程都需要通過多孔注漿,且要求注入的漿液能形成連續(xù)、穩(wěn)定的膠結(jié)體。這時(shí)注漿孔的距離必須依漿液的擴(kuò)散距離而定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件一定時(shí),漿液的擴(kuò)散距離又主要取決于漿液的性質(zhì)和注漿的工藝參數(shù)。因此,孔距應(yīng)該根據(jù)所選用的漿液在允許壓力和時(shí)間內(nèi)可能達(dá)到的擴(kuò)散距離來確定。但在目前的注漿設(shè)計(jì)和施工中,注漿孔距和注漿材料都主要是憑經(jīng)驗(yàn)確定的,這樣便很可能因孔距太大或太小而出現(xiàn)工程質(zhì)量問題或投資上的浪費(fèi)。

三、結(jié)論

1.部分學(xué)者已驗(yàn)證了裂隙巖體結(jié)構(gòu)面的分布具有統(tǒng)計(jì)意義上的自相似性,因此,裂隙巖體結(jié)構(gòu)面分布應(yīng)具有分形特征,并可計(jì)算出其分維數(shù)。

2.巖體的分維數(shù)可以反映出巖體的破碎程度、節(jié)理發(fā)育程度、可灌性。而裂隙巖體的這些特征又嚴(yán)重影響著注漿擴(kuò)散規(guī)律及注漿效果,因此可以嘗試將分形理論應(yīng)用于注漿工程,用裂隙巖體結(jié)構(gòu)面的分維數(shù)來定性的確定注漿參數(shù)。

3.工程巖體往往被節(jié)理和結(jié)構(gòu)面所切割形成明顯的節(jié)理巖體,具有明顯的不連續(xù)性,用離散單元法可以得到較好的處理,因此,可以將分形理論與離散元方法相結(jié)合,模擬出漿液在裂隙中擴(kuò)散的真實(shí)情況。

參考文獻(xiàn)

[1]葛家良.注漿技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].礦業(yè)世界,1995,(1).

[2]楊米加.注漿理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,(6).

[3]李長洪.碎裂巖體注漿理論及應(yīng)用研究[D].北京科技大學(xué),1999.

[4]謝和平.分形―巖石力學(xué)導(dǎo)論[M].北京:科學(xué)出版社,1997.

[5]徐光黎.巖石結(jié)構(gòu)面幾何特征的分形與分維[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),1993,(2).

篇（6）

關(guān)鍵詞:彈塑性力學(xué);研究生;教學(xué);方法

Key words: elastic-plastic mechanics;postgraduate;teaching;methods

中圖分類號:G42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)27-0186-01

工程技術(shù)人才必須具備堅(jiān)實(shí)的力學(xué)理論基礎(chǔ)[1-2],而彈塑性力學(xué)是力學(xué)理論體系的重要環(huán)節(jié),是高等工程類人才知識結(jié)構(gòu)中必不可少的部分。對研究生而言,彈塑性力學(xué)是工程技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科,是工科院校工程力學(xué)、土木工程等專業(yè)必修的一門課程。大土木工程專業(yè),特別是港口、海岸及近海工程專業(yè)碩士研究生的研究方向一般是港工結(jié)構(gòu)、海洋結(jié)構(gòu)、巖土、巖土與結(jié)構(gòu)相互作用等方面,其實(shí)這些方向都要以彈塑性力學(xué)的知識為基礎(chǔ),也可以說它們本身就是彈塑性力學(xué)的內(nèi)容[3]。因此,學(xué)好彈塑性力學(xué)為相關(guān)專業(yè)的研究生從事研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對他們的研究工作具有重要作用。

作者已從事彈塑性力學(xué)這門課程的教學(xué)工作多年,深感學(xué)生學(xué)完這門課程后卻不知如何或不能很好地將所學(xué)的理論知識應(yīng)用實(shí)際工程或自己的研究工作當(dāng)中去。本文就研究生彈塑性力學(xué)課程的教學(xué)方法進(jìn)行探討。

教學(xué)方法探討:

①結(jié)合巖土力學(xué)或巖土工程進(jìn)行

關(guān)于彈塑性力學(xué)的研究是從英國科學(xué)家虎克與1678年提出的固體材料的彈性變形和所受的外力成正比的虎克定律開始的。而關(guān)于固體材料塑性變形的研究是從法國科學(xué)家?guī)靷愑?773年研究土力學(xué)中土壤的剪斷裂,提出了最大剪應(yīng)力理論開始的;屈雷斯卡又把最大剪應(yīng)力理論引用到了金屬的塑性變形研究中,并于1864年提出了最大剪應(yīng)力屈服條件。可看出,塑性力學(xué)起源于土力學(xué)。巖土特別是土,是一種塑性特性很強(qiáng)的一種材料,其物理力學(xué)性質(zhì)特別復(fù)雜,具有不確定性、區(qū)域性和影響因素眾多等特點(diǎn)。而巖土與樁等結(jié)構(gòu)的相互作用就更復(fù)雜了。所以,在講授研究生彈塑性力學(xué)課程時(shí),結(jié)合巖土力學(xué)或巖土工程進(jìn)行是較好的一個方法。

②結(jié)合ABAQUS軟件進(jìn)行

ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬有限元軟件,解決從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。擁有各種類型的材料模型庫,可以模擬典型工程材料的性能,其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料。ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力/位移)問題,還可以模擬如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透/應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析等廣泛的工程領(lǐng)域問題。

ABAQUS采用最先進(jìn)的有限元技術(shù),可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng),特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題,具有獨(dú)特的系統(tǒng)級模型分析能力。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場的分析,同時(shí)還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。ABAQUS 以其優(yōu)秀的分析能力、模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性而被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。

ABAQUS擁有者豐富的巖土相關(guān)本構(gòu)模型,如Elasticity、Mohr-Coulomb Model、Modified Drucker-Prager Models、Linear Drucker-Prager Model、Hyperbolic Model、Exponent Model、Flow in the Hyperbolic and Exponent Models、Coupled Creep and Drucker-Prager Plasticity、Modified Cam-Clay Model、Modified Cap Model、Coupled Creep and Cap Plasticity、Jointed Material Model,從上面的模型可以看出ABAQUS有著強(qiáng)大的巖土本構(gòu),因此非常適合于巖土工程研究,可以考慮固結(jié)、滲流、穩(wěn)定、開挖、填方、(溫度、應(yīng)力、滲流等)耦合、地震分析等眾多問題。

