呂海寶梁 軍郭 旭詹世革張攀峰

?(哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所，哈爾濱150080)

?(大連理工大學(xué)工程力學(xué)系，大連116023)

??(國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部，北京100085)

第七屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會報告綜述1)

呂海寶?,2)梁 軍?郭 旭?詹世革??張攀峰??

?(哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所，哈爾濱150080)

?(大連理工大學(xué)工程力學(xué)系，大連116023)

??(國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部，北京100085)

簡要介紹了在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開的第七屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會的會議情況，概括總結(jié)了與會學(xué)者所做的學(xué)術(shù)報告內(nèi)容，并就新時期固體力學(xué)的發(fā)展提出了一些思考和建議.

固體力學(xué)，青年學(xué)者，學(xué)術(shù)研討會

引言

固體力學(xué)是一門工程科學(xué)和技術(shù)科學(xué)學(xué)科，在航空航天、機械電子、信息交通、土木建筑、生命科學(xué)等科技領(lǐng)域中取得了巨大成功并發(fā)揮著重要作用.進入21世紀(jì)以來，納米、生命和信息成為科技界最具影響和挑戰(zhàn)的三大領(lǐng)域，固體力學(xué)與新興領(lǐng)域的交叉面臨許多挑戰(zhàn)和機遇，迫切需要力學(xué)工作者做出開拓性貢獻，需要我們不斷地提煉出新的共性問題、開拓新領(lǐng)域、發(fā)展新方法.只有通過與新興學(xué)科領(lǐng)域的交叉與融合，固體力學(xué)才能不斷推動自身的完善和發(fā)展，才能不斷拓寬研究領(lǐng)域和研究手段.因此，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和需求促使我們需要對固體力學(xué)的發(fā)展進行深入的思考和研討.當(dāng)前，國內(nèi)活躍著一大批有著良好研究基礎(chǔ)和發(fā)展態(tài)勢的固體力學(xué)青年學(xué)者，為他們提供更好的科研條件和交流發(fā)展平臺，對我國固體力學(xué)的發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義.有鑒于此，國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部發(fā)起并組織了以青年學(xué)者為主體的系列活動，“全國固體力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會”旨在為活躍在固體力學(xué)研究第一線的40歲以下的優(yōu)秀青年學(xué)者打造一個學(xué)術(shù)交流和合作的平臺，并就固體力學(xué)發(fā)展的新趨勢以及所面臨的挑戰(zhàn)性科學(xué)問題進行深層次的探討，提供深入交流和合作的機會，以此推動固體力學(xué)這一傳統(tǒng)學(xué)科的快速發(fā)展和促進青年學(xué)者們的快速成長.

2016年8月11—14日，繼在浙江大學(xué)、西南交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、大連理工大學(xué)和蘭州大學(xué)先后成功舉辦了六屆后，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所承辦的“第七屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會”在哈爾濱市順利召開.中國力學(xué)學(xué)會青年工作委員會主任委員大連理工大學(xué)郭旭教授和哈爾濱工業(yè)大學(xué)梁軍教授共同擔(dān)任會議主席，哈爾濱工業(yè)大學(xué)呂海寶教授、王兵副教授、王超副教授和方國東博士具體負(fù)責(zé)會議組織，來自國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部、中國力學(xué)學(xué)會以及全國30余所高校和科研院所的70余位優(yōu)秀中青年專家學(xué)者參加了本次研討會，其中包括9位國家杰出青年基金獲得者，以及60余位獲得過國家自然科學(xué)基金資助的40歲以下的優(yōu)秀青年學(xué)者.清華大學(xué)馮西橋教授、劉應(yīng)華教授、馮雪教授，西安交通大學(xué)申勝平教授，北京理工大學(xué)陳少華教授，同濟大學(xué)李巖教授，蘭州大學(xué)王記增教授，北京航空航天大學(xué)郭早陽教授作為特邀嘉賓主持了各階段的報告會，針對報告內(nèi)容進行交流和點評，為青年學(xué)者今后的科研發(fā)展方向提出了寶貴建議.

會議開幕式由郭旭教授主持.哈爾濱工業(yè)大學(xué)校黨委副書記、副校長張洪濤同志首先代表主辦單位哈爾濱工業(yè)大學(xué)向與會專家和學(xué)者表示熱烈歡迎，他向與會代表介紹了哈爾濱工業(yè)大學(xué)的概況以及哈工大力學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷程和取得的成績，向長期以來助力哈工大力學(xué)學(xué)科發(fā)展的國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部、中國力學(xué)學(xué)會及力學(xué)界同仁表示衷心的感謝.同時希望青年學(xué)者珍惜此次機會，深入、全面地加強交流與合作，促進固體力學(xué)學(xué)科的共同發(fā)展.國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部力學(xué)科學(xué)處詹世革處長在致辭中強調(diào)了召開此系列研討會的目的和意義，介紹了近年來力學(xué)學(xué)科自然科學(xué)基金申請與資助情況，并對大家所關(guān)心的人才培養(yǎng)與項目申請等問題進行了耐心的解答，勉勵青年學(xué)者把握好這一學(xué)術(shù)研究的黃金時段，結(jié)合國家重大需求，把握固體力學(xué)發(fā)展新趨勢，扎扎實實地深入開展科學(xué)研究，詹世革處長的講話為廣大固體力學(xué)青年學(xué)者的研究和發(fā)展指引了方向，引起了強烈反響和深刻思考.

