季报-流固耦合系统力学重点试验室-中国科学院
流固耦合现象的力学分析
流固耦合现象的力学分析流固耦合现象是指在流体与固体互相作用下产生的力学现象。
它在许多实际问题中都扮演着重要的角色，例如河流冲刷、风力发电机叶片受到的风压力、飞机机翼与空气的相互作用等。
在物理学中，我们可以通过一系列定律来分析流固耦合现象，并通过实验来验证我们的理论。
首先，流固耦合现象的分析离不开连续介质力学定律。
连续介质力学是物质运动的宏观力学理论，它假设物质是连续的，并考虑了宏观尺度上的平均效应。
其中最基本的定律是质量守恒定律和动量守恒定律。
质量守恒定律指出，在任何物理过程中，质量是守恒的。
具体到流固耦合现象中，我们可以通过实验来验证这一定律。
例如，我们可以设计一个容器，将含有某种流体的管道与固体结构相连接。
通过流体在管道中的流动，我们可以测量流体的质量，并与实验前后的质量进行比较。
如果质量守恒定律正确，那么我们应该得到相同的结果。
动量守恒定律则描述了物体上力的作用和物体运动之间的关系。
在流固耦合现象中，我们需要考虑流体和固体之间的相互作用力。
在实验中，我们可以通过建立一个闭合系统来验证动量守恒定律。
具体来说，我们可以设计一个装置，其中一个部分是由流体构成的，另一个部分是由固体构成的。
通过观察流体和固体之间的相互作用力，我们可以验证动量守恒定律是否成立。
除了连续介质力学定律，流固耦合现象的分析还需要考虑流体力学和固体力学的相关定律。
在流体力学中，纳维-斯托克斯方程是最基本的定律之一。
该方程描述了流体在不同条件下的运动。
我们可以通过使用带有适当边界条件的纳维-斯托克斯方程来分析流固耦合现象。
例如，我们可以考虑一个水流经过一个固体结构的情况。
我们可以通过实验来观察水流的流速和固体结构上的压力分布，并将这些观察结果与纳维-斯托克斯方程的解进行比较，以验证该定律的准确性。
在固体力学中，弹性力学定律是重要的分析工具。
弹性力学定律描述了固体在受到外力作用下的变形行为。
对于流固耦合现象，我们需要考虑固体结构受到流体力作用引起的变形。
流固耦合的研究与发展综述
流固耦合的研究与发展综述流固耦合是指液体或气体与固体之间相互作用并相互影响的物理过程。
在过去几十年里，流固耦合的研究与发展取得了令人瞩目的进展。
本综述将对流固耦合的研究背景、发展状况和前景进行综述。
首先，流固耦合的研究背景。
流固耦合的研究源于对大气和海洋中的风暴、涡旋和浪潮等自然规律的理解。
这些自然现象中，液体和气体介质与地球表面的固体结构相互作用，并产生复杂而有趣的现象。
例如，在风暴过程中，气体通过辐合进而产生强风和风暴潮，对海岸线造成严重的破坏。
了解这些流固耦合的现象对于防灾减灾和环境保护具有重要意义。
此外，流固耦合的研究还可以应用于工程领域，如航空航天、水利水电和海洋工程等。
其次，流固耦合的研究发展。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，研究人员能够模拟和预测流固耦合过程中的各种物理现象。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够解决流固耦合问题中的非线性、多物理场和多尺度等复杂问题。
此外，研究人员还开展了实验和理论研究，以更加全面和深入地理解流固耦合过程。
当前流固耦合的研究重点包括气液两相流动、流体力学与固体力学的相互作用、液固界面的动态行为等。
最后，流固耦合的研究前景。
随着数据采集和处理技术的不断进步，流固耦合的研究正朝着多尺度、多物理场和多学科的方向发展。
在气液两相流动中，研究人员将继续探索液滴、气泡和颗粒的动力学行为，以及它们与固体表面之间的相互作用。
在流体力学和固体力学的相互作用中，研究人员将关注固体结构如何影响流体流动和固体应力分布。
在液固界面的动态行为中，研究人员将继续研究液滴的形变和破裂机制，并探索其在材料科学和生物医学领域的应用。
总之，流固耦合的研究与发展具有广阔的应用前景。
通过深入理解流固耦合过程的物理机制，可以提供有关气候变化、自然灾害和工程设计等方面的关键信息。
这些研究也有助于推动相关学科的发展，如流体力学、固体力学和材料科学等。
随着技术的不断进步和理论的不断完善，相信流固耦合的研究将加速，为我们理解和利用自然界的复杂现象提供更多的支持和指导。
流固耦合的研究与发展综述
流固耦合的研究与发展综述流固耦合是指流体与固体之间相互作用的现象。
在许多工程领域，流固耦合现象都是非常重要的，例如在航空航天、汽车工程、能源系统和生物医学领域等。
本文将对流固耦合的研究与发展进行综述，包括其基本原理、数值摹拟方法和应用领域等方面的内容。
一、流固耦合的基本原理流固耦合的基本原理是通过数学模型描述流体与固体之间的相互作用。
流体力学和固体力学是研究流体和固体运动的基本学科，它们提供了描述流固耦合现象的基本理论基础。
在流体力学中，流体的运动可以通过Navier-Stokes方程组来描述，而在固体力学中，固体的运动可以通过弹性力学或者塑性力学方程来描述。
通过将这两个方程组耦合起来，可以得到描述流固耦合现象的数学模型。
二、流固耦合的数值摹拟方法为了研究流固耦合现象，数值摹拟方法是一种常用的手段。
常见的数值摹拟方法包括有限元法、有限体积法和边界元法等。
在流固耦合问题中，有限元法是最常用的数值摹拟方法之一。
有限元法将流体和固体分别离散化为有限个单元，并通过求解代数方程组来得到流体和固体的运动状态。
此外，还可以使用流体-结构相互作用软件来摹拟流固耦合问题，例如ANSYS、FLUENT等。
三、流固耦合的应用领域流固耦合现象在许多工程领域都具有重要的应用价值。
在航空航天工程中，流固耦合现象的研究可以匡助改善飞机的气动性能，提高飞行稳定性和安全性。
在汽车工程中，流固耦合现象的研究可以用于改善汽车的空气动力学性能，降低燃油消耗和减少排放。
在能源系统中，流固耦合现象的研究可以用于优化风力发机电的设计，提高能量转换效率。
在生物医学领域，流固耦合现象的研究可以用于摹拟血液在心脏和血管中的流动，匡助诊断和治疗心血管疾病。
综上所述，流固耦合的研究与发展是一个非常重要的课题。
通过对流固耦合现象的研究，可以深入理解流体与固体之间的相互作用机制，为工程实践提供理论指导和技术支持。
未来，随着数值摹拟方法的不断发展和计算能力的提高，流固耦合的研究将在更多领域得到应用和拓展。
流固耦合的研究综述
流固耦合的研究综述流固耦合是指流体和固体之间相互作用的现象。
在许多自然界和工程应用中，流体和固体之间的相互作用起着重要的作用。
例如，在大气中，风与树木之间的相互作用会导致树枝的摆动；在海洋中，海浪与海岸线的相互作用会引起沙滩的冲刷。
在工程应用中，流固耦合现象也十分常见，如飞机在飞行时的气动弹性效应、管道中的液固两相流动等。
流固耦合现象的研究对于深入理解自然界中的复杂问题和提高工程应用的性能至关重要。
本文将综述流固耦合的研究现状和相关领域的进展，并重点介绍流固耦合模型的建立和求解方法。
在流固耦合的研究中，模型的建立是一个关键的环节。
根据问题的实际情况和研究目标，可以采用不同的数学模型来描述流体和固体之间的相互作用。
常用的模型包括神经网络模型、有限元模型和计算流体动力学模型等。
这些模型能够准确地描述流体和固体之间的动力学关系和力学行为，并提供对流固耦合现象的定量分析。
在流固耦合模型的求解中，常用的方法包括数值模拟和实验测试。
数值模拟方法主要是利用计算机模拟流体和固体之间的相互作用过程。
常见的数值模拟方法包括流体动力学模拟、结构动力学模拟和流固耦合模拟等。
通过数值模拟，研究人员可以获得流体和固体之间的详细信息，如压力分布、速度场和应力分布等。
实验测试方法主要是通过实验设备来模拟流体和固体之间的相互作用过程，并进行测试和观测。
实验测试可以提供直观的物理现象和定量的实验数据，对于验证数值模拟结果和模型的有效性具有重要意义。
在流固耦合的研究中，还存在许多待解决的问题和挑战。
首先，流固耦合现象的模型和方法需要进一步发展和改进，以更好地符合实际问题的要求。
其次，流固耦合模型的求解方法需要更加高效和准确，以提高计算速度和求解精度。
此外，流固耦合的研究还需要考虑多尺度效应和非线性效应等复杂问题，进一步提高模型的适用范围和研究的深度。
综上所述，流固耦合作为一个重要的研究领域，对于理解自然界和工程应用中的复杂问题具有重要的意义。
流固耦合力学概述
流固耦合力学概述流固耦合力学是研究流体与固体之间相互作用的力学学科。
它综合了流体力学和固体力学的理论和方法，用于分析和解决流体与固体之间的耦合问题。
流固耦合力学在工程科学和地球科学中有着广泛的应用。
流固耦合力学的研究对象是流体和固体之间的相互作用。
在流体流动过程中，流体对固体表面施加的作用力会引起固体变形和应力分布的变化；而固体的变形和应力分布又会影响流体的流动行为。
因此，流固耦合力学研究的是流体和固体之间的相互作用引起的力学问题。
在工程科学中，流固耦合力学的应用非常广泛。
例如，风洞试验中的飞行器模型和桥梁模型，都要考虑流体对固体的作用力。
通过流固耦合力学的分析，可以评估飞行器或桥梁在不同流动条件下的受力情况，从而指导工程设计和结构优化。
地球科学中的流固耦合力学研究主要集中在地下水和岩土体之间的相互作用。
地下水流动会引起土壤和岩石的变形和应力变化，而土壤和岩石的变形和应力变化又会影响地下水的流动行为。
通过流固耦合力学的研究，可以预测地下水对地下工程的影响，如隧道和地铁的施工过程中需要考虑地下水的渗流对周围土体的影响。
在流固耦合力学的研究中，常用的数值模拟方法包括有限元法、有限体积法和边界元法等。
这些方法可以将流体和固体的物理行为转化为数学模型，并通过计算机模拟得到解析解或近似解。