所以可看出,ABAQUS是國際上非常著名的一款大型通用軟件,且在處理非線性問題方面功能特強(qiáng)大,還能很好地處理巖土工程問題。因此,在講授研究生彈塑性力學(xué)課程時(shí),結(jié)合ABAQUS進(jìn)行不失為一個有效的好方法。在使用ABAQUS時(shí),可根據(jù)不同的需要選用不同的巖土本構(gòu)模型,計(jì)算完成后,可在后處理中得到任意形狀物體中任意點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù),進(jìn)而進(jìn)行綜合分析。

③巖土的彈塑性力學(xué)實(shí)驗(yàn)

由前面我們已知道,巖土是一種典型的彈塑性材料,受力過程表現(xiàn)出非常明顯的彈塑性。因此,上課過程中的實(shí)驗(yàn)以土樣作為實(shí)驗(yàn)材料是很好的。每個同學(xué)完成土樣的三軸實(shí)驗(yàn)后要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,報(bào)告中要繪出土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線,以表征土體的彈塑性特性。

④基于ABAQUS軟件的彈塑性力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算

這里是要用ABAQUS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,是一種彈塑性力學(xué)計(jì)算的實(shí)際操練。每個同學(xué)要結(jié)合一個實(shí)際工程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并要附有詳細(xì)的計(jì)算過程和步驟、各類圖件,還要進(jìn)行結(jié)果分析。這一數(shù)值模擬計(jì)算是以大作業(yè)的形式布置給學(xué)生,學(xué)生交上來后老師要評分。

⑤編寫合適的教材

選擇合適的教材對上好彈塑性力學(xué)課程也是很重要的?？紤]到?jīng)]有適合作者所在的港口航道與海岸工程專業(yè)及課時(shí)要求的研究生彈塑性力學(xué)教材,特編寫了該課程的研究生教材,即《彈塑性力學(xué)理論基礎(chǔ)與工程應(yīng)用》。

參考文獻(xiàn):

篇（7）

力學(xué)學(xué)科形成了各具特色、實(shí)力雄厚的四個二級學(xué)科：流體力學(xué)、固體力學(xué)、一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)和工程力學(xué)。此外，生物力學(xué)是力學(xué)與生物、醫(yī)學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，其中研究與人類心血管疾病成因及診治相關(guān)的血流動力學(xué)是發(fā)展較快的領(lǐng)域之一，該方向?qū)儆诋?dāng)前國際前沿。

材料科學(xué)與工程是上海交大的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，前身是冶金系，下設(shè)3個二級學(xué)科，其中材料學(xué)、材料加工工程被評為國家重點(diǎn)學(xué)科。

機(jī)械工程學(xué)科培養(yǎng)了數(shù)以萬計(jì)的專業(yè)技術(shù)人才，擁有機(jī)械制造及其自動化和機(jī)械設(shè)計(jì)及理論2個國家重點(diǎn)學(xué)科，整個學(xué)科的實(shí)力都非常強(qiáng)大。

控制科學(xué)與工程學(xué)科以其科研覆蓋面寬、綜合實(shí)力強(qiáng)、人才梯隊(duì)結(jié)構(gòu)合理、培養(yǎng)高層次人才數(shù)量多、質(zhì)量高而列居國內(nèi)同類學(xué)科前茅?？刂评碚撆c控制工程、模式識別與智能系統(tǒng)2個學(xué)科從1987年開始就一直是國家重點(diǎn)學(xué)科。

創(chuàng)立于1943年的船舶與海洋工程學(xué)科，已形成了一批在全國乃至世界領(lǐng)先的優(yōu)勢學(xué)科，造就了一批以院士為核心的著名學(xué)科帶頭人，成為了我國學(xué)科門類齊全、綜合研究實(shí)力雄厚、獨(dú)具特色的船舶與海洋工程科研和教學(xué)基地，享有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。

西安交通大學(xué)

機(jī)械工程學(xué)院是西安交通大學(xué)歷史最悠久、實(shí)力最雄厚的學(xué)院之一，優(yōu)勢專業(yè)主要有機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程等學(xué)科。

電氣工程學(xué)院是我國高校同類學(xué)科中創(chuàng)建最早、學(xué)科設(shè)置最全的學(xué)院之一，歷屆畢業(yè)生中有近30人成為院士，應(yīng)屆畢業(yè)生一次性就業(yè)率非常高，學(xué)生知識能力強(qiáng)，頗受企業(yè)青睞。

能源與動力工程學(xué)院是西安交通大學(xué)的“品牌”學(xué)院，其能源動力學(xué)科實(shí)力強(qiáng)大，在全國都是數(shù)一數(shù)二的，擁有熱能工程、流體機(jī)械及工程、動力機(jī)械及工程、制冷及低溫工程4個優(yōu)勢專業(yè)，基本覆蓋了所有能源類專業(yè)方向。該學(xué)院的學(xué)生畢業(yè)后一般都進(jìn)入電力、能源等企事業(yè)單位工作，收入高。

管理學(xué)院在全國同領(lǐng)域非常知名，工業(yè)工程專業(yè)具備了工科的扎實(shí)基礎(chǔ)和管理學(xué)的思維方式，頗受企業(yè)好評，出國率是同類高校中最高的。

電子與信息工程學(xué)院是涵蓋電子信息領(lǐng)域幾乎所有新興工程學(xué)科在內(nèi)的一個學(xué)院，通信工程、自動化、計(jì)算機(jī)科學(xué)等專業(yè)每年都備受Google等知名跨國企業(yè)的青睞。

北京交通大學(xué)

