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力学学科发展介绍

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。
由于力学理论、方法的普适性,以及力学现象遍及自然 界和人类活动的各个层面,力学与数学、物理、化学、
天文、地学、生物等基础学科和几乎所有的工程学科, 相互交叉和渗透,形成了大量的新兴交叉学科,使力学 保持着旺盛的生命力。
一、力学学科的特点
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、超高温和微重力等超常条
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;
一、力学学科的特点
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。
二、力学学科的国际地位和国内特色
物体变形和运动常考虑多场耦合作用,如力、
热、电、磁、声、光、化学等的作用;
考虑物质的各向异性和非均匀性。
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
什么是力学?
力学研究力与运动的基本规律和实际应用,它 是科学进展与重大工程技术的桥梁。
(《国家中长期发展规划》,2005)
力学是研究力与运动的科学。
(《中国基础科学发展报告》,科技部、基金委,2001)
力学是研究物质机械运动规律的科学。
(《力学》,自然科学学科发展战略调研报告,基金委,1997)
力学是研究力及其运动规律的科学,是研究宏 观问题的学问。
力学是工程科学的基础(钱学森,1948)。以
工程和自然界的真实介质和系统为研究对象, 成为技术科学中贡献特别多的一个部门(钱学 森,1957)。
一、力学学科的特点
我国两弹一星的成功研制 火箭喷气技术 深水结构强度问题 弹道导弹核潜艇研制成功 载人航天技术
造就了以钱学森、周培源、郭永怀、钱伟长为 代表的一批杰出的力学家。
(一)国际地位
北京大学王仁院士、大连理工大学程耿东院士
曾在IUTAM大会邀请做1小时专题报告,表明 我国在地球动力学和拓扑优化领域具有重要国 际影响。
中国科学院力学研究所郑哲敏院士新当选为国
际理论与应用力学联合会(IUTAM)的执委。
(一)国际地位
原子弹、氢弹的爆炸成功,中远程导弹的发射
和洲际导弹技术的掌握,表明我国在爆炸力学、 计算空气动力学和实验空气动力学研究的某些 方面具有世界先进水平。
(二)国内特色 — 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
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(连续介质力学) — 动 力学与控制(一般力学)、固体力学、流 体力学、力学交叉领域(生物力学、爆炸 力学等)。
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。
动力学与控制(一般力学)
力学等,获得了一批达到国际水平的成果。
(二)国内特色 — 国内相对优势领域
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。
3. 机理化、定量化地认识自然与工程。
与数学不同:力学以实际事物为出发点和应 用对象 与物理不同:侧重研究宏观规律,兼顾巨观 和微观 与工程不同:发掘蕴涵在工程中的基本规律 和定量的设计准则
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
力学交叉领域
物理力学 爆炸力学 环境流体力学 生物力学 电磁流体力学 等离子体动力学 等等
一、力学学科的特点
20 世纪末和进入 21 世纪,新兴的科技领域导致
力学研究的对象、方法和手段更加复杂化:
研究对象尺度的变化 — 从宏观尺度到微纳米尺
度,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;
(《国家自然科学基金学学科的特点
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。
一、力学学科的特点
力学是自然科学和技术科学的先导学科之一,
是一门独立的科学,成为七大基础学科之一 (数、理、化、天、地、生、力)。(《国家 科委基础研究规划》,1987)
分析力学 系统动力学 多体动力学 转子动力学 弹道力学 飞行力学 等等
固体力学
弹性力学 塑性力学 疲劳与断裂力学 复合材料力学 岩体力学和土力学 冲击动力学 结构力学 实验固体力学 计算固体力学 等等
流体力学
流动稳定性 湍流 水动力学 空气动力学 渗流 多相流 非牛顿流 稀薄气体力学 实验流体力学 计算流体力学 等等
(一)国际地位
(二)国内特色
(三)差距及其原因
(一)国际地位
冷战时期:国际力学界存在以美英法为代表和
以前苏联和波兰为代表的两大集团,其中后者 曾占相当重要地位。 冷战以后:俄罗斯和波兰等在国际力学界的地 位迅速下降,而中国力学在国际上的地位呈稳 中有升的趋势,影响力日渐增大。
(一)国际地位
我国学者的一些工作,赢得了世界力学 界的尊重。 周培源---湍流理论; 钱学森---工程控制论、物理力学 钱伟长---板壳理论; 郭永怀---喷气推进、空气动力学 胡海昌---广义变分原理
个挑战。
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。
一、力学学科的特点
2.力学与其它学科交叉突出,形成了新的学科生长
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