通过数值模拟，可以定量地分析流体和固体之间的相互作用，提供工程设计和决策的依据。
流固耦合力学的研究还涉及到多学科的交叉。
例如，机械工程、土木工程、水利工程和地质工程等学科都需要运用流固耦合力学的理论和方法。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，流固耦合力学在工程科学和地球科学中的应用将越来越广泛。
流固耦合力学是研究流体与固体之间相互作用的力学学科，它综合了流体力学和固体力学的理论和方法。
在工程科学和地球科学中，流固耦合力学的研究具有重要的意义和广泛的应用价值。
通过数值模拟和实验研究，可以揭示流体和固体之间的相互作用机制，为工程设计和决策提供科学依据。
流固耦合概述及应用研究进展
流固耦合概述及应用研究进展流固耦合是指涉及流体和固体相互作用及其相互影响的一种物理过程。
在流体中存在的固体物体会受到流动力的影响，而流体的流动又会受到固体物体的阻碍或改变。
流固耦合研究的目的是探索流体与固体耦合过程中的物理现象和机理，并为相关领域的应用提供理论和实践基础。
流固耦合是多学科、多领域交叉研究的产物，涉及机械工程、流体力学、材料科学、土木工程等众多领域。
流固耦合现象广泛存在于自然界和工程中，例如空气和飞机翼之间的相互作用、水流与水坝之间的相互影响、海洋中风浪作用于海洋工程结构等。
对于这些情况，了解流体对固体的作用以及固体对流体的影响有助于提高工程设计的可靠性和安全性。
近年来，流固耦合研究在理论研究和应用方面取得了一些进展。
在理论上，流固耦合模型主要基于数值计算和实验数据，通过建立相关方程和模拟方法来描述流体和固体相互作用。
这些模型主要包括弹性体与流体相互作用、固体与不可压缩流体相互作用、固体与可压缩流体相互作用等。
通过这些模型，可以预测固体的受力和变形情况，并进一步优化设计。
在应用方面，流固耦合的研究涉及了很多领域。
在航空航天工程中，例如在飞机机翼设计中，需要考虑空气流动对机翼的影响，同时也需要考虑机翼的形状对气流的影响。
在海洋工程中，例如在海上钻井平台的设计中，需要考虑海浪对平台的冲击，同时也需要考虑平台的形状对海浪的影响。
在建筑工程中，例如在高层建筑的结构设计中，需要考虑气流对建筑的荷载、风力对建筑的影响。
流固耦合研究的进展带来了许多创新应用，提高了工程设计的精度和可靠性。
例如，在汽车和飞机设计中，通过对流体力学和结构力学的耦合分析，可以更好地优化车身结构和机翼形状，减小风阻和气动噪声，提高车辆的性能和燃油效率。
在海洋工程中，通过对水流和结构的耦合分析，可以更好地预测海浪对海洋结构的冲击，从而减小结构的破坏风险。
虽然流固耦合研究取得了一些进展，但仍存在一些待解决的问题。
首先，流固耦合模型的建立和计算方法的选择仍然具有一定的局限性，需要进一步完善和发展。
流固耦合的研究综述
流固耦合的研究综述流固耦合是指流体和固体之间相互作用的现象。
近年来，随着流体力学和固体力学的深入研究和实践应用，流固耦合问题变得越来越重要。
本文将对流固耦合的研究进行综述，重点介绍其在不同领域的应用和前沿进展。
其次，流固耦合在能源领域中也有重要的应用。
例如，在风力发电中，风对风轮的作用会引起结构的振动和变形，进而影响发电机的性能。
通过研究流固耦合问题，可以优化风轮的设计，提高风力发电的效率和可靠性。
类似地，流固耦合问题在水力发电和核能工程等领域也有重要的应用。
通过研究流固耦合问题，可以有效地改进发电设备的设计和运行。
再次，流固耦合在生物医学领域中也有广泛的研究应用。
例如，在血液循环中，血液对血管壁的作用会引起血管的变形和应力分布变化。
研究流固耦合问题可以帮助理解血液循环的机制，进而改善人体健康。
此外，流固耦合问题也在人工心脏瓣膜和人工关节等医疗器械的设计和优化中发挥着重要作用。
通过研究流固耦合问题，可以提高医疗器械的性能和寿命，改善患者的生活质量。
最后，流固耦合在大气和海洋科学中也有广泛的研究应用。
例如，在气候变化研究中，海洋的流动对全球气候有着重要的影响。
通过流固耦合的分析和模拟，可以更好地理解海洋流动对气候变化的影响，提高气候模型的准确性。
此外，流固耦合问题还在海洋工程和海洋资源开发中起着重要作用。
通过研究流固耦合问题，可以更好地利用海洋资源，保护海洋环境。
总结起来，流固耦合问题在各个领域都有重要的研究应用。
通过研究流固耦合问题，可以改善结构和设备的性能，提高能源利用效率，改善人体健康，深入了解地球和海洋的变化。
未来，流固耦合问题还将继续引起研究者的关注，为解决实际问题和推动学科发展做出更大的贡献。
流固耦合力学概述
流固耦合力学概述流固耦合力学概述流固耦合力学是研究流体与固体相互作用的一门学科。
它涉及流体流动对固体的作用以及固体形变对流体流动的影响。
流固耦合力学的研究为许多工程领域的问题提供了解决方案，例如地下水流动对土体稳定性的影响、飞行器在超音速飞行时的气动热力问题等。
流固耦合力学的研究对象包括：液固耦合和气固耦合两种情况。
液固耦合研究的是流体对固体的作用，主要考虑物质的不可压缩性和流体与固体表面的接触力。
气固耦合研究的是气体在固体上的作用，主要考虑气动力、气体与固体的热传导和流体与固体之间的相互作用。
液固耦合力学中的一个重要问题是流体对固体的力学作用。
流体的应力与速度梯度有关，通常使用纳维尔-斯托克斯方程来描述流体流动。
当流体与固体表面发生接触时，需要考虑边界条件和接触力。
边界条件根据实际情况选择，可以是固定表面、自由表面或者剪切流动。
接触力通常根据动量守恒原理得到，在接触面上的法向力和切向力与流体的压力和剪切应力相关。
气固耦合力学中的一个重要问题是固体形变对流体流动的影响。
固体的形变会引起流体中的压力和速度分布变化，进而影响流体的流动状态。
这种相互作用可以用弹性力学和流体力学的耦合模型来描述。
通过建立流固耦合模型，可以研究不同形状的固体对流体流动的影响，例如翼型在空气中的气动力学特性。
流固耦合力学的研究方法主要包括数值模拟和实验研究。
数值模拟通过建立流固耦合模型，利用计算流体力学和计算固体力学方法求解模型方程，得到流体流动和固体形变的数值解。
数值模拟方法具有高精度、低成本和易于实施的优点，逐渐成为流固耦合问题研究的主要手段。
实验研究通过设计合适的实验装置和测量方法，获取流体流动和固体形变的实验数据，验证数值模拟结果的准确性。
流固耦合力学在多个领域具有重要应用。
在地下工程中，研究地下水流动对土体稳定性的影响可以指导工程设计和施工。
在航空航天领域，研究飞行器在超音速飞行时的气动热力问题可以提高飞行器的安全性和性能。
流固耦合力学国自然基金
流固耦合力学国自然基金【流固耦合力学国自然基金的研究与应用】序号一：引言流固耦合力学指的是流体和固体之间相互作用的力学现象的研究领域。
具体而言，它研究的是在流体与固体相互作用中的力学力与运动之间的相互影响。
流固耦合力学不仅具有理论意义，还有着广泛的应用价值，涵盖了工程、地球科学、生物医学和材料科学等众多领域。
针对流固耦合力学的研究和应用，国自然基金经常提供资助，以促进学术研究和技术创新的发展。
序号二：国自然基金对流固耦合力学的资助项目国自然基金作为中国学术界最重要的研究资助机构之一，一直以来关注并支持流固耦合力学的研究和应用。
在过去的几年中，国自然基金资助的流固耦合力学相关项目涉及多个学科领域，包括液固相互作用、固体变形与流体流动的耦合、土壤力学和岩土工程等。
这些项目涉及的研究内容有机会将理论和实践结合，推动学术界对流固耦合力学的认识和应用水平的提高。
序号三：流固耦合力学在工程领域的应用工程领域是流固耦合力学应用最为广泛的领域之一。
在建筑工程中，流体和结构之间的相互作用对于建筑物的安全性和稳定性有着重要的影响。
通过运用流固耦合力学的理论和方法，可以分析建筑物在风、水流等外部条件下的响应和承载能力，并优化结构设计，提高建筑物的抗风、抗涝等能力。
序号四：流固耦合力学在地球科学中的应用地球科学中，流固耦合力学的研究对于理解地壳变形、地下水流动、地震和火山爆发等现象具有重要意义。
通过流固耦合力学理论的应用，可以模拟地震波传播过程，预测地震灾害的规模和破坏性。
类似地，应用流固耦合力学的方法，能够研究地下水在岩石中的运移和过滤行为，以及岩石的变形和破裂机制，进而为污水处理和地下水资源管理提供科学依据。
序号五：流固耦合力学在生物医学中的应用生物医学领域对于流固耦合力学的研究和应用也充满了潜力。
以血液循环为例，研究血液在血管中的流动对于理解心血管疾病的发生和发展非常重要。
通过建立流固耦合力学模型，可以模拟血液的流动和血管壁的变形，从而预测和诊断心血管疾病，并优化治疗方案。
管道系统流固耦合分析与优化
管道系统流固耦合分析与优化随着科学技术的不断发展和对工程领域的要求日益提高，管道系统的流固耦合分析与优化成为一个重要的研究领域。
在石油、化工、能源、航空航天等领域中，管道系统的设计、运行和维护都需要进行流固耦合分析与优化，以保障系统的安全和效率。
流固耦合是指管道系统中流体流动与固体结构相互作用的过程。
在管道系统中，流体流动会对固体管道产生压力、液动力、摩擦力等力的作用，而固体管道的变形和振动会对流体流动产生影响。
因此，流固耦合分析可以帮助工程师深入了解管道系统的性能，进而优化设计和改进操作方法。
在进行流固耦合分析时，我们需要借助数值模拟和实验测试两种方法。
数值模拟是一种经济、高效的手段，可以通过计算流体流动和固体结构的数学模型，获得流体力学参数和固体结构的响应。
常用的数值模拟方法包括有限元法、计算流体力学方法等。
而实验测试则是验证数值模拟结果的重要手段，可以通过实验室测试或者现场监测来获取真实的数据。