北京交通大學(xué)原本屬于鐵道部，現(xiàn)劃歸教育部，運(yùn)輸在全國排第一，源于和鐵路的淵源，交大可以說是目前全國僅有的和鐵路聯(lián)系密切的學(xué)校，全校各專業(yè)幾乎都和鐵路相關(guān)，所以一些原鐵道部企業(yè)最認(rèn)可交大，交大每年有相當(dāng)數(shù)量的畢業(yè)生會去這些企業(yè)。

交大的特色還在于和鐵路的相關(guān)專業(yè)，比如電信學(xué)院的通信、信號，土建學(xué)院的橋梁、隧道，機(jī)電學(xué)院的車輛工程，運(yùn)輸學(xué)院的運(yùn)輸、交規(guī)、物流，經(jīng)管學(xué)院的企管、會計(jì)等。

電信、經(jīng)管很知名，每年報(bào)名人數(shù)很多。理學(xué)院也有很不錯的學(xué)科。

西南交通大學(xué)

交通運(yùn)輸學(xué)院擁有交通運(yùn)輸工程國家重點(diǎn)學(xué)科，在地鐵、物流配送、人機(jī)和環(huán)境工程、智能交通技術(shù)等方面擁有不可代替的地位。上海磁懸浮列車、長江三角洲之間的子彈頭列車，這些先進(jìn)的交通工具代表著未來鐵路交通發(fā)展的方向，而西南交大正是在這方面有著優(yōu)勢。

電氣工程學(xué)院主要從事電氣工程學(xué)科和電子信息學(xué)科的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)工作，電力系統(tǒng)及其自動化是國家級重點(diǎn)學(xué)科，地鐵主要是依靠電力能源運(yùn)行，因此許多電氣學(xué)院的學(xué)生被聘請到各地鐵運(yùn)營大市。電氣學(xué)院的磁懸浮列車與懸浮技術(shù)研究所等重點(diǎn)研究所和實(shí)驗(yàn)室可是幾塊金字招牌，磁懸浮列車的研究國內(nèi)第一，世界領(lǐng)先。

西南交通大學(xué)的前身是我國高校最早成立土木工程系的，現(xiàn)在的西南交大土木工程學(xué)院有國家重點(diǎn)學(xué)科橋梁與隧道工程學(xué)，國家級特色學(xué)科土木工程等優(yōu)勢專業(yè)，結(jié)合西南地形復(fù)雜的特點(diǎn)正在發(fā)揮著不可替代的作用。

北京航空航天大學(xué)

航空科學(xué)與工程學(xué)院是北航最有名的學(xué)院，下設(shè)飛機(jī)系、人機(jī)與環(huán)境系、流體力學(xué)研究所、固體力學(xué)研究所4個系所，支撐起了北航的學(xué)術(shù)高峰。

材料科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)生主要是和飛機(jī)、航天材料打交道，擁有大量省部委材料學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，如民航安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。材料科學(xué)與工程專業(yè)還是國家一級重點(diǎn)學(xué)科。材料不僅應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，還可以廣泛應(yīng)用于建筑等民用行業(yè)，就業(yè)范圍非常廣闊。

能源與動力工程學(xué)院原名動力系，擁有一批獲得國內(nèi)同行業(yè)公認(rèn)的高級學(xué)術(shù)帶頭人作為學(xué)院的師資主體。

宇航學(xué)院堪稱航天人才的搖籃，有飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動力工程和探測制導(dǎo)與控制技術(shù)三個本科專業(yè)，課程設(shè)置的特點(diǎn)都是以“平臺課方向課”的模式構(gòu)建，大大拓寬了學(xué)生的知識面，提高了學(xué)生的適應(yīng)能力和專業(yè)能力。

計(jì)算機(jī)學(xué)院是一個特別鼓勵學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力，展現(xiàn)自己才華的地方，其計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)也是國家一級重點(diǎn)學(xué)科。

南京航空航天大學(xué)

飛行器設(shè)計(jì)是南京航天大學(xué)最著名的專業(yè)，也是歷年學(xué)校招聘會上最受矚目的熱門專業(yè)，建有我國直升機(jī)技術(shù)研究方向唯一的國家級(國防)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建有國內(nèi)唯一專門從事航空智能材料與結(jié)構(gòu)研究的航空重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及CAD中心、結(jié)構(gòu)振動兩個部門開放實(shí)驗(yàn)室。

飛行員專業(yè)是這個學(xué)校最牛的專業(yè)，學(xué)校與多家航空公司聯(lián)合，對學(xué)生實(shí)行訂單式培養(yǎng)方式，共有“31”和“22”兩種招生模式，采取國內(nèi)國外兩部教學(xué)，如“31”就是學(xué)員前三年在國內(nèi)校本部進(jìn)行飛行專業(yè)基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)和基本技能訓(xùn)練，第四學(xué)年派送到國外飛行學(xué)校進(jìn)行為期一年的飛行訓(xùn)練，并取得中國民航總局認(rèn)可的符合多發(fā)儀表等級要求的國外商業(yè)飛行員駕駛執(zhí)照。

電氣工程及其自動化專業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展十分迅速，且前景很好，擁有航空電源航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建立了中航一集團(tuán)和中航二集團(tuán)技術(shù)工程中心，相關(guān)研究領(lǐng)域在國內(nèi)也具有重要影響力。

中國海洋大學(xué)

海洋環(huán)境學(xué)院是中國海洋大學(xué)最具海洋特色的學(xué)院，包括國家級重點(diǎn)學(xué)科海洋科學(xué)和環(huán)境科學(xué)，其中海洋學(xué)本科專業(yè)是“國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地”首批15個基地之一。

生物科學(xué)專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。生物系是山東省重點(diǎn)學(xué)科和國家生物學(xué)一級學(xué)科的重要組成部分。聯(lián)合國教科文組織中國海洋生物工程中心也設(shè)在本系。

軍事海洋學(xué)是海洋學(xué)與軍事學(xué)相結(jié)合的新興學(xué)科。它以軍事作戰(zhàn)需求為牽引，以海洋學(xué)的基本知識和研究方法為基礎(chǔ)，研究如何利用海洋要素的變化規(guī)律為軍事作戰(zhàn)服務(wù)。