本次研討會上，清華大學(xué)劉彬教授、浙江大學(xué)曲紹興教授做了大會特邀報告.劉彬教授在題為《界面斷裂的兩個客觀獨立的表征參數(shù)及一個佯謬》的報告中介紹了界面裂紋震蕩奇異場造成經(jīng)典的表征參數(shù)，如復(fù)應(yīng)力強度因子呈現(xiàn)非客觀性，其幅角會依賴一個任意選擇的長度.提出了兩個客觀的獨立參數(shù)來表征界面裂尖場.同時注意到裂尖場因喪失相似性而帶來的一個佯謬.曲紹興教授在題為《智能軟材料力學(xué)》的報告中，就水凝膠和介電高彈體兩類具有代表性的智能軟材料開展的研究工作進行了深入的討論，介紹了水凝膠在低溫下的相變特性、力學(xué)特性、高含水量水凝膠低溫塑性、高強度及高低溫循環(huán)下的力學(xué)行為方面取得的最新研究成果，提出了自由結(jié)合水/不可凍結(jié)合水混合模型.同時就介電高彈體方面所取得的最新研究進展進行了深入闡述和討論.同時兩位教授還在報告中結(jié)合自身從事科學(xué)研究工作的經(jīng)歷，和與會的青年學(xué)者分享自己從事科學(xué)研究的經(jīng)驗和心得體會以及對新時期固體力學(xué)發(fā)展的思考.這些教導(dǎo)和經(jīng)驗使青年學(xué)者們受益匪淺，為解決青年學(xué)者在科研起步階段所面臨的困惑，幫助他們確定合適的研究方向和合理安排研究工作提供了非常有益的指導(dǎo).

在本次研討會上,來自不同學(xué)校的49位40歲以下從事固體力學(xué)研究的青年學(xué)者介紹了他們近年來取得的最新研究進展和成果.這些報告內(nèi)容豐富精彩，涵蓋了生物力學(xué)、微納米力學(xué)與超材料力學(xué)、計算力學(xué)、智能材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)、新型材料力學(xué)等研究領(lǐng)域，下面就這五個方面進行簡述.

1 生物力學(xué)

生命科學(xué)是當(dāng)今科技領(lǐng)域最重要的研究內(nèi)容之一，力學(xué)與生命科學(xué)的學(xué)科交叉，為科技和人類社會發(fā)展帶來了深刻的變革，也是力學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要機遇，成為固體力學(xué)領(lǐng)域重要的熱點研究方向之一.目前，國內(nèi)固體力學(xué)領(lǐng)域的一些青年學(xué)者在生物力學(xué)方向具有扎實的研究基礎(chǔ)，取得了許多重要的研究成果，獲得了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛認(rèn)可和贊譽.在本次研討會中，就有幾位青年學(xué)者代表，介紹了他們近期在生物力學(xué)前沿領(lǐng)域取得的最新研究成果和研究進展.

施興華研究員在題為《顆粒/分子在納米孔隙材料中的擴散》的報告中介紹了口服類納米藥物在胃腸道黏液組織中的擴散力學(xué)行為.設(shè)計了不同長細(xì)比的納米顆粒，發(fā)現(xiàn)了形狀對顆粒在小鼠腸道黏液中擴散能力有顯著影響.系統(tǒng)研究了此類反常現(xiàn)象下的機制，提出了藥物設(shè)計的新思想.

錢勁教授在題為《生物聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)響應(yīng)》的報告中從生物聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的微觀組成和結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過理論模型和數(shù)值模擬，探討了網(wǎng)絡(luò)硬化過程中纖維變形模式及轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及網(wǎng)絡(luò)軟化過程中交聯(lián)蛋白解離導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)弱化和應(yīng)力松弛行為.

姜洪源教授作了題為《開放系統(tǒng)的力學(xué)響應(yīng)：黏附細(xì)胞的形狀和動力學(xué)分析》的報告.將細(xì)胞作為開放系統(tǒng)來研究細(xì)胞體積和壓力調(diào)控如何影響?zhàn)じ郊?xì)胞在兩個平行表面間的形狀和行為.研究發(fā)現(xiàn)它們?nèi)Q于黏附能密度、兩個表面的間距、細(xì)胞的大小和柔性微板的剛度.通過研究凸、凹細(xì)胞的動態(tài)分離過程，發(fā)現(xiàn)了凸、凹細(xì)胞的動態(tài)脫粘過程是完全不同的.此外，加載速率與細(xì)胞體積和壓力之間的競爭也顯著影響?zhàn)じ郊?xì)胞的力學(xué)響應(yīng).

李曉雁副研究員作了題為《多級生物結(jié)構(gòu)材料中的孿晶增韌機制》的報告,介紹了原位透射電鏡斷裂試驗、大規(guī)模原子模擬和有限元模擬相結(jié)合的方法、裂紋在粉紅色皇后海螺殼底層結(jié)構(gòu)中的擴展行為.研究發(fā)現(xiàn)孿晶界能夠有效地阻礙和捕捉裂紋，并在裂紋尖端誘導(dǎo)非晶化相變和非局域變形，從而導(dǎo)致最底層結(jié)構(gòu)的斷裂能量比單晶礦物提高一個量級.隨著多尺度結(jié)構(gòu)的逐級放大，海螺殼整體結(jié)構(gòu)的斷裂能量比單晶礦物提高三個量級.