在管道系统的优化过程中，我们可以从以下几个方面入手：1. 系统结构优化：对于复杂的管道系统，我们可以通过添加或删除支架、改变支架位置等方式来减少结构的变形和振动，从而提高系统的稳定性。
2. 流体参数优化：通过调整流体的流量、速度、压力等参数，可以减小流体对固体的作用力，减少对管道系统的破坏。
3. 材料选择优化：不同的材料具有不同的强度、刚度和耐磨性等性能。
选择适合的材料可以减小管道系统的变形和振动，提高系统的使用寿命。
4. 动态响应优化：在管道系统的运行过程中，考虑到流体流动和固体结构的动态响应，可以采取措施来减小系统的共振现象，避免系统损坏。
总之，管道系统的流固耦合分析与优化是保障系统安全和效率的重要手段。
通过对流体流动和固体结构相互作用的深入研究，可以优化设计、提高性能，并保证管道系统的正常运行。
未来，随着技术的不断进步，我们可以预见，在管道系统流固耦合分析与优化领域将会有更多创新和发展。
流固力电耦合-概述说明以及解释
流固力电耦合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述流固力电耦合是指流体、固体和电力之间相互作用的现象和理论。
在众多领域中，流固力电耦合都起着重要的作用。
本文将对流固力电耦合的概念、应用领域以及研究方法进行探讨和分析。
流固力电耦合是一个复杂而广泛的研究领域，涉及到流体、固体和电力三个基本要素之间的相互作用。
在许多自然界和工程领域中，流体、固体和电力的相互影响会引起各种现象和效应，例如流体对固体的冲蚀、固体对流体的阻力以及电力对流体和固体的激励等。
因此，研究流固力电耦合的机理和特性对于深入理解自然和改进工程设计都具有重要意义。
在实际应用中，流固力电耦合的研究有着广泛的应用领域。
例如，在航空航天领域，流固力电耦合的现象和效应对于飞行器的空气动力学性能和结构强度有着重要影响。
此外，流固力电耦合理论也被应用于能源领域，例如水力发电、风能利用以及燃烧热流的调控等。
此外，流固力电耦合还在生物医学、材料科学和环境工程等领域中得到了广泛的研究和应用。
研究流固力电耦合的方法可以说是多种多样的。
一方面，实验方法是研究流固力电耦合的重要手段。
通过设计合适的实验装置和测量设备，可以从实验数据中获取流体、固体和电力之间相互作用的信息。
另一方面，数值模拟方法也是研究流固力电耦合的常用手段。
采用计算流体力学、有限元分析等数值模拟方法，可以对流固力电耦合系统进行数值模拟和参数优化。
此外，理论分析方法也是研究流固力电耦合的重要途径。
通过建立适当的数学模型和理论框架，可以从理论层面上揭示流体、固体和电力之间相互作用的本质和规律。
总而言之，流固力电耦合作为一门交叉学科，具有重要的理论和实际应用价值。
通过研究流固力电耦合的概念、应用领域和研究方法，可以推动相关领域的科学发展，并为工程设计和科技创新提供理论指导和实践支持。
1.2 文章结构本文按照以下结构进行展开：介绍流固力电耦合的概念和应用领域，探讨流固力电耦合的研究方法，最后得出流固力电耦合在工程领域的重要性和未来的发展前景。
分子动力学 流固耦合-概述说明以及解释
分子动力学流固耦合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述分子动力学和流固耦合是两个在物理学和工程领域中具有重要意义的研究领域。
分子动力学是一种模拟原子和分子在时间和空间上的运动规律的方法，通过数值计算来模拟和预测材料的性质和行为。
而流固耦合则是研究流体和固体之间相互作用的现象，包括了在流体中移动的固体物体受到的流体作用力，以及固体物体对流体流场的影响。
分子动力学和流固耦合的结合，即分子动力学流固耦合方法，能够更加全面地理解材料的性能和行为。
通过这种方法，可以研究材料在流体环境中的行为，如颗粒在流体中的运动、材料在流体中的应力和形变等。
这种研究方法在许多领域中都具有潜在的应用价值，如生物医学、材料科学、环境工程等。
本文将探讨分子动力学和流固耦合的基础理论、方法和应用，旨在深入了解这两个研究领域的关联性和重要性。
同时，我们也将展望未来在分子动力学流固耦合领域的研究方向，希望能够为相关领域的研究工作提供一定的参考和启发。
文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们将概括性地介绍分子动力学与流固耦合的概念和重要性，并说明本文的目的和结构安排。
在正文部分，我们将详细探讨分子动力学基础和流固耦合理论，以及它们在实际应用中的关系和作用。
最后，在结论部分，我们将总结分子动力学与流固耦合的重要性，并展望未来研究方向，以期为相关领域的研究和发展提供一些启示和建议。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的主要内容和逻辑脉络，从而更好地理解和掌握分子动力学与流固耦合的知识。
1.3 目的本文的目的是探讨分子动力学与流固耦合的关系，以及它们在科学研究和工程应用中的重要性。
通过深入分析分子动力学基础知识和流固耦合理论，结合实际应用案例，我们将展示二者之间的密切关联和互相促进的作用。
同时，我们也将讨论未来研究的方向，以期为相关领域的研究人员提供一些启发和参考，推动这一领域的发展和进步。
流固耦合力学概述
流固耦合力学概述一、本文概述《流固耦合力学概述》一文旨在全面介绍流固耦合力学的基本概念、理论框架、应用领域以及未来发展趋势。
流固耦合力学，作为一门跨学科的力学分支，主要研究流体与固体在交互作用过程中的力学行为，其在工程实践、科学研究和实际应用中都具有重要意义。
本文将首先对流固耦合力学的基本概念进行阐述，明确其研究范围和研究对象。
随后，将详细介绍流固耦合力学的基本理论，包括其基本原理、控制方程以及数值求解方法等。
在此基础上，本文将探讨流固耦合力学在航空航天、土木工程、机械工程、生物医学等领域的应用，以及在这些领域中取得的最新研究成果。
本文还将对流固耦合力学的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供一个全面、深入的了解流固耦合力学的窗口，推动该领域的研究与应用发展。
二、流固耦合力学的基本理论流固耦合力学的基本理论主要涉及到流体动力学、固体力学以及两者之间的相互作用。
其核心在于理解流体和固体之间的动量、能量和质量交换。
流固耦合问题的关键在于如何准确描述和模拟这种交互作用，以及这些交互作用如何影响系统的整体行为。
流固耦合力学基于流体动力学的连续介质假设，即流体被视为由连续、无间隙的物质点组成。
这些物质点通过力的作用相互连接，形成了一种动态的网络。
同时，固体力学则关注固体材料的应力、应变和位移等物理量，以及它们之间的关系。
在流固耦合问题中，流体和固体之间的相互作用主要通过界面条件进行描述。
这些界面条件包括压力、剪应力、温度等物理量的连续性和平衡条件。
例如，在流体与固体接触的地方，流体对固体的压力应等于固体对流体的反作用力，以满足牛顿第三定律。
流固耦合问题的求解通常涉及到复杂的数学模型和数值方法。
这些模型和方法需要同时考虑流体和固体的动态行为，以及它们之间的相互作用。
常用的数值方法包括有限元法、有限体积法、有限差分法等。
这些方法通过对流体和固体进行离散化处理，将连续的物理问题转化为离散的数学问题，从而进行求解。
流固耦合力学概述
流固耦合力学概述流固耦合力学是研究流体和固体相互作用的一门学科，主要涉及流体对固体的作用以及固体对流体的作用。
流固耦合力学在工程领域具有广泛的应用，如建筑结构、飞行器、汽车、海洋工程等。
在这些应用中，流体和固体之间的相互作用对系统的运行和设计起着重要的作用。
本文将对流固耦合力学的基本概念、理论基础和应用举例进行概述。
流固耦合力学的基本概念包括流体和固体。
流体是一种没有固定形状的物质，主要指液体和气体。
而固体是一种具有固定形状和体积的物质。
流体和固体之间的相互作用可通过力的传递来描述。
在流固耦合力学中，流体对固体的作用主要通过压力力和黏性力实现。
而固体对流体的作用则包括阻力、振动和波动传播等。
流固耦合力学的理论基础主要包括连续介质力学和流体动力学。
连续介质力学是研究流体和固体的物理性质和力学行为的一个理论体系。
根据连续介质力学的原理，可将流体和固体视为连续统一的物质。
流体动力学是研究流体运动规律的一门学科，包括流体的连续性方程、动量方程和能量方程等。
通过连续介质力学和流体动力学的理论基础，可以描述流体和固体之间的相互作用。
流固耦合力学在工程领域具有广泛的应用。
以建筑结构为例，当建筑物暴露在风力或地震中时，流体-结构相互作用是十分重要的。
流体的作用会产生风载或地震载荷，对建筑物产生力的作用。
而建筑物的振动则会产生空气流动的变化。
通过对流体-结构相互作用的研究，可以更好地设计和改善建筑物的结构，提高其抗震和抗风能力。
流固耦合力学在飞行器和汽车工程中也具有重要的应用。
在飞行器设计中，空气流动对机翼和机身产生升力和阻力，同时也会对机翼和机身产生力的作用。
通过对流体-结构相互作用的研究，可以提高飞行器的操控性能和安全性能。
在汽车工程中，空气流动对汽车的外形和动力性能产生重要影响。
通过流固耦合力学的研究，可以减小车辆的空气阻力，提高燃油效率和驾驶稳定性。
此外，流固耦合力学在海洋工程中也具有重要的应用。
海洋工程中的结构，如海上平台和海底管道，都会受到海洋环境中的波浪、潮流和风力的影响。
冰激振动中的锁频共振分析