此外，中國海洋大學(xué)的水產(chǎn)、水產(chǎn)品加工及貯藏工程專業(yè)也是很具有優(yōu)勢的，是國家級重點(diǎn)學(xué)科；水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)、海洋技術(shù)、港口航道與海岸工程、會計(jì)學(xué)等專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。

大連海事大學(xué)

大連海事大學(xué)的航海技術(shù)專業(yè)可謂久負(fù)盛名，實(shí)力非凡，1983年聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署和國際海事組織在學(xué)校設(shè)立了亞太地區(qū)國際海事培訓(xùn)中心，1985年設(shè)立世界海事大學(xué)大連分校。

如果說航海學(xué)的是開船，那么輪機(jī)學(xué)習(xí)的就是如何修船了。輪機(jī)管理（輪機(jī)工程）專業(yè)現(xiàn)設(shè)有輪機(jī)管理和船機(jī)修造兩個專業(yè)方向，屬于國家級重點(diǎn)學(xué)科。由于這個專業(yè)自身的特點(diǎn)――工程部件精確度要求較高，所以對所招收學(xué)生的要求也是格外高。

法學(xué)院是遼寧省人大常委會立法顧問單位，其中海商法專業(yè)在國內(nèi)同類法律高校中是首屈一指的，也是大連海事大學(xué)進(jìn)校要求分?jǐn)?shù)最高的專業(yè)。它培養(yǎng)的學(xué)生不僅要求具有扎實(shí)的英語和法學(xué)基礎(chǔ)，而且還要求熟悉海運(yùn)及相關(guān)業(yè)務(wù)，精通海商、海事法律，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識運(yùn)用于實(shí)踐中。

海事管理學(xué)科主要培養(yǎng)的是負(fù)責(zé)水上安全運(yùn)輸監(jiān)督管理的專業(yè)人才，學(xué)生畢業(yè)后一般進(jìn)入海事局、海上監(jiān)察、港口監(jiān)察等單位工作，是海上運(yùn)輸?shù)牡谝坏婪谰€。

海上物流專業(yè)是解決港口運(yùn)輸、海洋運(yùn)輸?shù)母鞣N問題的學(xué)科，備受歡迎。

長安大學(xué)

公路學(xué)院是長安大學(xué)最好的學(xué)院，是我國公路交通建設(shè)行業(yè)學(xué)科最齊全、專業(yè)配套規(guī)模最大的公路交通學(xué)院。公路學(xué)院公路建設(shè)學(xué)科與技術(shù)學(xué)科均列入國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)行列，學(xué)院還是全國交通系統(tǒng)監(jiān)理工程師、造價(jià)工程師、檢測工程師和公路交通高新技術(shù)培訓(xùn)基地。

汽車學(xué)院也是長安大學(xué)很牛的學(xué)院，載運(yùn)工具運(yùn)用工程是國內(nèi)為數(shù)不多的幾個權(quán)威學(xué)科點(diǎn)之一，只有西南交通大學(xué)、北京交通大學(xué)可與之一爭高下。學(xué)院有自己唯一的汽車高速實(shí)驗(yàn)環(huán)道和綜合測試場，給學(xué)生們提供了很多實(shí)驗(yàn)機(jī)會，讓學(xué)生在賞車、鑒車、試車的樂趣中發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)。

篇（8）

在中科院力學(xué)所，也許你會經(jīng)常看見這位準(zhǔn)點(diǎn)到三樓上班的忙碌身影。他，就是中國爆炸力學(xué)的奠基人與開拓者之一的鄭哲敏。

從頑童到負(fù)笈少年

1960年，中科院力學(xué)所，一個小型爆炸成形實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行?？蒲腥藛T屏息靜氣，只聽“砰”的一聲，一塊5厘米長寬，幾毫米厚的鐵板被單發(fā)雷管炸成一個小碗。大家歡呼雀躍。所長錢學(xué)森興奮不已，拿著小碗給大家看：“可不要小看這個碗，我們將來衛(wèi)星上天就靠它了。”

隨之，在中國，一個新興的專業(yè)就此誕生，錢學(xué)森起名為“爆炸力學(xué)”。其創(chuàng)始人便是錢學(xué)森的得意門生鄭哲敏。

與爆炸力學(xué)結(jié)緣，并非刻意的人生規(guī)劃?！拔覐倪^去走到現(xiàn)在，并沒有什么清晰的路線。但有一點(diǎn)是確定的，那就是富國強(qiáng)民的愿望。”

冥冥之中，鄭哲敏與力學(xué)似乎也有不解的緣分。鄭哲敏出生于商人家庭，因?yàn)楦赣H在山東經(jīng)營亨得利鐘表，他小時(shí)候就喜歡拆表拆鐘，擺弄各種光學(xué)儀器。

在鄭企靜童年的記憶中，二哥鄭哲敏是一個活潑甚至有點(diǎn)淘氣的頑童，并非一天到晚死讀書，而是興趣廣泛，愛好音樂，最喜歡吹口琴、唱京劇。“他在家排行老三，點(diǎn)子多，是我們的領(lǐng)頭人，一到冬天，他打來井水，撒在自家院子結(jié)成薄冰，他領(lǐng)著兄弟姐妹在‘人工冰場’溜冰，好開心?！?/p>

8歲那年，父親與鄭哲敏聊天，語重心長說道：“你長大以后不要像我一樣做生意，要念書做學(xué)問?！彼€教導(dǎo)鄭哲敏，做人要誠實(shí)、實(shí)在，要憑實(shí)力。在父親影響下，鄭哲敏兄妹也都一生剛正不阿，一心向?qū)W，并學(xué)有所成。

1938年，鄭哲敏讀中學(xué)。期間因身體不好休學(xué)在家，父親讓他看《家書》。他學(xué)到了很多做人的道理，確立了做人的底線。家里還請老師教他學(xué)英語。鄭哲敏自學(xué)了英文原版的歐幾里得，書中嚴(yán)密的邏輯推理給鄭哲敏很大的影響。他自此就迷上了數(shù)學(xué)、物理，并由此進(jìn)入到科學(xué)的殿堂?！按蚰且院?，成績就好了，學(xué)習(xí)也很輕松。”

