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固体力学学科介绍
2017-12-28 09:19   审核人:

一、西工大固体力学现状

西北工业大学固体力学学科由老一代力学家黄玉珊、季文美、陈百屏、胡沛泉、杨南生等开创,从1956年开始招收培养研究生,1981年成为首批博士学位授权学科,1985年首批建立博士后流动站,1988年获得世界银行重点学科奖励计划贷款资助,设立“动力学与强度”国家专业实验室,1996年成为首批具有一级学科学位授予权的单位,1996年成为“211工程”重点建设学科,1997年批准建立国家力学教学基地,1999年被批准为国务院长江学者奖励计划特聘教授设岗学科,2002年成为国家重点学科,2006年获批设立高等学校学科创新引智基地"结构力学行为科学与技术",2006年建成了国家级力学实验教学示范中心,2007年再次评审通过国家重点学科,获批建立“飞行器结构力学与强度技术”国防科工委重点学科实验室。2017年获批建立陕西省冲击动力学及工程应用重点实验室。

经50多年的发展,在科学研究、学科建设和人才培养等方面取得了令人瞩目的成果,已成为国内该领域科学研究及高层次人才培养的重要基地之一,为国民经济的发展,特别是国防建设的需求做出了重要的贡献。本学科的发展立足于加强基础研究,重视工程应用,突出航空航天特色。在各类基金和国防、航空航天预研项目的支持下,逐步形成了以国防建设需要为目标,航空航天新技术、新材料应用中的力学问题为对象的研究特色。主要研究方向包括:结构疲劳、断裂、可靠性、完整性分析,结构动力学与动态破坏分析,固体力学中新的计算策略及数值方法,多学科设计优化理论与应用,先进复合材料与智能材料结构的力学行为。学科现有中科院双聘院士1人,工程院双聘院士1人,教育部长江学者特聘教授1人,“教育部新世纪优秀人才支持计划”入选者4人,教授25人,国家“青年千人”1人,国家自然科学基金委优秀青年基金获得者1人,青年长江学者1人,陕西省百人计划入选者3人,年均科研经费2000余万元。同时拥有教育部长江学者创新团队和111引智创新基地各1个。经过多年的努力,我院固体力学学科已形成了具有国防特色的研究方向,有些研究方向在国内具有一定的知名度。

二、学科发展目标与指导思想

以国家中长期发展规划的航空发动机、大型飞机、新一代战斗机、临近空间飞行器、高超声速飞行器等大型工程项目为牵引,围绕未来飞行器信息化、空天一体化、智能化、绿色环保发展的需求,有重点、有特色、有创新地开展超轻结构、多功能结构、智能结构材料关键力学问题的应用基础研究。

根据所规划的学科重点发展方向和新兴学科方向的发展需要,加强高水平人才引进和培养,并整合师资队伍,形成具有战斗力的若干支学科团队,有组织的谋划立项一批重大项目,产出富有影响力的科研成果。力争在“十三五”期间将“飞行器结构力学与强度技术”国防重点学科实验室升级打造为国家级重点实验室,确保固体力学学科处于国内一流水平。并加强与流体力学学科的交叉和互补,努力建成力学一级国家重点学科。

三、学科重点建设方向

(1)先进材料与结构在特殊环境下的力学行为(学科带头人李玉龙教授)

重点开展超高温环境下材料与结构的静、动态加载与测量技术,先进非接触式测量技术及其应用,先进材料(纳米材料、超高温复合材料、碳纤维复合材料)在冲击载荷下的变形、损伤与本构表征,材料动态塑性流动法则,复杂结构软、硬体撞击损伤过程的非线性数值仿真,飞机结构抗离散源、坠撞规范化设计,航空发动机的鸟撞与机匣包容性分析、设计与验证,航空飞行器抗冲击适航技术,飞行器结构振动响应在线测量与振动抑制、疲劳损伤快速修补一体化技术,机载高能武器系统抗振动与噪声分析与设计。

(2)飞行器结构动力学与控制(学科带头人杨智春教授)

以飞行器的气动弹性稳定性分析与设计、振动及噪声控制、振动/噪声疲劳分析与试验等科学问题为主要研究对象,以基础理论与方法研究为目标,深入研究多场耦合动力学、非线性动力学、不确定性结构动力学、动力学优化设计理论、结构动态疲劳失效等问题;在重大应用研究方面,着重研究高超声速飞行器、新一代战机、未来绿色民机所需要的颤振、抖振评估方法与试验验证技术,超材料结构减振降噪技术,变体飞行器动力学行为与控制,结构健康监控等先进技术;

(3)现代飞机的先进结构完整性设计与分析技术(学科带头人李亚智教授、王生楠教授、郑锡涛教授)

重点开展运输类飞机包容性损伤设计及其关键技术,金属损伤与断裂的仿真分析方法研究,考虑残余应力作用的空天结构完整性理论与分析方法,航空材料/结构的接触疲劳力学基础和理论,结构损伤容限试验中的自动化测控技术研究,飞机结构寿命管理技术研究,航空结构稳定性分析基础理论和计算方法。在先进航空复合材料结构力学特性和失效物理分析及评估方法方面,重点开展先进航空复合材料层合结构和编织结构的损伤和失效的试验测定方法及其标准化、损伤和失效的机理及其宏细观尺度物理表征、新一代强度理论与失效准则构建、高精度虚拟化设计验证方法及其工程应用的研究。

(4)航空材料与结构力学行为仿真研究(学科带头人徐绯教授)

重点开展先进材料与结构的多尺度多物理场耦合行为的建模、仿真方法,以及结构振动噪声快速大规模计算评估方法,新型高效快速多极边界元法及其在大规模结构分析中的应用,新型预处理矩阵及快速多极边界元法在高性能并行计算机上的实施,基于快速CPU/GPU的高精度并行数值计算方法,流固耦合的尺寸效应问题,以及多物理场的相似理论研究。

四、新兴学科方向

(1)空天飞行器热结构与热强度(学科带头人李玉龙教授、杨智春教授)

热-力-化学耦合下的热结构失效机理,超高温复合材料热结构的冲击损伤特性和损伤表征与评估方法,考虑材料强度分散性的结构强度分析方法及含损伤结构的承载能力预测,虑及温升效应的空天材料/结构热疲劳/热震理论体系与分析方法,冷-热连接结构强度分析与设计等。

(2)力-电-化学等多场耦合环境下的材料与结构失效(学科带头人李玉龙教授、李斌教授)

力-热-化学耦合作用下超高温复合材料结构的损伤分析与预测,隐身材料与结构的力-热-电-磁耦合行为,振动能量收集与健康监控一体化技术。

(3)仿生结构与航空生物力学(学科带头人郭伟国教授、索涛教授、李斌教授)

生物软组织的力学行为实验与数学表征,生物骨骼系统在冲击载荷作用下的损伤与破坏,人脑组织机械冲击损伤研究,仿生结构与智能变体结构的动力学与控制,智能驱动结构控制的力学基础。

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