第53卷第3期力学学报Vol.53, No. 3 2021 年 3 月Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics Mar.,2021冰工程中的关键力学问题冰激振动中的锁频共振分析*1>黄国君2)(中国科学院流固耦合系统力学重点实验室，中国科学院力学研宂所，北京100190)摘要冰激振动（ice-induced vibration,IIV)中的锁频共振严重威胁结构安全，恶化人员工作环境，然而对其机理的认识仍然不清.本文基于作者和合作者以前建立的一个冰间歇破坏型IIV模型（黄国君和刘鹏飞，2009)对柔性结构的锁频共振机理进行了理论研究.应用该模型预报了发生在一个冰速区间内的锁频共振现象，并研宄了结构和冰特性参数：结构阻尼和刚度以及冰的压缩刚度和冰破坏的破坏区长度、軔脆转换速度和随机性对I1V及锁频共振的影响，在此基础上探索了锁频共振机理.研究表明：在锁频共振冰速区间内，结构响应和冰力主频都锁定在结构固有频率，然而不同冰速下的频谱结构和振动形态各异，从常规单频共振到多频共振、从等幅振动到振幅周期性变化的拍振动，呈现出丰富的动力学特征；结构和冰特性参数可改变锁频共振冰速区间的长度和位置以及结构振幅，冰破坏的随机性和应变率效应发挥着一种竞争作用；锁频共振来源于冰破坏的应变率效应，其力学机制是频率调制和对结构-冰动能传递的非对称性正反馈效应放大的双重作用，本文分析揭示的这一新的锁频共振机理属于耦合振动，与传统的负阻尼自激振动机制有着本质区别.本文分析结果及对锁频共振机理的认识有助于相关实验研究和冰区结构设计以及I1V减振技术的研发.关键词冰激振动，锁频，共振，冰的破碎强度，应变率效应中图分类号:U260.17 文献标识码：A doi: 10.6052/0459-1879-21-087STUDY ON FREQUENCY LOCK-IN RESONANCE IN ICE-INDUCED VIBRATION 11Huang Guojun2*{Institute o f M echanics, Key Laboratory fo r Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems, Chinese Academy o f Sciences, Beijing100190, China)Abstract Frequency lock-in resonance in ice-induced vibration(IIV)threatens severely the safety of the structures and worsens the working environment for operators.Its underlying mechanism is unclear yet.This paper presents a theoretical study on the mechanism of the frequency lock-in resonance for compliant structures.The study is based on an intermittent ice-crushing type of IIV model developed previously by the author and co-worker(Huang and Liu,2009). The frequency lock-in resonance is predicted over an ice velocity span.Then the parametric analysis is performed on IIV and frequency lock-in resonance for some influential factors,including structural damping and stiffness,ice stiffness,ice-crushing zone length,ductile-brittle transitional ice-velocity and randomness in the ice-crushing strength and ice-crushing zone length. From these theoretical studies,the mechanism of the frequency lock-in resonance is investigated.It is shown that although both the predominant ice and structural response frequencies are locked to the structural natural frequency when frequency lock-in resonance takes place,the time history profiles of ice force and structural response and their frequency spectra2020~03-03 收稿,2021-03-16录用，2021-03-16 网络版发表.1) 国家自然科学基金资助项目（10772184).2)黄国君，副研究员，主要研究方向：结构动力学和材料力学.E-mail: ***************.cn引用格式：黄国君.冰激振动中的锁频共振分析.力学学报，2021，53(3): 693-702Huang Guojun. Study on frequency lock-in resonance in ice-induced vibration. Chinese Journal o f Theoretical and Applied Mechanics,__________2021,53(3): 693-702___________________________________________________________________________________________________________are different corresponding to the different ice velocity.Not only the conventional mono-frequency resonance with the uniform amplitude but also the multi-frequency beat resonance with the periodically changing amplitudes are predicated. For the frequency lock-in resonance,structural and ice properties affect the length and location of the ice velocity span as well as the response amplitude,and the randomness and strain rate effect in ice-crushing are the two competing factors. It is unveiled that the strain rate effect of the ice-crushing strength is responsible for the frequency lock-in resonance,by frequency modulation and by promoting the uneven kinetic energy transfer between ice and structures,a positive feedback mechanism.The present novel mechanism is a coupled vibration that is essentially different from the conventional one, i.e.,the negative damping in self vibration predicted from the continuous ice-crushing type of IIV models.The present result is instructive to the further systematic experimental study on the frequency loc-in resonance and to devising some effective techniques for the mitigation of intensive IIV.Key words ice-induced vibration,frequency lock-in,resonance,ice-crushing strength,strain rate effect694 力学学报2021年第53卷引言冰激振动（ice-induced vibration,IIV)中的锁频共振现象是指流动的浮冰与冰区结构（或冰盖与在其 中航行的交通船只如破冰船）的交互作用中，在一定 的冰速范围内冰力和结构振动的主频皆锁定在结构 固有频率，从而导致结构共振.其结构振幅可较常规 振幅有数量级的差异，这与祸激振动（vortex-induced vibration,VIV>中的锁频共振在动力学上是相似的HI,然而两者的物理本质完全不同.冰激锁频共振严重威 胁冰区结构的安全，导致结构疲劳加剧，甚至直接摧 毁结构，此外还会恶化结构上的人员工作环境和设 备运行条件.因此探索冰激锁频共振的力学机理、明确其产生的临界条件不仅具有重要的科学意义，而 且可以为冰区结构的设计和安全运行控制提供理论 指导，具有显著的工程价值.I IV己受到冰区相关国家学术界和产业界的广 泛关注P1，其中锁频共振是研究的重点和难点，为此 己开展了不少实验和理论研究.