呂朝鋒教授作了題為《基于柔性電容傳感器的主動脈瘤生長監(jiān)測理論》的報告,提出利用介電高彈體(DE)電容式傳感器實時監(jiān)測主動脈瘤生長過程的新方法，根據(jù)彈性生長理論預(yù)測主動脈瘤的生長過程，建立DE傳感器電容輸出與主動脈瘤外壁應(yīng)力、壁厚、直徑等多種生理參數(shù)的定量關(guān)系，為主動脈瘤生長提供實時監(jiān)測和多參數(shù)破裂風(fēng)險評估手段，提高了主動脈瘤擇時手術(shù)的決策效率.

李博副教授在題為《腫瘤生長的力--化--生耦合理論》的報告中指出腫瘤生長是包含基因突變、生化調(diào)控、力學(xué)變形的復(fù)雜過程.研究從熱力學(xué)框架出發(fā)，采用有限變形多孔彈性理論，建立了腫瘤發(fā)育初期的力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科生長模型.推導(dǎo)了腫瘤的生長演化方程和營養(yǎng)輸運方程，考慮了應(yīng)力和營養(yǎng)濃度對生長的調(diào)控作用.基于該一般性理論模型，探討了不同加載環(huán)境下，外力對腫瘤體積的影響規(guī)律，相關(guān)結(jié)果與以往實驗測量吻合.

2 微納米力學(xué)

微納米科技正迅速且廣泛地影響我們的生活，隨著尺度的減小，物質(zhì)表現(xiàn)出顯著不同于宏觀情形的力學(xué)屬性，在微納米科技領(lǐng)域力學(xué)正扮演著越來越重要的角色，微納米力學(xué)已成為力學(xué)最活躍的研究領(lǐng)域之一，是當(dāng)今力學(xué)學(xué)科發(fā)展的新驅(qū)動力和生長點.

郭宇鋒教授在題為《低維材料的起皺行為和力電耦合》的報告中指出,褶皺工程是發(fā)展新型微納功能器件和機電系統(tǒng)的一種重要途徑.利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的卡門模型揭示了氧化鋁基底上層狀碳納米薄膜六邊形褶皺的起皺行為與其厚度和基底應(yīng)力之間的關(guān)系.此外，通過第一原理計算和力學(xué)建模，對少層石墨烯和六方氮化硼的起皺行為進行了深入研究并提出了估算其彎曲剛度的方法，還發(fā)現(xiàn)少層石墨烯和六方氮化硼褶皺的電荷分布隨層數(shù)的增加對彎曲變形更為敏感.

王宏濤教授在題為《結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)設(shè)計》的報告中指出,實驗微納米力學(xué)就是在力學(xué)、材料與物理等科學(xué)微納米表征與操縱等重要手段的基礎(chǔ)上，從材料微結(jié)構(gòu)尺度揭示宏觀力學(xué)行為微觀機理.介紹了在原位實驗方面的工作，深入探討了微納米力學(xué)在材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的作用.

徐志平教授作了題為《微納米結(jié)構(gòu)薄膜材料的力學(xué)行為》的報告,針對制備得到的強度為600MPa、破壞應(yīng)變?yōu)?%的氧化石墨烯薄膜,進行了理論分析和實驗表征.研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)、微觀結(jié)構(gòu)對材料穩(wěn)定性和宏觀靜、動態(tài)力學(xué)性能有顯著影響.討論了力學(xué)測試中試樣幾何尺寸對薄膜強度、剛度、破壞應(yīng)變的影響，所建立的理論模型不僅可以考慮這些影響，更可以用于分析薄膜與夾持端界面的力學(xué)特性.

李群仰副研究員作了題為《石墨烯磨損行為和機理探究》的報告,介紹了工程中廣泛使用的固體潤滑劑石墨的二維分子結(jié)構(gòu)，指出石墨烯因其納米尺度優(yōu)異的潤滑特性和極高的材料強度，將成為新一代原子級超薄潤滑劑的理想材料.通過原子力顯微鏡納米劃痕實驗對石墨烯磨損行為進行了系統(tǒng)表征，并用分子動力學(xué)模擬了4種不同的破壞機制，成功解釋了石墨烯不同尺度下力學(xué)行為的巨大反差現(xiàn)象.

張一慧副教授在題為《屈曲引導(dǎo)的微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝方法》的報告中介紹了一種屈曲引導(dǎo)的微尺度三維組裝方法，該方法通過壓縮屈曲將二維薄膜狀結(jié)構(gòu)變形成為三維結(jié)構(gòu).進一步引入剪紙和折紙設(shè)計思想，將該方法拓展至三維曲面及折疊結(jié)構(gòu)的屈曲成型.該方法不僅適用于半導(dǎo)體、金屬等高性能材料，而且適用于納米至厘米等多種尺度.

袁泉子副研究員在題為《納微系統(tǒng)中的固液界面動力學(xué)》的報告中介紹了在納微系統(tǒng)中固液界面動力學(xué)方面開展的研究工作.主要包括：(1)從原子層次闡明受限液體的電潤濕機制，得到電場下“Huh-Scriven佯謬”的首個解答；(2)提出 “電彈性毛細(xì)”的概念，為藥物輸運和納微系統(tǒng)驅(qū)動提供新途徑；(3)發(fā)展統(tǒng)一描述微觀和介觀能量耗散的方法，揭示粗糙表面接觸線的動力學(xué)規(guī)律.

