理工类学科研究方法

消化吸收（国外）最新科技成果，结合（我国） 实际，消化吸收再提高，使之适用不同工程类型和 条件
Polytechnic Discipline Research method
选好题，定位 创新价值 在基础研究、应用基础研究方面，丰富和拓展了学科 的理论，引起学科领域的突破性发展（特殊贡献奖）
解决了产业（行业）、学科发展中的热点、难点和 关键共性难题（国家奖）
1、条件的重要性
发表小论文
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1、条件的重要性 某工程实际中形成了地下空间，如何分析其稳定性？ 已知：深度、岩石物理力学参数 未知（上述的研究方法）： 地下空间三维形态，空间周围介质（岩体）的物理力学参数等等
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理工类学科研究方法
赵奎
江西理工大学
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理工类学科研究方法具有共性
力学
采矿工程、工程力学、岩土工程、结构工程、建筑与土木工程、桥梁与隧道 工程、防灾减灾工程及防护工程等
化学
矿物加工工程、环境科学、环境工程、市政工程 、冶金物理化学、钢铁冶金、 有色金属冶金
析，由于某一种方法往往不能完全解决问题 充分吸收其他学科的成熟技术，注重学科交叉，达到事半功倍
的效果 研究方法或者研究手段都不是最终目的，研究目的决定研究方
法，研究方法本身没有优劣，关键是围绕研究目的，选择科学 的研究方法。 也许一个很简单的方法就能解决问题，达到预期目标，能用简 单方法解决的，不要寻求繁杂的方法，越简单越具有工程应用 价值和理论意义。
选题
➢ 别人没做过，但有工程价值 ➢ 别人做过，但没解决好
实质：选题就是寻找科技空白点，就是创新过程，科 技创新是科技发展的最根本推动力
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选好题，定位
基础性研究：F=ma，E=mc2 是科技进步最基本的推动力，属于原始创新
x
x

yx
y

fx

0
y
y

xy
x

fy

0
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
a

2u t 2
;
F=ma
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解 ➢问题：弹簧破坏的判据？假设k已知
F=kx F p F x p x
解决了某个学科领域中的某个细节性的问题（提 高了计算精度，揭示了某个局部性的规律、拓展了 某个技术的应用范围等等）
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选好题，定位
总结：理工类硕士研究生论文 应用（基础）研究 集成创新 解决了某个细节性的问题（不是学科公认的共性 的难题） 局部性的，个别性，难度不太大的（硕士论文）
l F • 1 l AE
F AE • l l
F kx
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
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ij ,i

X
j

0

2u j t 2


x x

yx y

zx z

X
0

x x

yx y

zx z

X

0
xy

x

y y

zy z
Y

0

xy

x

y y
问题：力太大破坏？位Байду номын сангаас太大破坏？ 理论上都可以，实际中
简化为最容易捕捉到的信息
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3、理论与数值模拟
Q
1 2EI


F2 6l

Fq 12


4a
3


Fql 3

2F 2 3
3a 2
1、未知条件（上述的研究方法） 未知：岩体强度：试验+理论
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1、未知条件（上述的研究方法）
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
顶板裂隙探测技术
别人没做过的， 有工程应用价值的
Polytechnic Discipline Research method 地应力测量
别人做过 但没解决好 3篇优秀论文
Polytechnic Discipline Research method 光测应力分析
别人做过 但没解决好
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理工类学科研究方法具有共性——研究手段上具有共性
轮盘
涡轮
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理工类学科研究方法具有共性——分析方法上具有共性
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研究方法？
选题：前提 研究：实现选题的目标 成果：表达出来，专利、专著、论文等 3个环节都非常重要，是进行科学研究工作必不可少
2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
ql
o
h 2
h 2
q ql