实验研宂包括现场监 测和实验室模型实验，较为代表的工作如:Engelbrek-tS〇n M在Bothnia海湾现场观察到冰激共振发生时，结构的加速度可达0.7g，大大超过人体可接受的振 动水平，而当天大多时间结构处于低幅振动水平，只有〇.〇7g左右，这表明冰激共振的出现具有一定的随 机性；Maattanenw通过实验室模型研究发现在一个 较宽的冰速范围内结构产生锁频共振;Tsuchiya等15】在实验室模型研究中发现结构的振动主频先随冰速 线性增加，然后锁定在结构固有频率直到最高实验 冰速，但冰力主频并未锁定在结构固有频率，离散性 较强，这也许与实验在空气中进行有关，这种锁频振动从严格意义上来说不属于锁频共振.另一方面，许多研宂者建立了 IIV动力学模型，以揭示IIV特别是锁频共振的动力学机制，并提供冰 区结构设计所需的动力学模型.根据冰破坏过程的 连续性，可将现有的IIV动力学模型分为两大类.一类是以Blenkam【61和MaattSnen [7丨最初建立并发展 起来的基于负阻尼机制的冰连续破坏型自激振动模 型，该类模型将IIV过程中冰的破坏视为连续压碎 过程，所以冰力就是冰的破坏冰力，可由冰的压缩强 度计算得到.基于PeytonW建立的冰的压缩强度与 冰速的相关性曲线，该曲线在一定的冰速区间内梯 度为负，为结构提供负阻尼，从而导致结构发生动力 学失稳，产生自激振动，结构响应主频以及相应的冰 力主频自然皆锁定在结构固有频率.自激振动模型 简单、操作方便，是目前应用最广泛的IIV动力学模 型[911].另一类模型认为IIV中冰的破坏过程是间歇 的，即冰的破坏存在一个特征长度，这等效于认为冰 存在破碎频率，它等于冰速除以该特征长度.基于该 认识Matlock1121最先建立了一个冰间歇破坏型I1V 动力学模型，可以反映在低速和高速冰速段内结构 响应较小、在中间冰速范围内结构响应较大的全冰 速范围IIV实验的一般特征，但不能预报1IV锁频共 振.Sodhi|13l (下称Sodhi模型）对Matlock模型进行 了改进，对冰与结构的交互作用考虑相互接触的加 载阶段同时，还考虑了冰板压碎、屈曲破坏以后结构 清除碎冰的过程以及冰与结构接触过程中可能存在 的分离过程，它包含了更多的物理过程细节，因而更 为合理.然而正如本文下面将要介绍的该模型虽然 能够预报I1V共振的出现，但不能预报在一定冰速范 围内的锁频共振.同样作为冰间歇破坏型IIV 动力学第3期黄国君：冰激振动中的锁频共振分析695模型,Toyama等【14】和Shih_针对共振发生时结构 响应与冰力的同相位特征，提出了一些结构运动学 假设，以建立各自的IIV模型，探索冰激共振产生的 临界条件和结构响应幅值.这些冰间歇破坏型1IV模 型不是一个全冰速范围内的一般性动力学模型，其 中的运动学假设只适用于研究共振产生时的必要条 件，不能研宄复杂的锁频共振现象.Huang等【|6]在 Sodhi模型的基础上，通过引入Peyton[8】建立的冰 的压缩强度与冰速相关性的动力学特性，建立了一 个全冰速范围冰间歇破坏型IIV动力学模型（下称 Huang-L iu模型)，该模型吸收了两类模型的优点，不 仅可以预报低速和高速冰速区段的小振幅IIV，而且 可以预报中间冰速范围内可能发生的锁频共振，这 是首个能预报锁频共振的间歇破坏型I1V动力学模 型.目前Huang-L iu模型己受到学术界关注[9.17_27]，Jeong和Baddour117]对该模型和Toyama模型[|4]进 行了理论对比;Hendrikse等基于该模型发展了IIV模型分析风电等柔性结构的IIV和疲劳寿命；最 近Abrasion等[271也用该模型计算结果评估它们新建 的基于非线性动力学的IIV模型.此外也有学者提出 了唯象学IIV模型，徐继祖和王翎羽基于1IV与 V IV的动力学相似，引入一个冰力振子方程，与振动 方程联立建立了他们的IIV模型，可以反映IIV锁频 共振现象;X u和Oterkus等[21】对该模型进行了改进,计及了冰压缩强度与冰速的相关性，但该类模型未 涉及冰与结构交互作用的物理过程，无法揭示IIV及 其锁频共振的物理机制.对IIV锁频共振的研宄已有50多年的历史，但 目前对于其机理的认识仍然不清，是自激振动还是 强迫振动存在较大争议，达到Maattanenn9]所期望的 共识尚需开展更深入的实验和理论研宄工作.本文 应用Huang-Liu模型开展冰激锁频共振的理论研究，首先分析IIV及锁频共振的结构响应特征，并从结 构响应和冰力的频率耦合特性以及Huang-Liu模型 与Sohdi模型计算结果的对比来研究锁频共振产生 的原因；然后再分析结构特性和冰的物理特性参数 对锁频共振影响的一般趋势；最后在此基础上揭示 锁频共振的动力学机制.1IIV动力学模型1161考虑一个单自由度振子结构系统与运动冰板的交互作用，冰的破坏为间歇式，假设存在…个破坏区 特征长度，作用过程可分为3个阶段:加载，(碎冰)挤 出和可能的分离阶段[|31.系统的运动控制方程为Mx+C x+K x^k[x〇 +vt-x -p(n- 1)]+ F e,0 < < 5f(loading phase)F e，Sf<6<p and x^v-(1)(extrusion phase)0，S<0or(6f^S<p and i> v)(separation phase)式中，M,C和K分别为结构质量、阻尼系数和刚 度；X, X和X分别为结构位移、速度和加速度，为;c的初值八为完整冰（破坏前）的压缩刚度；<5 = _*：〇+ V f- - /?(«- 1)为结构压入冰的长度，其中V，和 «分别为冰速、冰间歇破坏的破碎区长度和破碎区序 号;<5f = (Ff- Fe)/A:为冰破碎时的压入长度，其中Fe 为挤出阶段挤出碎冰的冰力，设为常数，F f为冰破碎 时的瞬时破坏冰力.式（1)对Huang-L iu模型|16]的运动控制方程稍作了改进，在加载阶段条件中去掉 了太< V，并在分离阶段条件中增加了 <5 < 0,其表述 更为确切.根据Korzhavin[3G]，破坏冰力为Ff=ImxhDcrf(2)式中，/，W和〃分别为压入、几何和接触系数；为 结构的直径；A为冰的厚度;£T f为冰的压碎强度.在 Sodhi模型中，冰的破坏冰力取为常数，亦即压碎强 度取为常数；而在Huang-L iu模型中〇•(■依赖于冰相 对于结构的速度= v-力，该相关性就是PeytonW建 立的冰的压碎强度与冰速的相关性曲线，如图1所 示，图中定义了相关特征参数，其中应变率备=V t//!，vt为軔脆转换冰速.根据Iliescu和Schulson13"的研 宄，该曲线可以表示为无量纲形式，由两个幂分布表 示为(1-o'f d K V r/V t f+^f d,Vr/V t < 1 ⑶(1 -7fb)(vr/vt户+ Jfb，V r/v t〉1式中，= ^"f/C fm ax，afd = ffd/C fm ax，Cfb =这里ffmax为相应于A或V t的最大冰破碎强度，a> 0 和0<0为对应的无量纲指数.696力学学报2021年第53卷构响应高度依赖于结构与冰的相对运动.因此式（5)整体上是高度非线性的，其求解需要与式(3)和式(6)联立获得.在数值求解过程中的每个时间步长，都需要根据式(5)中给出的各阶段条件，判断当前结构所处的阶段，从而由相应的封闭解析解获得结构响应和冰力的全部时间历程.2锁频共振图1冰压碎强度与应变率关系的特征图Fig. 1Characteristic plot of ice-crushing strength versus strain rate 引入下面无量纲参数和变量x=x/A, x〇 =x〇/A, p=pi A, 6=6/A6f = 8flA, t = a>n t, k = k/K—^e/^f m a x i V—v/ (〇Jn^) ,Vt — Vt/(〇J n/I)(4)式中，zl = Ffm ax/A■为相应于最大破坏冰力的最大结 构静态位移;w n= V^/而为结构的固有圆频率，这样 控制方程式（1)可转化为无量纲形式应用Huang-L iu模型可对IIV进行数值分析，重 点关注所预报的锁频共振.表1列出了式(3)、式(5)所涉及的表征冰和结构性质的无量纲参数，以此作 为一个代表算例，通过计算获得相应的结构响应和 冰力时间历程.表1冰和结构特性参数Table 1Typical parameters of the properties ofice and structuresk孑fd^"fb a P P0.10.040.70.50.5-21100.2x + 2^x-h x=k[x〇-h v t-x-p(n- 1)] +F e»0<5<(loading phase)F e,6f<：S<p and x4：v{.⑶(extrusion phase)0，6<0or6f^6<p and x>v(separation phase)其中，f = C V(2Mwn)为结构阻尼比，= d2je/(dr2)，无=dS/dr.由式（2)可得/V =內，因而瞬时破坏压 入长度为&(vr/v t)=<5-f(vr/v t) -F e(6)式（5)为分段线性的非线性方程组，相当于间歇非 线性.在各阶段求解线性方程可获得各阶段的封闭解析解，其详细解可参考H uang和Liu的研 究（更正该文献中的两个打印错误：（1)式（10)下的变量解释中t= [/I+ i应为卜=0(1 + 幻；（2)式（11)中的应为[知+扮0e-戶e)]sin叫r e).