江進武教授在題為《負(fù)泊松比納米材料的理論研究》的報告中通過理論分析，得到了在納米尺度上內(nèi)在的負(fù)泊松比效應(yīng).針對黑磷和石墨帶的負(fù)泊松比效應(yīng)，提出了斜板模型來對邊界負(fù)泊松比現(xiàn)象進行描述，為在納米尺度下負(fù)泊松比效應(yīng)的系統(tǒng)研究提供了新的工具.

陳玉麗副教授在題為《碳納米管網(wǎng)絡(luò)的剛度閾值》的報告中指出碳納米管網(wǎng)絡(luò)的剛度閾值現(xiàn)象，通過幾何概率分析，發(fā)現(xiàn)了兩個閾值可分別由網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定率和缺陷率來定量預(yù)測，并由此建立了預(yù)測網(wǎng)絡(luò)剛度的表達式，為碳納米管網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計和性能預(yù)測提供了理論依據(jù).

王超副教授在題為《基于兩單根碳納米管搭接界面的剝離力學(xué)行為研究》的報告中,采用微納米原位力學(xué)測試結(jié)合分子動力學(xué)模擬方法,研究了兩單根碳納米管相互搭接所成界面在剪切和剝離載荷下的界面失效力學(xué)行為.通過實驗獲得了相應(yīng)的載荷--位移曲線，揭示了界面破壞過程的剪滯以及形狀過渡機制及其對力學(xué)行為的影響規(guī)律，探討了碳納米管的幾何特征以及徑向形變對力學(xué)行為的影響規(guī)律.

唐山教授在題為《六方晶晶界遷移的力學(xué)模型及分子動力學(xué)計算》的報告中指出,納米尺度晶粒度的金屬材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能.不同于以往關(guān)注的金屬材料的滑移和孿生，晶界界面的遷移是納米金屬材料中一種重要的塑性變形機制.用分子動力學(xué)方法模擬了不同角度下Ti雙晶界面遷移機制.并根據(jù)界面穩(wěn)定性理論，提出了對晶界遷移機制進行統(tǒng)一描述的力學(xué)模型，并推廣至復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)情況，能為加工高強高韌六方晶材料提供相應(yīng)的理論指導(dǎo).

3 計算力學(xué)

計算力學(xué)中的很多理論和方法都已達到了實用化階段，并已在航空航天、機械制造、車輛交通等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用.然而隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，高端裝備的結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜、使用環(huán)境更為苛刻、可靠性要求更高，使其在高精度模擬、多目標(biāo)需求、多場多尺度、參數(shù)不確定、高維變量、強非線性及大規(guī)模計算等領(lǐng)域成為研究熱點.

董雷霆教授在題為《飛行器結(jié)構(gòu)與材料仿真的幾個新工具》的報告中介紹了在飛行器結(jié)構(gòu)與材料仿真分析過程中開展的幾個新型計算方法的研究工作及取得的成果，包括：(1)計算晶粒法，用于復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)分析；(2)假設(shè)應(yīng)變固體殼單元，用于復(fù)合材料層合板殼結(jié)構(gòu)靜力、動力模擬；(3)伽遼金邊界超單元與有限元耦合法，用于二維、三維金屬結(jié)構(gòu)疲勞與損傷容限設(shè)計.

張維聲副教授作了題為《基于可動變形組件法的拓?fù)鋬?yōu)化新框架》的報告.基于可動變形組件，建立了一種新的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化框架并發(fā)展了相應(yīng)優(yōu)化列式和數(shù)值方法.研究方法極大規(guī)模地降低了設(shè)計變量數(shù)目，可以在實現(xiàn)尺寸、結(jié)構(gòu)、拓?fù)渎?lián)合優(yōu)化的同時與CAE軟件系統(tǒng)無縫集成，為顯式結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化提供了新思路.

朱繼宏教授作了題為《飛行器多組件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體優(yōu)化設(shè)計》的報告.基于多點約束(MPC)模擬組件與支撐結(jié)構(gòu)之間的剛性連接，采用有限包絡(luò)圓方法(FCM)描述組件之間的幾何干涉約束，構(gòu)造了包含結(jié)構(gòu)剛度和組件之間幾何干涉函數(shù)的混合罰函數(shù)，應(yīng)用基于梯度的優(yōu)化算法對包含數(shù)十個組件上百個非干涉約束的多組件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行剛度優(yōu)化設(shè)計.介紹了包含大量組件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體式拓?fù)洳季謨?yōu)化設(shè)計問題，得到了清晰的支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)型和無干涉的組件布局位置，充分體現(xiàn)了提出的混合罰函數(shù)方法在解決多組件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布局優(yōu)化設(shè)計中組件干涉問題上的有效性和適用性.

倪勇教授作了題為《相變力學(xué)與微結(jié)構(gòu)演化》的報告.從計算材料的角度對新材料在制備和應(yīng)用過程中的微結(jié)構(gòu)演變與性能關(guān)聯(lián)進行定量表征，進而調(diào)控材料的微結(jié)構(gòu)，優(yōu)化材料的力學(xué)等物理性能，有利于加速實現(xiàn)高性能先進材料的可重復(fù)性制備.討論了發(fā)展相變力學(xué)的手段、多物理場、內(nèi)應(yīng)力和材料不穩(wěn)定性、微結(jié)構(gòu)演化交互作用的過程.