x

6q h3
(l 2

x2)y

q
y h
(4
y2 h2

3) 5
x


y


q 2
(1
y )(1 h
2 y )2 h
l
yl



xy


6q h3
h2 x(
4

y2)
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zy z
Y

0
xz

x

yz y

z z
Z

0
xz

x

yz y

z z
Z
0
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2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素 ➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
Polytechnic Discipline Research method
科学研究的过程
1、选题 2、明确研究目标 3、研究过程 ➢ 已知条件 ➢ 未知条件（上述的研究方法） ➢ 简化：主要的关键性的控制性的条件（上述的研究方法） ➢ 求解方案（上述的研究方法） ➢ 达到预期的研究目标
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1、已知条件（上述的研究方法） 某工程实际中形成了地下空间，如何分析其稳定性？ 未知：地下空间三维形态：试验
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1、已知条件（上述的研究方法） 某工程实际中形成了地下空间，如何分析其稳定性？ 未知：地下空间三维形态：试验
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根据研究目的，研究的对象，选择科学的研究方法 理工科的最基本研究方法 理论（解析） 试验（试验过程及试验数据处理） 数值模拟（解决试验和理论难以解决的复杂问题） 综合分析方法，采用相应的数学方法，对研究结果进行综合分
8 7.8 7.6 7.4 7.2
7 6.8 6.6 6.4
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
矿柱位置
变形能（J）
4、多学科交叉的重要性
古德生院士：是研究采矿工程的，其主要成就是系统研发和推广应用了振动出 矿技术，振动出矿的核心技术属于机械领域
彭苏萍院士：是地质专家，他最杰出的成就是首次实现了高分辨三维地震勘探 技术体系，其核心技术涉及到工程地质、物探技术、图像分析技术、数据处理 技术等
2、简化 ➢抓住关键性的控制性的因素
➢降低维数，以便对问题具有更深刻的直观理解
x

1 E
[
x
(
y
z )]
y

1 E
[
y

( x
z )]
z

1 E
[
z
( x
y )]

xy

xy
G
,

yz

yz
G
,

xz

xz
G
x

l l
x

F A
研究方法没有固定的模式 根据研究目的确定研究方法
应用基础研究 力与变形的关系，属于基础研究（高度抽象），线弹性的就是虎 克定律。研究特定材料的力与变形的关系，潜在的应用就是该材 料在工程中力学分析，提高其稳定性或者对其稳定性进行预测等 等，这就是应用基础研究
应用研究 理论上解决好了，相应的应用基础也有了，材料破坏准则，弹性， 塑形，粘性，具体某个材料，弹塑性，如何判断?应用研究
尾砂胶结破坏判据
别人没做过的， 有工程应用价值的
c 1:12的成型试样 图2.2 制备过程及成型试样
d 1:4和1:8的成型试样
能
能
率
率
×
×
104
10
4
时间 /s (e)1:8(1#)试样 加载速率0.005Mpa/s
时间 /s (f)1:8(3#)试样 加载速率0.005Mpa/s
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3、理论与数值模拟
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3、理论与数值模拟
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3、理论与数值模拟
x 104 8.2
硕士论文基本属于应用基础或应用研究 （定位）
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选好题，定位 创新类型 原创性的—基础创新，这是难度最大的，通常由学 理科的人员完成。如牛顿力学，麦克斯韦电磁场方程 等等。为基础研究。
集成创新，就是娴熟的应用已有的科技成果，综合 应用解决工程实际和理论难题

2F 2l 3
2a
2Fql 3 3


1 2EI


2F 3l
2

Fq 3
a
3

Fql 2F 2
a2

4F 2l 3
a

2Fql 3
3

能量Q(J)
x 106 3
2.5
2
1.5
1 (x1=l=10,Q'=0)
0.5
0
0
5
10
15
20
a(m)
谢和平院士：是岩石力学专家，其突出的成就是创造性的将分形几何系统嫁接 到岩石力学研究领域
顾金才院士：研究工程地质力学的，获得院士的成就来自于首次在我国研发了 加载地质力学模型试验装置，该成果的主要技术支撑显然是机械学科领域
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计算机类（数学） 理学 凝聚态物理 交叉性
专业基础课程类别 相近学科
数学(最为重要)
测绘（地质、数学、力学、计算机等）
材料学、材料物理与化学、
机械（力学、计算机）
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理工类学科研究方法具有共性——研究手段上具有共性
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的环节。
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研究方法？
首要问题研究什么？处于的地位？
选题 国内外研究现状 重要性？ 研究无意义、研究不出来、重复别人的工作 如何选题？ 别人没做过的，有工程应用价值的 别人做过，但没解决好
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