应该指出的是由于冰破坏 强度的率相关性，式(6)所示的破坏压入长度与结构 瞬时速度相关，因此式（5)各阶段所经历的时间实际 上是结构运动相关的，这导致冰力的时间历程和结在运动冰的作用下结构从瞬态振动逐步过渡到 稳态振动，它对应稳定吸引子的极限环.图2黑线表 示结构稳态振动阶段的无量纲振幅J fm a x- 4in随无 量纲冰速v/vt变化的情况，可以看到在低冰速和高 冰速段结构振动较平和，而在中间段冰速段结构振 动较剧烈，这一 IIV总的趋势与实验发现的一般特征 是一致的.特别应该注意的是在v/vt = 2.2〜2.75的冰速区间，结构振动最为剧烈,较高冰速段的振动幅 值高10倍左右.图2中红线表示的是基于Sodhi模 型的计算结果，该模型计算中破坏冰力无速度相关 性，取为常数0.78Ffm ax.可以看到：虽然两个模型预 报的I1V总趋势一致，甚至在低冰速和高冰速段预报 结果几乎相同，但在中间冰速段，Huang-Liu模型预 报的IIV更为剧烈，这清楚显示出既使在冰间歇破坏 的情况下，冰破坏强度的率相关性在I1V中仍具有重 要的作用.为了揭7T C冰破坏率相关效应放大振动的原因，对上述Huang-Liu模型计算得到的稳定阶段结构位 移和冰力时间历程进行了频谱分析，分别获得了响 应主频/s和冰力主频/；，用结构固有频率/…进行 无量纲化，它们随相对冰速的变化表示在图3中，其中蓝色实线和虚线表示响应主频，红色方块表示 冰力主频.响应主频先随时间线性增加，在无量纲冰第3期黄国君：冰激振动中的锁频共振分析697图2不同模型预报的结构位移响应随冰速的变化Fig. 2 Dependence of the amplitude of structural deflection on the icevelocity predicted from the different models respectively图3图2计算结果对应的冰力和结构响应主频随冰速的变化 Fig. 3 Dependence of the predominant frequencies of the ice force andstructural response on ice velocity, corresponding to Fig.2速v /vt = 2.2时出现稳定解的分叉，原蓝色斜线代 表的吸引子失去稳定性，其主频由实线改为虚线表 示；在v /vt =2.2〜2.75区间新生长出一个稳定的吸 引子，其主频锁定在结构固有频率，用蓝色水平实线 表示，这一计算结果与Tsuchiya 等W 的实验结果相 同，不过实验中的最高实验冰速未超过平台段；有 趣的是在v /vt = 2.6〜2.75区间，原蓝色斜线代表的 吸引子又恢复稳定，因而蓝色虚线又改为实线表示， 这意味着在该区间出现了两个稳定吸引子，代表两 种稳态振动状态，系统选择哪种状态具有初值敏感 性，它与结构初始位置和速度相关[16];当无量纲冰 速v /vt > 2.75时，主频锁定的吸引子失去稳定性，锁 频平台消失，系统又经历一次分叉回到蓝色实线表 示的单个吸引子状态，平台前后的蓝色实线和平台 中的蓝色虚线几乎是一条斜线.同时可以观察到，除 了部分冰速区段以外冰力主频与响应主频几乎相同，特别是在v /vt = 2.2〜2.75区段，冰力主频和响应主 频皆锁定在结构固有频率，即结构发生了锁频共振, 所以可称上述锁频平台对应的振动状态为共振吸引 子，这正是该冰速段结构振动剧烈的原因.另外注意 到无量纲冰速v /vt 在0.75附近和1.0〜1.75区段，发 生了冰力主频锁定在结构固有频率的现象，但与响 应主频分离，该种锁频开始产生时对应的响应主频 分别在/…/4和/…/2附近,即分数频响应，所以结构响 应有一定放大，但没有锁频共振显著，可称该种锁频 为分离锁频，以与共振锁频相区别.冰力的分离锁频尚未见实验报道，可能是冰破坏的随机性妨碍了该 种锁频的产生.图3中黑色虚线给出了冰的无量纲特征破碎频率随相对冰速的变化，它被认为是冰的固有特性，与结 构运动无关，相当于冰与刚性结构作用的破碎频率. 同时对Sodhi 模型的计算结果进行了频谱分析，结果 表明响应主频和冰力主频相同，并沿图3中蓝色实 线和虚线连续变化，无一定冰速区内的锁频共振发 生.黑色虚线变成蓝线表明：对于柔性结构，冰力主 频及响应主频是结构与冰的相对运动和冰间隙破坏 复杂耦合的结果，冰破坏的率相关性进一步增强了 这种耦合，导致锁频发生.3锁频共振的影响因素分析为进一步了解锁频共振的特点，下面分析结构动力学参数和冰的力学及破坏特性参数对锁频共振影响的一般趋势，为抑制和控制剧烈的IIV 提供理论 指导.从控制方程式(5)和冰破坏的率相关性方程式(3)出发，选择的影响因素包括结构阻尼比f 和刚度 心冰的压缩刚度t 破坏区长度P 和初脆转换速度 i另外，考虑到脆性材料的破坏具有一定的离散性， 将研宄冰的破碎强度和破坏区长度一定的随机性对 锁频共振的影响.计算基本参数采用表1所列参数， 分别改变其中的参数，将计算结果与图2结果比较， 进行锁频共振的参数分析.图4(a )表示结构阻尼比对IIV 及锁频共振的影 响，其中黑线代表图2中的计算结果.当其他参数不 变仅改变f 的大小，可以看到增加结构阻尼使锁频 共振冰速区间段缩小，振动幅值减小，直至锁频共振.2.0.8.6.4.2.0.8.6.4.2<o y - n11 1* 11 n o 〈m ymFig. 4 Influence of the structural properties on the frequencylock-in resonance6 _—k/K=0.\消失.图4 (b >表示结构刚度对1IV 及锁频共振的影 响，改变刚度后最大结构静态位移」和结构固有频 率将改变，因而表1所列的相关无量纲参数也要相应改变.为比较方便，结构位移仍以图2算例的最大 静态位移扣无量纲化，它对应结构刚度可看到 随着结构刚度的提高，锁频共振冰速区间逐渐向高 冰速段移动，共振振幅也逐渐变小，直至锁频共振消 失，所以锁频共振容易在柔性结构中发生.图5(a )表不冰的相对压缩刚度[=/c/A ■对1IV 及锁频共振的影响，随刚度[减小，共振锁频区向高冰速端移动，区间宽度增加，振动加剧.图5(b )表示 冰的破碎区长度对IIV 及锁频共振的影响，随破碎区 长度增大，锁频共振冰速区间逐渐向高冰速段移动， 共振振幅也逐渐增大，不过变化非单调，在破碎区长 度万=15时，锁频共振区间消失，振幅减小，所以锁 频共振发生的冰破碎区长度要小于一定长度.图5(c ) 表示冰的軔脆转换速度P t对IIV 及锁频共振的影响, 可看到其影响较为显著，随A 增加锁频共振区间向 高冰速端移动，振动幅值有显著增大.为考察冰破坏 的随机性对锁频共振的影响，分别对冰的压碎强度 内和破坏区长度万加入了 10%, 20%和30%的均匀分布随机涨落，这样控制方程式(5)实际上是非线性 随机微分方程组，计算结果如图5 (d )所示，可看到随 机性增加使锁频共振冰速区间宽度和振动幅值减小， 区间位置向低速段稍有移动，30%的涨落时锁频共振6--= 10(a )阻尼(a) Damping(b )刚度 (b) Stiffness图4结构性质对锁频共振的影响23v/v,(a )压缩刚度(a) Compresion stiffness23v/v,(b )破碎区长度 (b) Crushing zone length图5冰的性质对锁频共振的影响))报2021年第53卷v /(J —J )s i r —J)Fig. 5 Influence of the ice properties on thefrequency lock-in resonance第3期黄国君.•冰激振动中的锁频共振分析699J I ■ 0% randomness -10% randomnessW(〇jt A)v/v,(c)初脆转换速度（d)破坏的随机性(c) Ductile-brittle transitional velocity (d) Randomness in crushing图5冰的性质对锁频共振的影响（续）Fig. 5 Influence of the ice properties on the frequency lock-in resonance (continued)己消失，所以冰破坏的率相关性和随机性是一种竞 争关系，它们对锁频共振起着相反作用.冰破坏的随 机性增加了 IIV的复杂性，还会引起系统在共振吸引 子和常规小幅振动吸引子之间随机游走[161，这可解 释EngelbrektsonW的现场观测结果.由以上结构和冰参数的影响分析可以看到它们 对锁频共振的影响较为复杂，对这些参数影响机理 的理解还有赖于对锁频共振力学机制的清晰认识.4锁频共振机理分析前面的分析表明了锁频共振来源于冰破坏的应 变率效应，下面将研究该效应作用的力学机制，分析 为什么共振能维持在一定冰速区间内发生.为此对 图2锁频共振冰速段中典型冰速的稳态结构速度响 应vs和冰力时程曲线进行分析，以了解冰与结构接 触过程和冰破坏过程对IIV及锁频共振的影响.图6(a)表不在v/vt= 2.2时稳态振动的结构速度 响应vs和冰力时程曲线，该冰速对应锁频共振区间 的开始冰速.加载阶段及其冰力呈周期变化并与响 应周期相同，一个响应周期发生一次冰的破坏，导致 冰力与响应完全同步，这就是常规的单频共振.冰力 历程中加载阶段冰力曲线与时间坐标所围面积就是 冰破坏前冰与结构之间所传递的动量，在该冰速整 个加载阶段内结构与冰运动方向都相同（vs > 0)，即冰力所做外力功全部转化为结构动能的增加，结构 不断从冰获取动能，直至一个周期内结构动能与结构黏性耗散能和势能达到平衡，结构稳定在高幅振 动状态.在v/vt = 2.2时Sodhi模型也能预报出完全 相同的共振，但其预报的共振只发生在这一冰速，不 存在锁频共振持续发生的冰速区间.图6(b)表7K v/vt = 2.6时稳态振动的结构速度响 应和冰力时程曲线，该冰速对应振幅最大冰速.在该 冰速下结构振幅出现了周期变化，也就是出现了拍 现象[32]，这是因为响应和冰力产生了多频，其主频都 接近结构固有频率，但围绕其附近还出现了两个对称 的次频，它们可以合成为频率为结构固有频率的拍振 动，其拍频为两个次频的差频，拍振动与主频振动叠 加就是图6(b)所示的振动.可以观察到在一个拍内 有10个振动周期并发生了 10次冰的间歇破坏.另外 在一个拍内加载过程逐渐从结构与冰运动方向相同 过渡到两者方向相反，同时结构振幅也从逐渐增大过 渡到逐渐减小，直至下一个拍开始.这是由于结构与 冰之间传递的动量使得结构逐渐从冰获得动能（当vs > 0)过渡到冰从结构获得动能（当vs < 0)，这说明 冰力既可激励振动也可抑制振动.v/vt = 2.6时的振 动可称为多频共振，其最大结构响应大于v/v, = 2.2 时的单频共振结构响应，但从平均来看其响应还是 小于单频共振时的响应.为了理解多频共振产生的原因，进一步分析 图6(b)所示v/V| = 2.6时稳态振动的结构速度响应和 冰力时程曲线.在一个拍内各加载时间长度和冰力幅 值（破坏冰力）也从逐渐增大过渡到逐渐减小，这意。