閻軍副教授作了題為《多學(xué)科優(yōu)化理論在深海柔性管纜中的應(yīng)用》的報告,介紹了將多學(xué)科優(yōu)化基礎(chǔ)理論應(yīng)用于水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜的截面布局設(shè)計研究工作.建立了力熱光電多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化的求解框架與數(shù)學(xué)描述.并通過實驗室原型實驗驗證了優(yōu)化設(shè)計的先進性.

王曉軍教授作了題為《結(jié)構(gòu)振動主動可靠控制理論與方法》的報告.針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動與噪聲主動控制系統(tǒng)設(shè)計過程中面臨的不確定性問題，在主動控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，將現(xiàn)代控制理論方法與可靠性設(shè)計方法相結(jié)合產(chǎn)生一種更為適用的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)——可靠控制技術(shù).將非概率可靠性優(yōu)化引入到了最優(yōu)控制、閉環(huán)控制系統(tǒng)極點配置和PID控制中，提出了對應(yīng)于不同控制要求的可靠控制器設(shè)計方法.所提出的可靠控制類似于結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計中要求結(jié)構(gòu)滿足99.999%或者99.9999%的可靠度，乃至100%的可靠度(針對有界不確定性)，這樣就可以在可靠度的層面來減小控制系統(tǒng)的保守性.

王博教授作了題為《多級加筋板殼結(jié)構(gòu)快速屈曲分析與優(yōu)化方法研究》的報告.面向我國重型運載火箭結(jié)構(gòu)，針對其中的承力艙段顯著增加的缺陷敏感性，自主提出了多級加筋柱殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念.為提高分析效率，基于漸進均勻化的快速數(shù)值實現(xiàn)方法建立了相應(yīng)的快速屈曲分析方法，并發(fā)展了計及缺陷敏感度的自適應(yīng)等效優(yōu)化方法.相關(guān)理論方法有望推動我國航天彈箭體承力結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計.

4 智能材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)

智能材料在現(xiàn)代國防、信息、仿生醫(yī)學(xué)等重要工業(yè)中發(fā)揮著越來越不可替代的作用，然而智能材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)問題的出現(xiàn)限制了其在國防及航空等工業(yè)中的廣泛應(yīng)用.因此，以壓電材料、鐵電材料、柔性電子器件、介電彈性材料、功能梯度材料、超導(dǎo)材料等為主的智能材料及其結(jié)構(gòu)力學(xué)得到了普遍的重視.

宋吉舟教授作了題為《柔性電子器件的熱分析及熱管理》的報告.以柔性電子皮膚為例，建立柔性電子器件/皮膚多層結(jié)構(gòu)傳熱模型，研究系統(tǒng)溫度場空間分布規(guī)律，考察溫升與結(jié)構(gòu)、尺寸、材料和產(chǎn)熱功率等參數(shù)之間的定量關(guān)系，提出了優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則，從而實現(xiàn)熱管理.

蘇業(yè)旺研究員在題為《具有高延展性的柔性電子器件非屈曲結(jié)構(gòu)設(shè)計》的報告中提出了柔性電子器件非屈曲結(jié)構(gòu)設(shè)計方法.與該領(lǐng)域普遍采用的屈曲結(jié)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)具有三大優(yōu)點：(1)具有高延展性；(2)電阻低、具有良好的電學(xué)性能；(3)熱耗散少.

李法新研究員在題為《十六載學(xué)術(shù)生涯的經(jīng)歷與感悟》的報告中簡單回顧一下自己從2000年進入清華讀博士、2005—2007年在加拿大做博士后、2007年進入北大工學(xué)院工作至今的學(xué)習(xí)與研究經(jīng)歷，同與會青年學(xué)者分享了他曾經(jīng)走過的彎路、遇到的困惑，以及科學(xué)研究和學(xué)生培養(yǎng)中的心得，并對當(dāng)前固體力學(xué)非熱門的兩個領(lǐng)域(先進制造力學(xué)、檢測與監(jiān)測力學(xué))進行了展望.

柯燎亮教授作了題為《功能梯度材料的熱彈性接觸失穩(wěn)分析》的報告.介紹了功能梯度材料熱彈性接觸失穩(wěn)方面的研究進展.研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)整功能梯度材料的梯度指數(shù)和梯度變化的函數(shù)形式都可增加臨界熱流密度和臨界滑動速度，從而改善熱彈性接觸穩(wěn)定性.

錢征華教授作了題為《薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)分析方法的研究進展》的報告. 介紹了目前用于FBAR理論分析的主要幾種方法：(1)只考慮無限大板厚度延伸運動的一維方法；(2)Tiersten-Stevens二維標(biāo)量微分方程方法；(3)分析多模態(tài)耦合及面內(nèi)運動問題的二維壓電板方程.

盧同慶副教授作了題為《介電高彈體材料與結(jié)構(gòu)的非線性力電耦合特性》的報告.介紹了介電彈性軟材料在外界激勵作用下發(fā)生大變形，是仿生科技、柔性機械、柔性智能等領(lǐng)域的研究熱點.討論了介電高彈體結(jié)構(gòu)在力電耦合作用下的非線性失穩(wěn)及后分叉現(xiàn)象，為相關(guān)功能器件的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ).

