力学学科现状与展望吴子牛.ppt

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北京航空航天大学北京航空航天大学2005年年10月月22日日力学学科现状与展望吴子牛吴子牛孟庆国孟庆国致谢：

叶友达、樊菁、方岱宁、顾元宪、邱志平、致谢：

叶友达、樊菁、方岱宁、顾元宪、邱志平、张伟、龙勉、詹世革、刘青泉等张伟、龙勉、詹世革、刘青泉等报告提纲报告提纲一、力学学科的特点一、力学学科的特点一、力学学科的特点一、力学学科的特点二、国内研究特色二、国内研究特色二、国内研究特色二、国内研究特色三、力学需重点关注的领域三、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四、科学基金现有资助的布局及分析五、流体力学现状分析五、流体力学现状分析六、趣味流体力学问题六、趣味流体力学问题一、力学学科的特点一、力学学科的特点力力学学是是研研究究力力与与运运动动的的科科学学，是是一一门门应应用用性较强的基础科学。

性较强的基础科学。

力力学学是是认认识识自自然然的的一一个个极极其其重重要要的的手手段段，甚甚至至可可以以说说，任任何何一一个个重重要要的的宏宏观观自自然然现现象的解释与定量预报，都离不开力学。

象的解释与定量预报，都离不开力学。

一、力学学科的特点一、力学学科的特点力学在力学在20世纪有很大的发展，形成了比较世纪有很大的发展，形成了比较完整的学科体系完整的学科体系一般力学、固体力学、一般力学、固体力学、流体力学、生物力学等交叉领域。

流体力学、生物力学等交叉领域。

创立了创立了一系列重要概念和方法一系列重要概念和方法，成为了近，成为了近代土木建筑、机械制造、航空航天工业、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。

材料科学与工程等的基本理论基础。

一、力学学科的特点一、力学学科的特点进入进入21世纪，新兴的科技领域导致许多与传统世纪，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：

力学研究的问题十分不同之处：

n研究对象尺度的差异研究对象尺度的差异，如纳米科技涉及到了纳，如纳米科技涉及到了纳米尺度，而生命科学米尺度，而生命科学/生物技术已进入蛋白生物技术已进入蛋白/DNA等大分子量级；等大分子量级；n物体变形和运动不仅由力场而常是由多场耦合物体变形和运动不仅由力场而常是由多场耦合作用作用，如热、电、磁、声、光、化学等的作用；，如热、电、磁、声、光、化学等的作用；n物质常具有较强的物质常具有较强的各向异性和非均匀性。

各向异性和非均匀性。

一、力学学科的特点一、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，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到关键作用，是当前力学工作者面临的一个挑战。

个挑战。

一、力学学科的特点一、力学学科的特点中国力学在国际力学界处于较先进地位。

中国力学在国际力学界处于较先进地位。

2005年初，对年初，对SCI源库中源库中106种力学期刊的国际种力学期刊的国际联机检索统计。

联机检索统计。

中国大陆力学论文数：

中国大陆力学论文数：

2000年年655篇篇2001年年761篇篇2002年年799篇篇2003年年931篇篇2004年年993篇篇20002002年世界排名为第年世界排名为第3位，位，20032004年世界排名上升到第年世界排名上升到第2位。

位。

一、力学学科的特点一、力学学科的特点最近最近5年，在力学类影响因子前年，在力学类影响因子前10位期刊的论文位期刊的论文排行情况为：

排行情况为：

2000年年13篇篇2001年年31篇篇2002年年38篇篇2003年年40篇篇2004年年48篇篇中国学者在力学顶尖刊物上发表的论文数呈明显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，由增加趋势，由1.4%增加至约增加至约5%，表明中国力学，表明中国力学研究总体水平的提高。

研究总体水平的提高。

20022004年力学界有年力学界有3人获得国家自然科学奖人获得国家自然科学奖二等奖。

（朱位秋、陈予恕、郑泉水）二等奖。

（朱位秋、陈予恕、郑泉水）一、力学学科的特点一、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，研究队伍分论体系，同时又与许多学科交叉，研究队伍分布广泛。

布广泛。

主要特点主要特点：

1.力学是一个应用性较强的基础学科，受学科自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看，尤其需要加强结合国家需求背景的基础研究。

究。

一、力学学科的特点一、力学学科的特点2.2.力力学学具具有有不不断断开开拓拓新新的的研研究究领领域域的的能能力力，学学学学科科科科交交交交叉叉叉叉突突突突出出出出，形形形形成成成成新新新新的的的的学学学学科科科科生生生生长长长长点点点点。

力力力力学学学学学学学学科科科科的的的的这这这这一一一一特特特特点点点点不不不不断断断断地地地地丰丰丰丰富富富富着着着着力力力力学学学学的的的的研研研研究究究究内内内内容容容容和和和和方法，并使力学学科保持着旺盛的生命力。

方法，并使力学学科保持着旺盛的生命力。

方法，并使力学学科保持着旺盛的生命力。

方法，并使力学学科保持着旺盛的生命力。

3.3.机理化、定量化地认识自然与工程。

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。

力学二级分支的队伍分布不均衡。

一般力学占一般力学占12.2%，固体力学占，固体力学占50.7%，流体力学占流体力学占25.6%，力学交叉领域占，力学交叉领域占11.5%一、力学学科的特点一、力学学科的特点nn随着科学技术的发展，随着科学技术的发展，随着科学技术的发展，随着科学技术的发展，力学学科与其他学科的力学学科与其他学科的交叉越来越明显交叉越来越明显，同时也使得，同时也使得，同时也使得，同时也使得现代力学现代力学现代力学现代力学所涉及所涉及对象的复杂性对象的复杂性越来越突出越来越突出，提出了一系列处于，提出了一系列处于，提出了一系列处于，提出了一系列处于科学前沿的新问题和新领域科学前沿的新问题和新领域科学前沿的新问题和新领域科学前沿的新问题和新领域：