caarc双向流固耦合
caarc双向流固耦合
CAARC双向流固耦合是一种计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和计算结构力学（Computational Structural Dynamics，CSD）的耦合方法，用于模拟流体与固
体之间相互作用的问题。
该方法将流体和固体部分分别进行数值模拟，并通过界面条件将两个领域的物理量进行耦合。
具体而言，CAARC双向流固耦合方法包括以下步骤：
1. 首先，分别对流体和固体进行数值模拟。
对于流体部分，使用CFD方法求解Navier-Stokes方程组，得到流体速度、压力
等参数。
对于固体部分，使用CSD方法求解结构动力学方程，得到固体的位移、应力等参数。
2. 然后，通过界面条件将两个领域的物理量进行耦合。
界面条件可以是牛顿定律、基于传热和质量守恒的边界条件、位移和力的平衡条件等。
这些条件将流体与固体的物理量联系起来，从而实现双向的流固耦合。
3. 最后，通过迭代求解两个领域的方程组，直到耦合条件满足为止。
在每一次迭代中，根据上一步得到的解决方案，更新界面条件，并重新求解流体和固体部分的方程组。
CAARC双向流固耦合方法在航空航天、汽车工程、海洋工程
等领域有广泛应用。
它可以模拟流体与固体之间的相互作用，如流体对固体的压力、固体对流体的阻力等，从而提供对复杂系统行为的深入理解。
流固热耦合
流固热耦合流固耦合是一种复杂的热耦合，它表示流体和固体之间的热耦合。
流固耦合对于了解物理系统的热传导特性是非常重要的，它可以用来模拟控制机械热力学系统中的温度场。
流固耦合现在已经用于多种应用，如发动机温度控制、核能使用等。
流体是由固体的表面蒸发而形成的，流体蒸发热量将有助于将固体面的热量输送至其他空间。
由于流体流动过程中受到热源和热汇的影响，所以流体与固体之间会取得一种耦合状态。
流体与固体之间的热耦合过程就是流固耦合。
流固热耦合由四个环节组成：热源、冷却器、工艺侦测器和控制器。
热源可以通过能量传输，如汽油发动机、内燃机等，将热量输入到流体中。
冷却器能够将流体中的热量输出到外界环境中去。
工艺侦测器用于检测流体的温度，告知控制器机器实际温度，从而使控制器能够进行合理的参数设定来确保热环境平衡。
流固耦合系统中，固体发放热量给流体，流体发放热量给周围环境，而流体及固体温度又影响流体的热传质量。
综上所述，流热耦合的传热系统需要满足热平衡条件，即求得系统中热源、冷却器及其他原件之间的热传质量，以求得最终的热平衡状态。
流固耦合不仅可以通过热传质量控制及求解热平衡状态来应用，还可以用于模拟和控制物理机械系统，从而实现对发动机温度场的控制。
比如，它可以用于汽车、摩托车发动机温度控制，以实现发动机额定温度场，从而防止由于超温造成的发动机故障现象。
此外，核能中也开始应用流固耦合，以减轻给定气温和流速下的热力学效应，减少危害或者提高气流的能量使用效率，使多边热换器系统变得更加先进。
从上述可知，流固耦合体系对控制机械热力系统的温度场有着重要的作用，这一热耦合体系的发展与应用已经越来越普及，在节能环保、发动机控制及核能等多个领域发挥着重要作用。
我们期待未来流固耦合系统会发展得更好，并为社会发展作出更大的贡献。
多场流固耦合的科学问题
多场流固耦合的科学问题引言多场流固耦合是研究领域中的一个重要问题，涉及到各种物理场的相互作用和耦合效应。
在不同领域的科学研究中，多场流固耦合问题都扮演着重要的角色，如液固耦合、热固耦合、电磁固耦合等。
本文将介绍多场流固耦合的概念、问题定义、数学模型、解决方法以及应用领域。
概念多场流固耦合是指在特定研究场景中，涉及到多个物理场的相互作用和耦合效应。
这些物理场可以是流体力学、固体力学、热力学、电磁场等。
在多场流固耦合问题中，不同物理场之间的相互作用会导致系统整体行为的变化。
问题定义多场流固耦合问题的定义包括了各种物理量之间的相互关系和边界条件。
通过建立数学模型，可以描述不同物理场之间的耦合关系和场的演化规律。
多场流固耦合问题的求解在很多工程和科学研究中都具有重要意义。
数学模型为了描述多场流固耦合问题，需要建立相应的数学模型。
常见的数学模型包括了流体力学方程、固体力学方程、热传导方程和电磁场方程等。
通过耦合这些方程，可以得到系统的整体行为和响应。
解决方法多场流固耦合问题的求解可以采用多种方法，包括解析解、数值解和实验研究等。
对于一些简单的问题，可以通过解析解来求解。
但对于复杂的多场流固耦合问题，常常需要借助数值方法，如有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够较好地模拟多场流固耦合问题的行为。
应用领域多场流固耦合问题在众多领域中都有广泛的应用。
在航空航天工程中，多场流固耦合问题可以用于描述飞行器的气动特性和结构响应。
在地质工程中，多场流固耦合问题可以用于研究地下水文地质流动和地下工程建设的稳定性。
此外，多场流固耦合问题在材料科学、生物医学等领域也有重要的应用。
结论多场流固耦合问题是科学研究中的一个重要课题，涉及到多个物理场的相互作用和耦合效应。
通过建立数学模型和采用适当的求解方法，可以对多场流固耦合问题进行研究和分析。
在众多应用领域中，多场流固耦合问题都具有重要的应用价值。
对于未来的科学研究和工程实践，多场流固耦合问题仍然是一个充满挑战和机遇的领域。
流固耦合关系的主要研究内容
流固耦合关系的主要研究内容一、流固耦合关系的定义流固耦合关系是指流体与固体之间相互作用、相互影响的物理现象。
在这种关系中，流体的运动会对固体产生力和压力，而固体的形状和结构则会对流体的运动产生阻力和影响。
具体而言，流体的运动会改变固体的形变和应力分布，而固体的形变又会影响流体的流动特性。
二、流固耦合关系的研究方法研究流固耦合关系的方法主要分为实验方法和数值模拟方法。
实验方法可以通过物理模型或实际系统进行观测和测量，以获得流体和固体之间的相互作用参数。
数值模拟方法则通过建立数学模型，利用计算机进行数值计算和仿真，来模拟流体和固体之间的相互作用过程。
常用的数值模拟方法包括有限元法、有限体积法、边界元法等。
三、流固耦合关系在不同领域的应用1. 工程领域：流固耦合关系在工程领域中有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，研究飞机在飞行过程中空气流动对机翼和机身的影响，以提高飞机的稳定性和飞行性能。
在建筑工程中，研究风场对建筑物的风压和风振效应，以确保建筑物的结构安全可靠。
2. 生物医学领域：流固耦合关系在生物医学领域中也有重要的应用。
例如，在血液循环系统中，研究血液流动对血管壁的剪切力和应力分布的影响，有助于了解心血管疾病的发生机制和预防措施的制定。
此外，研究呼吸系统中气流对肺泡的影响，有助于改善人工呼吸机的设计和使用。
3. 环境科学领域：流固耦合关系在环境科学领域中也有一定的应用。
例如，在水文学研究中，研究水流对土壤侵蚀和水质污染的影响，有助于制定水资源管理和环境保护政策。
此外，在气象学研究中，研究气流对大气污染物的扩散和传播的影响，有助于改善空气质量预测和污染治理措施。
四、总结流固耦合关系是流体与固体之间相互作用、相互影响的物理现象。
研究流固耦合关系的方法包括实验方法和数值模拟方法。
流固耦合关系在工程、生物医学和环境科学等领域中都有广泛的应用。
研究流固耦合关系可以帮助我们更好地理解和应用流体力学和固体力学的知识，从而推动相关领域的发展和进步。