鄭勇剛副教授作了題為《水凝膠溶脹耦合力學(xué)行為分析本構(gòu)模型及有限元方法》的報告.針對水凝膠溶脹耦合行為，發(fā)展了考慮溶脹效應(yīng)的各向同性/異性單網(wǎng)絡(luò)水凝膠本構(gòu)模型和基于細(xì)觀力學(xué)的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠本構(gòu)模型，提出了單網(wǎng)絡(luò)水凝膠溶脹耦合大變形分析方法以及雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠頸縮傳播行為分析的有限元列式和算法.

張興義教授在題為《一種新的應(yīng)變驅(qū)動磁通穩(wěn)定性實驗研究》的報告中介紹了一種可視化的超導(dǎo)材料多場測試儀器.首次實現(xiàn)在4.2K液氦溫區(qū)超導(dǎo)材料臨界電流隨應(yīng)變、磁場以及溫度變化的在線觀測，獲得了超導(dǎo)材料在拉伸過程中其內(nèi)部電磁特性的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)一種新的磁通不穩(wěn)定性現(xiàn)象，這種新觀測方法克服了傳統(tǒng)的磁熱不穩(wěn)定性.

雍華東教授作了題為《超導(dǎo)材料中的多場耦合行為研究》的報告.針對超導(dǎo)材料中的力--電--磁--熱多場耦合行為，對裂紋問題、電磁特性以及磁熱穩(wěn)定性等方面展開了系統(tǒng)的研究.在此基礎(chǔ)上，進一步分析了由單一線材多級組成的超導(dǎo)電纜和線圈中的臨界電流及應(yīng)力分布.研究結(jié)果從定量的角度分析了超導(dǎo)體中的力電行為及穩(wěn)定性.

5 新型材料與結(jié)構(gòu)

新型材料與結(jié)構(gòu)已成為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志，新型材料的開發(fā)、制備與應(yīng)用水平是衡量一個國家科技水平和工業(yè)水平的重要標(biāo)志.因此，國內(nèi)外一大批力學(xué)工作者在新型材料的研究上傾注了極大的精力.在本次研討會中，有近20位青年研究學(xué)者的報告和新型材料與結(jié)構(gòu)有關(guān).

裴永茂副研究員作了題為《復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)零膨脹調(diào)控設(shè)計》的報告.指出材料與結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境中不可避免存在溫度變化引起的熱膨脹變形，但在航空航天、精密儀器、電力電子等領(lǐng)域，需要具有極小甚至零熱膨脹的材料才能滿足精密控制的需求.提出了一種不動點設(shè)計方法，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化承載零膨脹點陣材料與結(jié)構(gòu)，為航空航天的零膨脹設(shè)計提供了一種新的方案.

周蕭明副教授在題為《超材料與波的調(diào)控》的報告中介紹了聲波超材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計原理與相關(guān)研究進展，深入討論了超材料在聲波隱身和聲波超分辨成像領(lǐng)域的突破性應(yīng)用原理.

楊麗教授作了題為《基于真實TGO形貌的熱障涂層熱應(yīng)力與裂紋擴展機制》的報告.提出了表征熱障涂層界面結(jié)合性能的模型與方法，熱障涂層界面在力與氧化作用下的生長與破壞模型，建立了數(shù)值模擬方法，揭示了界面氧化誘導(dǎo)涂層剝落的兩種機制.

劉劉副教授作了題為《多場聯(lián)合作用下薄壁結(jié)構(gòu)非線性動響應(yīng)行為分析方法研究》的報告.對新型飛行器熱防護系統(tǒng)復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu)在熱聲聯(lián)合物理場作用下隨機動響應(yīng)行為分析方法以及隨機疲勞壽命預(yù)測進行了研究.采用Airy應(yīng)力函數(shù)和經(jīng)典伽遼金方法獲得復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu)不同邊界條件下的高階耦合微分模態(tài)方程組，并采用數(shù)值積分獲得壁板結(jié)構(gòu)模態(tài)空間響應(yīng)行為.分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)熱環(huán)境僅影響結(jié)構(gòu)的線性剛度，非線性剛度僅與結(jié)構(gòu)的材料和幾何尺寸相關(guān).由于薄壁結(jié)構(gòu)的幾何非線性，應(yīng)力應(yīng)變隨機響應(yīng)概率密度函數(shù)(PDF)呈現(xiàn)出非等高雙峰形態(tài)的非高斯分布，分布形態(tài)僅與結(jié)構(gòu)材料和幾何尺寸相關(guān).應(yīng)力應(yīng)變隨機響應(yīng)行為的分析結(jié)果可為后續(xù)聲疲勞壽命預(yù)測和耐久性評價和結(jié)構(gòu)強度優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ).

李典森教授在題為《編織復(fù)合材料及力學(xué)》的報告中指出編織復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，為航空航天主承力構(gòu)件提供廣闊應(yīng)用前景.報告以工程應(yīng)用為背景，從宏觀/中尺度編織及力學(xué)、微/納觀編織及力學(xué)、天然/仿生編織及力學(xué)出發(fā)，結(jié)合力學(xué)、編織工藝學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)，凝練科學(xué)問題.