童年，有美好的記憶，也烙下了歷史的陰影。日本侵華后，鄭哲敏一家都生活在頻繁轟炸的恐怖中。一次鄭哲敏在路上撿子彈殼，突然遭到一個拿步槍的日本兵的追趕，他嚇得一路狂奔逃命。從此，這一幕就成為他經(jīng)常出現(xiàn)的夢魘。初中填報(bào)志愿時(shí)，鄭哲敏就立下兩個志愿：一是當(dāng)飛行員，打日本鬼子；二是當(dāng)工程師，實(shí)業(yè)救國。

1943年，鄭哲敏中學(xué)畢業(yè)后考入西南聯(lián)大電機(jī)系。鄭哲敏有幸見到了梅貽琦等知名教授。雖然沒有親聆教誨，卻受到潛移默化的影響。例如梅貽琦走路從不抄近路，按規(guī)矩辦事，遵守紀(jì)律；聯(lián)大有各種各樣的集會，大家各唱各的調(diào)，科學(xué)和民主氣氛很活躍；老師教書認(rèn)真負(fù)責(zé)，一板一眼?！斑@些大師，在心中是一種榜樣標(biāo)志，一種人格的代表?！编嵳苊艋貞浀馈?/p>

抗戰(zhàn)勝利后，西南聯(lián)大回遷，鄭哲敏在北平（北京）清華大學(xué)機(jī)械系學(xué)習(xí)。畢業(yè)后，便留校做錢偉長教授的助教。1948年，經(jīng)四級選拔，同時(shí)在梅貽琦、陳福田、錢偉長、李輯祥等人的推薦下，鄭哲敏脫穎而出成為全國唯一的一名“國際扶輪社國際獎學(xué)金”獲得者，赴美學(xué)習(xí)。

錢偉長為他寫了留學(xué)推薦信：“鄭哲敏是幾個班里我最好的學(xué)生之一。他不僅天資聰穎、思路開闊、富于創(chuàng)新，而且工作努力，盡職盡責(zé)。他已接受了工程科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際和理論訓(xùn)練。給他幾年更高層次的深造，他將成為應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的出色科學(xué)工作者?！?/p>

23歲的鄭哲敏，背起行囊，負(fù)笈留學(xué)。他來到美國加州理工學(xué)院，師從錢學(xué)森先生，攻讀博士學(xué)位，鄭哲敏有機(jī)會聆聽許多世界著名學(xué)者的課程或報(bào)告，尤其受錢學(xué)森所代表的近代應(yīng)用力學(xué)學(xué)派影響很深：著眼重大的實(shí)際問題，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格推理、表述清晰、創(chuàng)新理論，進(jìn)而開辟新的技術(shù)和工業(yè)。這也成為鄭哲敏后來一生堅(jiān)持的研究方向和治學(xué)風(fēng)格。

他還接受馮卡門、錢學(xué)森等應(yīng)用力學(xué)學(xué)派的思想精髓：應(yīng)用自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，探索工程基本規(guī)律，形成工程理論，進(jìn)而產(chǎn)生新技術(shù)解決工程難題。

后，美國移民局取消了對一批留學(xué)生不得離境的限制，鄭哲敏成為首批回國的留學(xué)生。離美之前，恩師錢學(xué)森為他送行。他請教：回國后干什么？錢先生說，國家需要做什么，你就做什么。不一定是尖端的，哪怕是測量管道水的流動也可以做。

1954年9月26日，鄭哲敏從紐約乘船離美，途經(jīng)歐洲輾轉(zhuǎn)近5個月，于次年回到了闊別6年半的祖國。

半個世紀(jì)后，總有人問他“當(dāng)時(shí)為什么回來？后悔過嗎？”在鄭哲敏看來，這不是個問題：“沒有想過不回來。這是長在骨子里的東西。雖然美國物質(zhì)生活很好，但感覺像浮萍，沒有根的感覺。”

沒見過雷管的書生到爆炸力學(xué)專家

爆炸的機(jī)理就是能量的快速釋放和有效的控制。爆炸現(xiàn)象在自然和人類歷史中經(jīng)常出現(xiàn)，如宇宙大爆炸、戰(zhàn)爭轟炸等。爆炸力學(xué)就是研究爆炸能量的傳播規(guī)律、力學(xué)效應(yīng)及其控制方法與定量應(yīng)用。在高速沖擊和爆炸荷載作用下，固體材料流體化，有了新的材料特性，既是固體又是流體，既非固體也非流體。描述介質(zhì)的新特性，傳統(tǒng)的固體流體力學(xué)方程不夠用了，鄭哲敏花費(fèi)近三年時(shí)間，深入研究爆炸力學(xué)新的理論，闡明基本規(guī)律。

爆破成形的小碗，就是最早的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在這之前，鄭哲敏是連雷管都沒見過的書生，但他心中一直謹(jǐn)記并踐行著老師的話--“祖國的需要就是我的專業(yè)”，白手起家，著手研究。上個世紀(jì)60年代，利用爆炸成形研究，鄭哲敏團(tuán)隊(duì)成功制造出高精度衛(wèi)星火箭部件。

鄭哲敏還接受判斷地下強(qiáng)爆效應(yīng)的科研任務(wù)，建立了流體彈塑性理論。該模型將爆炸及沖擊荷載作用下介質(zhì)的流體、固體特性及運(yùn)動規(guī)律用統(tǒng)一的方程表述，堪稱爆炸力學(xué)的學(xué)科標(biāo)志，可準(zhǔn)確預(yù)測地下強(qiáng)爆炸試驗(yàn)壓力衰減規(guī)律。他和同事在山溝溝一干就是幾年，為該項(xiàng)研究工作理論計(jì)算和數(shù)字模擬做出了開創(chuàng)性的工作。

1969年前后，鄭哲敏和研究集體花了近10年時(shí)間進(jìn)行穿破甲機(jī)理的研究，拓展了流體彈塑性理論，他提出用子彈打鋼板的辦法研究炮彈打裝甲的規(guī)律，通過準(zhǔn)確計(jì)算，能夠讓武器在精確的規(guī)定距離里打透相應(yīng)厚度的裝甲。