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中国科学院流固耦合系统力学重点实验室Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences季报2015年第3期（总第7期）目录LMFS工作研讨会在怀柔实验基地顺利召开 (3)973项目“高速列车基础力学问题研究”顺利通过课题验收 (6)杨国伟研究员受邀做“中国力学大会-2015”流体力学分会场邀请报告 (7)“空气动力学助力军民融合发展研讨会暨中国航空学会空气动力学专业分会2015年度工作会”在怀柔召开 (7)吴应湘研究员受邀做第九届国际多相流测试技术大会特邀报告 (8)刘青泉研究员被邀请担任亚洲流体力学委员会委员 (9)李世海研究员为研究生做“现代力学在岩土工程中的应用”讲座 (10)“中国陆相致密油(页岩油)形成机理与富集规律基础研究”项目中期总结会议举行 (11)“天然气水合物资源评价、开采方法及安全保障技术研究（力学所）”研究项目开题 (12)中国工业软件发展联盟CAE分联盟成立，力学研究所当选为副理事长单位13 吴梦喜高工受邀在第八届全国水利工程渗流学术研讨会做特邀报告 (15)吴梦喜高工受邀参加中国大坝协会2015学术年会暨第七届碾压混凝土坝国际研讨会 (16)王一伟副研究员赴美国加州理工学院开展两相流访问研究 (16)几种特殊材料动态力学性能研究工作在APL等期刊发表 (17)2015年度第2次青年学术论坛在怀柔召开 (19)Owen教授及Souza Neto教授受邀来访 (21)LMFS工作研讨会在怀柔实验基地顺利召开2015年9月28日-29日，流固耦合系统力学重点实验室（LMFS）工作研讨会在力学所怀柔实验基地顺利召开。
LMFS实验室学术委员会主任李家春院士、实验室主任黄晨光研究员以及50余名一线科研人员出席。
会议由实验室副主任杨国伟、周济福研究员分别主持，实验室主任黄晨光研究员致开幕词，李家春院士做会议总结。
黄晨光研究员在致辞中指出，青年科研人员是未来的希望，室青年基金的验收、评审是青年科研人员之间互相交流、促进进步的良好平台。
实验室鼓励青年科研人员进行创新性、开拓性研究，并重点强调了科学研究既要有“背景”，又要有“深度”，以加快青年人才成长的步伐。
课题组交流环节旨在通过交流，凝炼出实验室发展的重要方向，在已经取得的成绩上，力争在“十三五”期间取得新的重大进展与突破。
黄晨光研究员表示，面对科技体制改革的挑战，通过各种交流方式，凝炼重大目标，促进人才成长，加强成果的总结，有利于推动实验室建设与发展，以不断提升实验室的综合实力。
随后，会议听取了2013年室青年基金课题的验收报告，并对2015年室青年科技基金、合作开放基金申请进行了现场答辩和评审。
整体来看，结题的基金项目，均较好完成了既定目标，得到了由实验室全体研究员组成的评委会的肯定。
对于新申请项目，评委们指出了存在的问题与改进的方向，实验室将在申请人按评委要求修改、完善任务书后，予以资助。
会议还就各课题组现状、存在的问题进行了交流。
此外，各课题组群的召集人，分别就海洋工程、重大工程结构的流固耦合问题、海洋工程与海洋装备等方面介绍了发展方向与机遇。
此后，会议针对实验室的发展目标和组织模式展开了热烈讨论。
同时，周济福研究员就实验室人才现状及人才发展计划进行了通报。
最后，李家春院士为会议做总结讲话。
他在讲话中强调做好“科教融合”工作，面对科技体制改革的挑战，鼓励大家要增强信心，抓住国家发展的机遇，找对研究方向，加强国内外学术交流，开拓思维，通过加强课题组间的团队合作增强实验室的整体竞争力。
同时，李家春院士公布了2015年度实验室青年基金评审结果：吴先前、张旭辉、韩国锋、郑冠男4人获得室“青年合作开放基金”；孙振旭、吴晗、王晓亮、程鹏达、王旭、姚波、袁武7人获得室“青年科技基金”。
（LMFS实验室供稿）973项目“高速列车基础力学问题研究”顺利通过课题验收2015年10月11日，我室973项目首席科学家杨国伟研究员在青岛组织召开了《高速列车基础力学问题研究》项目的课题技术验收会。
课题技术验收专家组由上海交通大学林忠钦院士、华中科技大学熊有伦院士、大连理工大学钟万勰院士等12位专家学者组成。
科技部基础研究管理中心墨宏山副处长、项目依托单位中国科学院前沿科学与教育局技术科学处孔明辉处长、中国铁路总公司科技管理部杨全亮高工作为项目管理专家出席了课题验收会。
中国科学院力学研究所黄晨光副所长、前沿科学处苏建宇副处长代表项目承担单位出席了会议。
杨国伟研究员回顾了该973项目的立项和执行过程，重点概述了各课题之间的逻辑关系、各课题对项目总体目标实现的主要学术贡献、项目管理和学术交流等情况。
6个课题组长分别从课题研究进展、研究水平与创新性、实施效果、数据共享和存在问题等方面进行了全面汇报。
科技验收专家对各个课题的结题报告给出了点评和建议。
认为该项目围绕高速列车流固耦合关系、轮轨关系、弓网关系和运行性能综合影响因素开展研究工作，取得的部分研究成果直接支撑了中国高速列车的安全运营和中国标准动车组研制。
同意通过课题结题验收。
最后，墨宏山副处长对课题总结报告提出了具体修改意见，并结合本项目的具体情况，针对下一步科技部组织的973项目验收给出了具体建议。
（LMFS流固耦合与数值计算课题组供稿）杨国伟研究员受邀做“中国力学大会-2015”流体力学分会场邀请报告由中国力学学会主办、上海交通大学承办的“中国力学大会-2015”于今年8月15-19日在上海隆重召开。
我室杨国伟研究员被邀请在流体力学分会场做“高速列车动模型实验平台和初步实验研究”邀请报告。
报告重点介绍了动模型设计原理、隧道壁面压力测试系统及部分实验结果，并通过与隧道压力波产生与传播机理的理论分析和Navier-Stokes方程计算结果的比较，验证了测试结果的可靠性。
采用创新原理研制的最高实验速度500公里/小时、1：8缩比双向运行高速列车动模型实验平台和实验结果与计算结果高度一致性，得到了与会代表的高度评价。
（LMFS流固耦合与数值计算课题组供稿）“空气动力学助力军民融合发展研讨会暨中国航空学会空气动力学专业分会2015年度工作会”在怀柔召开为推动空气动力学向民用领域拓展，更好地服务于国民经济，由中国航空学会专业分会主办、我室杨国伟研究员承办的“空气动力学助力军民融合发展研讨会暨中国航空学会空气动力学专业分会2015年度工作会”于2015年9月16-18日在怀柔中影酒店召开。
会议研讨主题涵盖交通运输、能源、临近空间、深空探测等。
我室杨国伟研究员做了“高速列车空气动力学研究”进展报告。
会后，代表们参观了力学所怀柔实验基地的“动模型实验平台”、“复线高超声速条件激波风洞”和“超燃冲压发动机实验设备”。
专家们对力学所针对国家重大需求，坚持采用创新原理自主研制大型实验设备表示高度敬佩和赞扬。
（LMFS流固耦合与数值计算课题组供稿）吴应湘研究员受邀做第九届国际多相流测试技术大会特邀报告2015年9月23日至25日，第九届国际多相流测试技术大会（The 9th International Symposium on Measurement Techniques for Multiphase Flow）在日本札幌北海道大学举行。
我室吴应湘研究员应大会邀请代表中国多相流测试学会做大会特邀报告。
报告题目为：Multiphase flow measurement for petroleum industry: Challenges and opportunities。
报告详细阐述了海洋石油开发中的多相流测量问题，总结了其中的科学问题和目前学术界和工业界的进展，并介绍了力学所在该领域的研究成果。
内容包括双能Gamma射线断层扫描成像、电阻层析成像、单井容积式三相流量计、水下油气水三相分离与计量装置等内容，尤其是过程成像技术与水下生产系统中的分离与计量等问题引起了与会者的强烈兴趣，进行了广泛热烈的学术讨论。
国际多相流测试技术大会每两年举行一次，是多相流测试领域的盛会。
来自学术界和工业界接近200人的专家和学者参加了此次会议，并进行了100多场口头报告。
（LMFS多相流体力学课题组供稿）刘青泉研究员被邀请担任亚洲流体力学委员会委员刘青泉研究员被邀请担任亚洲流体力学委员会（The Asian Fluid Mechanics Committee——AFMC）委员。
亚洲流体力学委员会成立于1980年，是国际理论与应用力学联合会（ the International Union of Theoretical and Applied Mechanics ——IUTAM)的分支机构，目前共有24名委员，当前主席为印度学者G.S.Bhat。
委员会的主要任务之一是组织ACFM(Asian Congress of Fluid Mechanics)，下届会议将于2016年在马来西亚举行。
（LMFS流域水环境课题组供稿）李世海研究员为研究生做“现代力学在岩土工程中的应用”讲座2015年9月22日，我室李世海研究员在《现代力学研究与进展》讲座中为力学所全体研究生讲述自己在力学所多年来的科研经历，并做了题为“现代力学在岩土工程中的应用”的学术报告。
李世海研究员在报告中主要讲述了非连续介质力学及工程灾害联合实验室这些年来的研究成果，自己对现代力学的一些认识和体会。
报告主要包括以下几个方面的内容：第一，对钱学森先生所提出现代力学概念的理解，并对现代力学研究主体、研究方法和主要研究方向展开了叙述。
第二，基于拉格朗日方程，按照表征元的物理变量和积分区域的几何表述，提出了计算力学的基本方程的分类方法。
第三，讨论了现代力学的工程科学属性以及现代力学直接回答工程问题的技术途径。
第四，现代力学化解数值模拟可靠性问题的技术途径与方法。
第五，介绍通过试验和数值模拟共同获得物质（机械运动）力学特性和行为的思路和方法，在此基础上建立了表征元（计算单元）的积分——微分方程，体现了现代力学基本理论框架的特点。
第六，现代力学在滑坡、矿山、水电、页岩气开发、机械、爆破、国防工程的应用实例（个别案例分析）。
报告结束后，李世海研究员回答了同学们关于报告中提出的相关问题，并欢迎大家来非连续介质力学及工程灾害联合实验室继续讨论自己感兴趣的问题。
（LMFS工程地质力学及应用课题组供稿）“中国陆相致密油(页岩油)形成机理与富集规律基础研究”项目中期总结会议举行2015年7月10-12日，国家重点基础研究发展计划（973计划）“中国陆相致密油(页岩油)形成机理与富集规律基础研究”项目中期总结会议在山东省青岛市举行。