陳浩森副研究員作了題為《基于Al/C體系的能源/承載一體化結(jié)構(gòu)電池研究》的報告.基于Al/C體系的能源/承載一體化結(jié)構(gòu)電池，即通過結(jié)構(gòu)與儲釋能系統(tǒng)的結(jié)合，構(gòu)建既能夠承載又能夠儲釋能量的結(jié)構(gòu)，以達到結(jié)構(gòu)輕量化、節(jié)約系統(tǒng)空間等目的.通過原位觀測，在充嵌離子過程中，發(fā)現(xiàn)PG膜沿厚度變形明顯，開展了不同應(yīng)力條件下化學(xué)勢與濃度實驗，建立了相關(guān)理論模型,可以較好地進行預(yù)測，揭示了應(yīng)力對初始嵌入電壓影響機制；最后，通過解決鋁離子電池在于封裝和卷繞工藝難題，成功制備輕量化點陣桁架結(jié)構(gòu)電池樣件.

黃干云教授在題為《黏著接觸下的滑動起始研究》的報告中介紹了黏著接觸下的滑動起始行為.在考慮黏著效應(yīng)的JKR模型基礎(chǔ)上，注意到滑動起始本質(zhì)上為接觸體之間存在局部的相對錯動位移，通過研究接觸界面上的位錯形核，得到了與之對應(yīng)的切向載荷即靜摩擦力.與實驗比較，驗證了研究結(jié)果的一致性.此外還進一步討論了黏著接觸尺寸隨切向載荷的變化，也與實驗結(jié)果吻合較好.

闞前華副教授在題為《重載鐵路輪軌接觸研究》的報告中指出列車的車輪在軌道上運動，使輪軌兩種鋼材發(fā)生局部塑性變形，形成移動的接觸斑.對不同含碳量的過共析鋼軌材料進行低周疲勞實驗，揭示棘輪與疲勞失效行為交互作用機理；建立考慮棘輪與疲勞交互作用的疲勞失效模型，合理預(yù)測不同類型鋼軌材料的疲勞失效壽命.針對重載線路鋼軌的典型使用條件，建立輪軌接觸三維有限元模型，研究不同使用條件對鋼軌應(yīng)力和應(yīng)變場的影響，獲得了穩(wěn)態(tài)滾動接觸下最危險位置的應(yīng)力幅值和應(yīng)變幅值隨循環(huán)周次的變化規(guī)律；根據(jù)有限元分析結(jié)果和疲勞失效預(yù)測模型，預(yù)測了鋼軌在不同使用條件下的疲勞壽命.研究成果為現(xiàn)行重載輪軌鋼材的疲勞失效壽命和優(yōu)化選材提供了重要的評估手段.

范海冬副教授在題為《純鎂中孿晶變形與位錯滑移的位錯動力學(xué)模擬》的報告中,針對純鎂中常見的位錯滑移與孿晶變形，提出了位錯與孿晶界的相互作用模型，并在離散位錯動力學(xué)中實現(xiàn).探究了純鎂多晶體的強化行為、晶粒尺度效應(yīng)、孿晶尺度效應(yīng)、位錯滑移與孿晶變形的競爭機制，拓展了經(jīng)典的Hall-Petch模型.

黃敏生教授在題為《XFEM位錯模擬及其在裂紋和空洞問題中的應(yīng)用》的報告中指出擴展有限元不存在顯著的網(wǎng)格依賴性，能夠很好地模擬不連續(xù)界面問題.提出改進的考慮各向異性的位錯芯擴充形函數(shù)，對混合單元和階躍--位錯芯擴充連接單元進行了特殊處理，并對算法進行了驗證.最后，使用該算法對多晶材料、空洞和裂紋等塑性行為進行了分析.

劉愛萍副教授在題為《功能碳材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計及傳感行為研究》的報告中,通過元素?fù)诫s、化學(xué)分子修飾、金屬粒子復(fù)合等多種手段,設(shè)計和構(gòu)筑具有特殊微結(jié)構(gòu)的二維和三維復(fù)合材料，能夠?qū)δ芴疾牧系牧Α㈦?、電化學(xué)和生物活性進行有效調(diào)控，從而達到監(jiān)測細(xì)胞行為、測定細(xì)胞釋放物質(zhì)的目的，在細(xì)胞生理及病理研究、疾病診斷及藥物篩選等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用價值.

范翠英副教授在題為《廣義不連續(xù)位移邊界元方法及其在多場斷裂中的應(yīng)用》的報告中,根據(jù)功能互等定理及裂紋面上的邊界條件，建立以裂紋面上的不連續(xù)位移為基本未知量的超奇異積分方程.利用邊界積分方程方法，研究裂紋尖端的漸近場，給出應(yīng)力強度因子的不連續(xù)位移表達式.給出了求解多場廣義不連續(xù)位移基本解的一種通用方法，建立了以裂紋面上的廣義不連續(xù)位移為基本未知量的超奇異積分方程.利用廣義不連位移邊界積分方程方法，研究裂紋尖端的應(yīng)力、熱流、電位移和磁感應(yīng)強度的奇異行為，給出強度因子的廣義不連續(xù)位移表達式；研究裂紋面上不同熱、電、磁邊界條件對斷裂行為的影響等等.利用集中廣義不連續(xù)位移基本解，給出求解廣義Crouch基本解的通用解法，建立廣義不連續(xù)位移邊界元方法格式，提出研究多場耦合有限體斷裂的混合廣義不連續(xù)位移—基本解方法(HEDD-FS).在不連續(xù)位移法中，裂紋表面的邊界條件可以很好地嵌入到求解系統(tǒng)，實現(xiàn)了有限域多場耦合下的非線性斷裂問題的分析.