鄭哲敏還在爆炸焊接理論和應(yīng)用研究中，揭示了爆炸焊接機(jī)理，奠定了爆炸加工工藝的基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)部門就此開發(fā)出新工藝，形成中國人自己的技術(shù)。數(shù)十年后中國是全世界最大的爆炸加工國家，成為爆炸加工產(chǎn)品的出口國。

上世紀(jì)80年代，國家急需港口建設(shè)，又有產(chǎn)業(yè)部門找上門來。建港首先需要處理構(gòu)筑防波堤下的海底淤泥層，如用挖泥船，需要挖泥、填石兩步工序，不僅工期長，耗資大，而且形成回淤導(dǎo)致不安全。

鄭哲敏提出：用炸藥爆炸擾動淤泥，降低淤泥強(qiáng)度，堆石體靠自重作用下滑。這樣，排淤和推填石料同時(shí)進(jìn)行，提高了效率，工藝簡單，工期縮短1/3，節(jié)約成本1/4。爆炸處理水下軟基技術(shù)納入國家規(guī)范，目前已經(jīng)能夠處理厚度30米以上的淤泥，成為無可替代的技術(shù)。

近些年來，鄭哲敏還將爆炸力學(xué)研究應(yīng)用于煤與瓦斯突出機(jī)理、納米壓痕標(biāo)度、三峽三期圍堰爆炸拆除等。

篇（9）

二、教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人和骨干教師遴選

教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人作為團(tuán)隊(duì)的“領(lǐng)頭羊”，引領(lǐng)著教學(xué)改革和科學(xué)研究方向，是教學(xué)團(tuán)隊(duì)的核心和靈魂。教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人除具備較高的學(xué)術(shù)造詣、創(chuàng)新性學(xué)術(shù)思想和良好的組織協(xié)調(diào)能力外，還應(yīng)長期堅(jiān)持在本科教學(xué)第一線，致力于課程建設(shè)，具備目光遠(yuǎn)大、胸襟開闊、善于溝通、甘于奉獻(xiàn)等人格魅力，以學(xué)術(shù)精神、學(xué)術(shù)水平帶動和影響團(tuán)隊(duì)成員參與團(tuán)隊(duì)的各項(xiàng)建設(shè)，促進(jìn)學(xué)術(shù)成果的教學(xué)轉(zhuǎn)化，吸引并帶動一批有創(chuàng)新能力和突出發(fā)展?jié)摿Φ闹星嗄杲虒W(xué)骨干，組建合理的教學(xué)梯隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員除年齡和職稱結(jié)構(gòu)合理外，也需考慮基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)、科學(xué)研究和工程應(yīng)用等多方面人才互補(bǔ)。骨干教師遴選以本專業(yè)教師為主，但需跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨院系，甚至跨地域吸收引進(jìn)核心骨干成員。團(tuán)隊(duì)人員數(shù)量以8～15人為宜，其中包含3～5位校外專家顧問。團(tuán)隊(duì)梯隊(duì)人員結(jié)構(gòu)既注重基礎(chǔ)和專業(yè)結(jié)合，也注重校內(nèi)、外聯(lián)合、基礎(chǔ)理論研究和工程應(yīng)用結(jié)合。

三、開展課程群教學(xué)改革

（一）課程群建設(shè)規(guī)劃

精品課程建設(shè)在新一輪高校教學(xué)改革中具有帶動主要課程群建設(shè)與改革、推動品牌專業(yè)立項(xiàng)與建設(shè)、開創(chuàng)院校辦學(xué)特色等重要功能。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以精品課程的建設(shè)目標(biāo)和要求編制課程群建設(shè)規(guī)劃,明確和制定課程群建設(shè)目標(biāo)和任務(wù),以及建設(shè)的具體措施與對策。精品課程有院級精品課程→校級精品課程→省級精品課程→國家級精品課程4級建設(shè)梯度。水污染控制工程和大氣污染控制工程已評為省級精品課程，這兩個教學(xué)團(tuán)隊(duì)力爭將省級精品課程建設(shè)為國家級精品課程，同時(shí)以省級精品課程的建設(shè)目標(biāo)帶動環(huán)境工程微生物、環(huán)境工程原理、環(huán)境監(jiān)測等重點(diǎn)課程申報(bào)校級精品課程。

（二）教學(xué)內(nèi)容和教材

教學(xué)團(tuán)隊(duì)要理清不同課程在課程群系統(tǒng)中的邏輯關(guān)系，針對學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，規(guī)范基礎(chǔ)課程、專業(yè)骨干課程和選修課程之間的教學(xué)內(nèi)容分配、銜接等，突出重點(diǎn),避免內(nèi)容重復(fù)，統(tǒng)籌考慮各課程的學(xué)時(shí)、開課時(shí)間、實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容與課時(shí)分配。抓好歸屬課程教學(xué)大綱執(zhí)行與落實(shí)，規(guī)范歸屬課程講義與教案，加強(qiáng)課程教學(xué)課件等方面建設(shè)，將該學(xué)科最新研究成果及時(shí)補(bǔ)入教學(xué)內(nèi)容，定期修訂與完善各門課程大綱內(nèi)容、范圍和要求。同時(shí)，對每門課程教學(xué)所選用的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)教材進(jìn)行論證。教材建設(shè)是教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的一個很好載體，教材是教師和學(xué)生之間的媒介，是聯(lián)系師生的紐帶，也是教師合理利用教學(xué)資源、整理教學(xué)思路的突破點(diǎn)。現(xiàn)在高校使用的教材或多或少存在著內(nèi)容陳舊、缺乏創(chuàng)新等問題，應(yīng)盡量選用最新的“十一五”、“十二五”國家級規(guī)劃教材和面向21世紀(jì)高校教材。對教材的選用既要考慮國內(nèi)、外最新先進(jìn)科技成果，又要考慮教材質(zhì)量。另外，要積極組織力量主編或參編省部級以上教材，自編特色教材?？傊?，使教學(xué)內(nèi)容緊跟科學(xué)文化以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展步伐，做到與時(shí)俱進(jìn)。