微纳米力学；多场耦合力学；复杂介质力学行微纳米力学；多场耦合力学；复杂介质力学行微纳米力学；多场耦合力学；复杂介质力学行微纳米力学；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；生命科学中的为；跨尺度关联与多尺度计算；生命科学中的为；跨尺度关联与多尺度计算；生命科学中的为；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力学问题；仿生力学；复杂系统非线性动力学力学问题；仿生力学；复杂系统非线性动力学力学问题；仿生力学；复杂系统非线性动力学与控制；环境与灾害力学；非线性与远离热力与控制；环境与灾害力学；非线性与远离热力与控制；环境与灾害力学；非线性与远离热力与控制；环境与灾害力学；非线性与远离热力学平衡的力学行为等。

学平衡的力学行为等。

学平衡的力学行为等。

学平衡的力学行为等。

一、力学学科的特点一、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：

将有重大进展：

n虚拟工程、虚拟设计、虚拟制造等手段将使力虚拟工程、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学以更大的深度和广度介入到工程领域的总体技术；技术；n对超高速、超高压、超高温和微重力等极端条对超高速、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；程提供新的认识；n对湍流、固体强度与破坏、高维非线性系统动对湍流、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；力学等基本力学难题的研究将取得新的进展；n中国国防与武器装备建设更需要力学的发展。

中国国防与武器装备建设更需要力学的发展。

二、国内研究特色二、国内研究特色国内相对优势领域国内相对优势领域n国国内内在在固固体体材材料料的的宏宏微微观观力力学学研研究究方方面面有有着着较较好好的的基基础础和和一一定定的的优优势势。

在在材材料料的的宏宏微微观观力力学学方方面面，如如断断裂裂力力学学理理论论、固固体体本本构构关关系系、相相变变力力学学、非非均均质质力力学学、应应变变梯梯度度理理论论、电电致致失失效效力学等，获得了一批达到国际水平的成果。

力学等，获得了一批达到国际水平的成果。

清清华华大大学学固固体体力力学学研研究究所所，2001年年获获得得了了国国家家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。

自然科学基金委员会创新研究群体的资助。

二、国内研究特色二、国内研究特色nn空空空空气气气气动动动动力力力力学学学学研研研研究究究究是是是是国国国国内内内内流流流流体体体体力力力力学学学学的的的的优优优优势势势势研研研研究究究究领领领领域域域域，队队队队伍伍伍伍和和和和成成成成果果果果集集集集中中中中，应应应应用用用用背背背背景景景景明明明明确确确确。

近近近近年年年年来来来来，国国国国内内内内在在在在分分分分离离离离流流流流、旋旋旋旋涡涡涡涡运运运运动动动动、非非非非平平平平衡衡衡衡流流流流动动动动、湍湍湍湍流流流流、流流流流动动动动稳稳稳稳定定定定性性性性等等等等方方方方面面面面取取取取得得得得了了了了具具具具有有有有国国国国际际际际影影影影响响响响的的的的研研研研究究究究成成成成果果果果，为为为为提提提提高高高高我我我我国国国国的的的的国国国国际际际际地地地地位位位位，形形形形成成成成中中中中国国国国特特特特色色色色的研究体系做出了贡献。

的研究体系做出了贡献。

的研究体系做出了贡献。

的研究体系做出了贡献。

中中中中国国国国空空空空气气气气动动动动力力力力研研研研究究究究与与与与发发发发展展展展中中中中心心心心空空空空气气气气动动动动力力力力学学学学研研研研究究究究组组组组，20032003年年年年获获获获得得得得了了了了国国国国家家家家自自自自然然然然科科科科学学学学基基基基金金金金委委委委员员员员会会会会创创创创新研究群体的资助。

新研究群体的资助。

新研究群体的资助。

新研究群体的资助。

二、国内研究特色二、国内研究特色n计计算算力力学学是是国国内内具具有有一一定定优优势势的的研研究究领领域域。

我我国国学学者者在在结结构构的的微微构构造造优优化化、结结构构拓拓扑扑优优化化以以及及奇奇异异最最优优解解理理论论、结结构构形形状状优优化化以以及及灵灵敏敏度度分分析析半半解解析析法法、结结构构优优化化方方法法与与软软件件应应用用等等方方面面，都取得了有国际影响的成果。

都取得了有国际影响的成果。

大大连连理理工工大大学学计计算算固固体体力力学学组组，2004年年获获得得了了国家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。

国家自然科学基金委员会创新研究群体的资助。

二、国内研究特色二、国内研究特色n我我国国学学者者在在动动力力学学与与控控制制领领域域具具有有相相对对优优势势。

在在非非线线性性动动力力学学研研究究方方面面,我我国国学学者者在在国国际际上上做做出出了了一一些些较较有有影影响响的的成成果果。

例例如如，非非线线性性随随机机系系统统动动力力学学的的Hamilton理理论论体体系系，非非线线性性鲁鲁棒棒稳稳定定性性，时时滞滞系系统统非非线线性性动动力力学学与与控控制制，高高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学等。

维非线性系统的全局分叉和混沌动力学等。

在在这这一一领领域域，最最近近3年年有有2人人获获得得国国家家自自然然科科学学奖二等奖奖二等奖,有有1人获得国家科技进步奖二等奖。

人获得国家科技进步奖二等奖。

二、国内研究特色二、国内研究特色薄弱方向及问题薄弱方向及问题n目目前前我我国国力力学学界界在