蔣敏強副研究員在題為《金屬玻璃中的力學(xué)問題》的報告中介紹了金屬玻璃所面臨的基本力學(xué)問題，及其對基于晶態(tài)金屬塑性流動、剪切帶以及斷裂等經(jīng)典機理的挑戰(zhàn).

李衛(wèi)國教授在題為《金屬材料的溫度相關(guān)性屈服強度及其表征方法研究》的報告中,基于Mises(米塞斯)屈服準(zhǔn)則，考慮溫度對金屬材料屈服強度的影響，建立了溫度相關(guān)性屈服強度模型，并與系列實驗結(jié)果進行了對比，取得了非常好的一致性.

方棋洪教授在題為《高熵合金拉伸強度的實驗、模擬與理論建?！返膱蟾嬷?介紹了高熵合金概念、應(yīng)用領(lǐng)域、未解決的基礎(chǔ)科學(xué)問題.針對一類高熵合金，介紹拉伸變形的實驗研究、數(shù)值模擬計算以及拉伸強度的理論建模等.

張雄副教授在題為《梯度效應(yīng)在結(jié)構(gòu)耐撞性領(lǐng)域的應(yīng)用》的報告中,通過對球沖擊下的梯度密度泡沫板、軸向和三點彎曲加載下變厚度方管、及軸向和斜向加載下變厚度圓錐管進行數(shù)值分析和實驗研究，發(fā)現(xiàn)梯度的引入可以顯著提高比吸能或載荷一致性因子等耐撞性指標(biāo)，對設(shè)計輕質(zhì)高效具有良好耐撞性能的吸能結(jié)構(gòu)具有重要的指導(dǎo)意義.

秦慶華副教授在題為《輕質(zhì)梯度多孔金屬材料及其夾芯結(jié)構(gòu)的沖擊力學(xué)行為與設(shè)計》的報告中,建立了強動載荷下不同密度梯度分布多孔金屬材料及其夾芯結(jié)構(gòu)沖擊動力響應(yīng)的分析模型，同時借助Voronoi技術(shù)建立了密度梯度多孔金屬材料及其夾芯結(jié)構(gòu)的有限元細(xì)觀模型，進一步分析了強動載荷下塑性沖擊波在梯度多孔金屬及其夾芯結(jié)構(gòu)中的傳播特性，對多孔金屬的密度分布進行了優(yōu)化設(shè)計，從而為新型防護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了重要理論依據(jù)和技術(shù)支持.

6 結(jié)束語

本次研討會期間各位代表思維活躍、討論熱烈，他們不僅相互交流了各自研究中的最新進展和成果，還一起分析探討了各自研究中所面臨的科研難題以及可能的解決辦法和思路.這充分實現(xiàn)了此系列研討會設(shè)定的增進相互了解、促進相互合作、實現(xiàn)共同提高的預(yù)期目的.

本次研討會期間還組織了一場交流座談會，由清華大學(xué)劉彬教授和浙江大學(xué)曲紹興教授共同主持.國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部詹世革處長就大家所關(guān)心的固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢、重點領(lǐng)域與基金資助形勢等和與會代表進行了深入交流.隨后馮西橋教授、申勝平教授、陳少華教授、劉應(yīng)華教授、馮雪教授，李巖教授、王記增教授、郭早陽教授等分別結(jié)合自身經(jīng)歷就科研、學(xué)習(xí)、力學(xué)發(fā)展等多個方面的問題與青年學(xué)者交流了自己的經(jīng)驗和心得體會.同時青年學(xué)者們也結(jié)合自己的研究方向，就固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展、固體力學(xué)青年學(xué)者成長、如何在科研中進一步凝練和挖掘深層次的科學(xué)問題以及如何積極參與解決國家重大需求等共同關(guān)心的問題暢所欲言、各抒己見，展開了熱烈討論，取得了廣泛的共識，并提出了許多建設(shè)性的意見.最后，經(jīng)過全體參會代表的認(rèn)真討論和表決確定“第八屆固體力學(xué)青年學(xué)者研討會”于2018年由清華大學(xué)承辦.

REVIEW OF THE SEVENTH NATIONAL SYMPOSIUM ON SOLID MECHANICS FOR YOUNG SCHOLARS1)

?(Centre for Composite Materials，Harbin Institute of Technology，Harbin150080，China)

?(Department of Engineering Mechanics，Dalian University of Technology，Dalian116023，China)

??(Department of Mathematical&Physical Science，National Natural Science Foundation of China，Beijing100085，China)

Here,we briefl reports on the scientifi reports and discussion presented at Seventh National Symposium on Solid Mechanics for Young Scholars hosted by Harbin Institute of Technology,as well as we proposes a few constructive suggestions on the development of solid mechanics subject in the new era.

solid mechanics,young scholars,symposium

10.6052/0459-1879-16-370

本文于2016-12-08收稿.

1)國家自然科學(xué)基金資助項目(11542007).

2)E-mail：luhb@hit.edu.cn

呂海寶,梁軍,郭旭,詹世革,張攀峰.第七屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會報告綜述.力學(xué)學(xué)報,2017,49(1)：223-230