（三）教學(xué)方法和手段

教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)中突出創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)進(jìn)取精神。教學(xué)團(tuán)隊(duì)除了改革教學(xué)外，在教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面也要進(jìn)行積極改革和創(chuàng)新，將一些好的教學(xué)研究成果運(yùn)用到本科教學(xué)，形成特色。比如，可以采用六步教學(xué)法、課堂討論法、啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法、直觀教學(xué)法、比較教學(xué)法等進(jìn)行課堂教學(xué)的不斷嘗試與探索。也可采用多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、雙語教學(xué)、仿真教學(xué)、視頻教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)結(jié)合的“八結(jié)合”教學(xué)方法和手段，豐富教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量。

（四）科研和教學(xué)互補(bǔ)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)及科研團(tuán)隊(duì)是伴隨著高校的發(fā)展而產(chǎn)生的，兩者密切聯(lián)系、相互包容和依存。教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要是針對本科教學(xué)提出的，是以提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教學(xué)改革為主要任務(wù)，通過團(tuán)隊(duì)建設(shè)促進(jìn)高質(zhì)量人才培養(yǎng);科研團(tuán)隊(duì)，側(cè)重于以項(xiàng)目為依托，探索新知識、開發(fā)新成果等，目的是為學(xué)科發(fā)展提供創(chuàng)新成果和高層次人才。在教學(xué)型院校，教團(tuán)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)融合科研團(tuán)隊(duì)的作用和功能，高校教師既是知識的傳播者，也是知識的創(chuàng)造者。優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)應(yīng)當(dāng)與科研工作緊密結(jié)合；定期討論本團(tuán)隊(duì)方向的前沿科學(xué)問題，申報(bào)科研項(xiàng)目；搭建實(shí)驗(yàn)平臺，開展科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)。

篇（10）

1. 引言

散體材料結(jié)構(gòu)是指由大量顆粒物堆積在一起形成的集合體。對顆粒物質(zhì)性質(zhì)[1～2]的理解與研究對于全球工業(yè)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有極大的好處。此外，沙摸化、泥石流、雪崩、山體滑坡等自然災(zāi)害的形成與發(fā)生也與散體顆粒物質(zhì)的性質(zhì)有密切的關(guān)系，了解散體材料結(jié)構(gòu)的特性，對于這些自然災(zāi)害的防治也有一定的指導(dǎo)意義，因此，先對散體結(jié)構(gòu)的特性介紹如下。

圖1自組織臨界性現(xiàn)象

圖2碎石顆粒堆的一段荷載和位移的關(guān)系線

2. 自組織沉降現(xiàn)象

自組織沉降現(xiàn)象是散體材料結(jié)構(gòu)從一種平衡狀態(tài)到另一種平衡狀態(tài)的過程中，顆粒堆會發(fā)生崩塌沉降、顆粒堆密實(shí)度增大，孔隙變小的現(xiàn)象，這個過程我們稱為一次自組織。自組織沉降現(xiàn)象廣泛存在于自然社會中的一種現(xiàn)象，如雪崩、地震、泥石流、滑坡等都可以認(rèn)為是自組織沉降現(xiàn)象。最常見的例子是沙堆演化，在一處很平的地面，往上面緩緩的堆沙，每次只加一粒沙子，在最初落下的沙子就停在原地，當(dāng)我們繼續(xù)加沙粒時(shí)，沙堆就會越來越陡。當(dāng)出現(xiàn)再加上一粒沙子時(shí)就有可能使部分沙粒發(fā)生滑落，從而又可以繼續(xù)加沙粒，這就是一次自組織沉降現(xiàn)象，往復(fù)循環(huán)。由圖1可見在沙粒將要發(fā)生滑落的時(shí)刻就是自組織的臨界狀態(tài)。我們做如下試驗(yàn)：用鋼板制作容器，內(nèi)置碎石塊，與位移計(jì)相連，在萬能試驗(yàn)機(jī)上施加縱向荷載，得出荷載和位移關(guān)系曲線如圖2所示，在該曲線波動一次都會有自組織沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

圖3巴西堅(jiān)果效應(yīng)

圖4反巴西堅(jiān)果效應(yīng)

3. 顆粒分離現(xiàn)象

（1）上世紀(jì)30年代，巴西人在長途運(yùn)輸堅(jiān)果時(shí)，發(fā)現(xiàn)裝有不同大小堅(jiān)果的容器經(jīng)過長途顛簸，總是大的果子浮在上層，細(xì)碎的小果留在下面。根據(jù)常識，大而重的堅(jiān)果在振動過程中受重力影響應(yīng)當(dāng)沉在下面，但事實(shí)卻是大而重的堅(jiān)果在振動過程中浮在上面，小而輕的果子沉在下面。散體材料在振動時(shí)小顆?？梢詮拇箢w粒的間隙中掉下去，小顆粒在下方的支撐作用使大顆粒停留在上部如圖3所示。這就是著名的“巴西堅(jiān)果效應(yīng)” （Brazil-nut effect），后來Breu[3]等人通過實(shí)驗(yàn)觀察到：若在容器中下部裝入小顆粒散體材料，上面裝入大顆粒材料，受到振動后會出現(xiàn)小顆粒向上運(yùn)動，大顆粒向下運(yùn)動的情況如圖4所示，被稱為“反巴西堅(jiān)果效應(yīng)” （Reverse Brazil-nut effect）。姜澤輝[4]等人在豎直振動兩種不同顆粒混合物的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)大而重的顆粒被夾在兩層小而輕的顆粒之間，小顆粒一部分覆蓋在上表面，一部分留在底部，被稱為“三明治”式分離。我們也可以做個小實(shí)驗(yàn)，把一枚硬幣投入一個糖罐中，然后上下有規(guī)律地?fù)u動，會發(fā)現(xiàn)，錢幣逐漸浮現(xiàn)上來，直到最后這枚硬幣會浮在鹽罐的最上層，蘊(yùn)含顆粒物質(zhì)的振動分離現(xiàn)象。

（2）在掃頻儀振動臺上做如下實(shí)驗(yàn)：采用四種大小不同的砂土顆粒： 0.5mm中砂，按不同的顏色分為7層，依據(jù)土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中擊實(shí)試驗(yàn)的方法填裝，填裝高度15.00cm。以觀測散體材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變化情況。振動前如圖5（a）顆粒分層明顯，各層顏色單一；頻率f=20Hz振動時(shí)間t=60s時(shí)顆粒級配嚴(yán)重破壞，各層顏色不再單一，出現(xiàn)移動的混亂現(xiàn)象，如圖5（b）。散體材料結(jié)構(gòu)在震動荷

載作用下出現(xiàn)了振動分離現(xiàn)象。

圖5不同時(shí)間及頻率試驗(yàn)現(xiàn)象

4. 拱效應(yīng)

（1）拱效應(yīng)是散體材料結(jié)構(gòu)的獨(dú)特行為。由于散體材料“散”和“動”的特性，使散體材料結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)介于固體和液體之間，并在二者之間轉(zhuǎn)變。其內(nèi)部應(yīng)力分布也有別于固體和液體。由于散體材料是非連續(xù)性材料，所以由散體材料組成的系統(tǒng)內(nèi)部的應(yīng)力并不是連續(xù)分布的，而是形成鏈狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳播路徑，通常稱為應(yīng)力鏈如圖6所示。

圖6散體材料結(jié)構(gòu)顆粒的力傳遞模型

（2）當(dāng)顆粒體系受縱向壓力作用時(shí)，其應(yīng)力易于改向，一部分力傳遞于橫向，若有容器則表現(xiàn)為縱向壓力大部分傳遞到邊界壁，這是顆粒體系與均勻相固體不同的特性。顆粒體系的這種傾向是造成顆粒成拱及被堵塞的一個重要原因。形成拱的條件取決于輸送顆粒物的管子直徑與顆粒大小的比值、顆粒間及顆粒與管壁間摩擦力的大小，以及顆粒排列的緊密程度。

5. “顆粒物質(zhì)”態(tài)

散體材料結(jié)構(gòu)是一種特殊的結(jié)構(gòu)，是散體材料顆粒堆積在一起形成的。顆粒與顆粒之間有孔隙產(chǎn)生。當(dāng)這種堆積物受壓時(shí)，顆粒先松動而后重新排列，孔隙變小，密實(shí)度增加。因此散體材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有特殊的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系和特殊的強(qiáng)度——變形規(guī)律。通常是一個自然的、非線性系統(tǒng)，顆粒與顆粒之間無粘性連結(jié)，沒有變形協(xié)調(diào)的約束。它具有不同于固體和液體的獨(dú)特性質(zhì)，主要表現(xiàn)在：

（1）顆粒物質(zhì)具有類似于液態(tài)物質(zhì)的特性，即流動性，但比液態(tài)物質(zhì)的流動性差。

（2） 顆粒之間只是在接觸時(shí)，才有力的作用，顆粒之間存在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，具有對邊界面產(chǎn)生壓力的性質(zhì)，難以抵抗拉力，散體材料堆還具有壓硬性、剪脹性。其規(guī)律比固態(tài)物質(zhì)更為復(fù)雜。

（3）離散顆粒材料有異于固體、液體和氣體的另一個例子就是是聲音的傳播。聲音在固體、氣體與液體中均能良好地傳播。然而它在顆粒體系中卻很難傳播。因此有人稱之為 “顆粒物質(zhì)態(tài)”。

6. 谷倉效應(yīng)

德國工程師詹森[5]發(fā)現(xiàn)糧倉中的糧食堆得很高時(shí)，底部收到的力不再隨添加物的增加而增大的現(xiàn)象，他從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論出發(fā)，提出了一個模型定量解釋了這種現(xiàn)象，即Janssen模型，顆粒與器壁的摩擦力使器壁負(fù)擔(dān)了顆粒系統(tǒng)中“丟失了的重量”。Janssen模型表明，存在一個臨界深度即特征長度 ，當(dāng)堆積高度 時(shí)， 值接近于流體力學(xué)中的靜水壓力值而當(dāng) 之時(shí)，即在顆粒層很深的地方，容器底部壓力p趨于最大值，不再明顯增加，如圖7所示。這就是我們俗稱的“糧倉效應(yīng)”。 P.G .D eG ennesV[6]指出他沒有考慮豎直應(yīng)力在任意角度上的分量及假設(shè)了谷倉的每一處與顆粒接觸都是接觸的。但小顆粒條件下的janssen模型是正確的。

圖7Janssen模型中的 P（Z）與靜水壓的比較圖

7. 總結(jié)

從大量的資料及實(shí)驗(yàn)可以得出散體材料結(jié)構(gòu)的特性：

散粒體材料結(jié)構(gòu)的振動分離現(xiàn)象、物質(zhì)

態(tài)特性、拱效應(yīng)、自組織現(xiàn)象和谷倉效應(yīng)對顆粒物質(zhì)的運(yùn)輸、存放及散體材料對工程的應(yīng)用提供了有力的理論依據(jù)。但顆粒材料的研究仍處于起步階段，需要我們不斷的努力探索。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣紅英.顆粒介質(zhì)傳力特性及其在巖土工程中的若干應(yīng)用問題[J].蘭州大學(xué)博士論文，2005：1～25.

[2]蔣紅英、厲玲玲等散體材料結(jié)構(gòu)沉降與自組織現(xiàn)象分析[J]四川建筑科學(xué)研究2010.（36）6：85～88.

[3]A.P. J. B reu，H .-M.E nsner，C .A .K ruellea nd1 .R ehberg.R eversingth eB razil-Nu tE ffe ct：C ompetitionb etweenP ercolationa ndC ondensationP hys.R ev.L et.200 3， 90 （l）：014302（2）.

[4]姜澤輝，陸坤權(quán)，厚美英，陳唯，陳相君.振動顆?；旌衔镏械娜髦问欠蛛x. 物 理 學(xué)報(bào)， 2003，52（9）：2244～2248.

[5]Gennes P.G. de. Granular matter： a tentative view. Reviews of Modern Physics， 1999， 71（2）： S374～S382.

[6]P.G.d eG ennes.G ranularm atter.at enattivev iew . Review ofM ordenP sits.1 999，71：5371～S284.