力学学科十年规划共28页
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8
BJUT
近二十年来，有多个动力学与控制领域的研究成果获得 了国家级科技奖励，包括
• 三个项目获得国家自然科学二等奖， • 五个项目分别获得国家科技进步一等奖和二等奖。
在学科建设方面，动力学与控制学科共有
• 3个重点学科(一般力学与力学基础)。
如果按一级学科进行分类，目前全国共有8个力学一级重 点学科，覆盖了32个二级重点学科。按照这样分类，全国有
BJUT
提纲
一、力学学科的分类、定义和特点 二、力学学科的发展现状和趋势 三、未来10年力学-动力学与控制学科发
展布局 四、优先发展领域与重大交叉研究领域 五、力学学科发展的保障措施
1
BJUT 一、力学学科的分类、定义和特点
力学学科的分类：（国家自然科学基金委员会学科分类方法） 力学
力
动
固
学
力
体
中
3
BJUT
1.3 力学研究的突出特点
(1) 研究对象的多尺度差异，如从宏观、细观到微观的跨
尺度一体化研究；
(2) 研究对象所处的超常环境，如载人飞船、水下发射、
超深开采等造成的超高温、超高速、超高压等超常服役环境；
(3) 研究系统的复杂性和非线性，将越来越多地涉及到大
型机械系统、运载系统、智能系统、微机电系统和生物系统等
高维非线性系统多场耦合复杂动力学与控制；
(4) 从简单的机械运动描述发展到揭示机械运动及其与物
理、化学、生物学过程的相互作用规律；
(5) 与其它学科的广泛交叉，一方面与物理、数学、生命
、材料、信息等学科交叉，另一方面与重大需求相关的工程学
科交叉，如纳米科技、航空航天科技、海洋科技、能源科技、
环境与灾害科技等。
4
BJUT
1.4 动力学与控制学科的特征和特点
动力学与控制学科的发展呈现出高维非线性、非光滑性、 随机性、不确定性、多场耦合和复杂网络等基本特征，具有以 下几方面特点： (1) 动力学与控制学科辐射面广、前沿和热点研究问题多， (2) 动力学与控制学科呈现出多学科交叉与融合的发展趋势， (3) 动力学与控制学科是力学中的经典和快速发展的基础学科
12
BJUT 2.3 动力学与控制学科存在的问题
(1) 较少涉足全新的领域，在与高新技术、新材料相关的某
些领域中，动力学与控制的研究还基本处于空白。因此，原创性
研究较少，不少项目以跟踪性研究为主，有些项目甚至与国外已
有研究相重复。
(2) 大部分项目以理论和方法的研究为主，以通过简单算例
验证而告终，没有形成可以工程化的软件。因此，在大型转子系
学
力
的
与
学
基
控
本
制
问
题
和
方
法
流
生
体
物
力
力
学
学
爆 炸 与 冲 击 力 学
2
BJUT
1.1 力学的定义与内涵
力学研究介质运动、变形、流动的宏微观行为， 揭示力学过程及其与物理、化学、生物学等过程的相 互作用规律。
1.2 动力学与控制的定义
动力学与控制是研究系统动态特性、动态行为 与激励之间的关系及其调节的力学分支学科 。
• 9个动力学与控制重点学科(一般力学与力学基础)。
9
BJUT 与动力学学学科相关的国家重点实验室
实验室名称 机械系统与振动国家重点实验室 机械结构振动与强度国家重点实验室 机械结构振动与强度国家重点实验室
非线性力学国家重点实验室
工业装备结构分析国家重点实验室 汽车车身先进设计制造国家重点实验室 湍流与复杂系统国家重点实验室
(2) 力学与其它基础学科和工程科学的交叉还有待加强，表 现为对被交叉的学科理解有限、难以提出双方共同感兴趣的前 沿科学问题；对国家重大需求中力学问题的分析不足，限制了 力学在国家战略需求中发挥更大的作用。
11
BJUT
(3) 实验方面，一方面，相应的传统测试技术不再适用， 导致在实验加载和测量技术方面面临技术瓶颈。另一个突出的 严重挑战是理论与实验脱节，造成实验分析方法与表征方法的 匮乏。
(4) 计算软件，我国计算力学软件由于缺少持续的资金资 助、高效的核心算法、有效的管理体制和科学的评价体制，十 分缺乏基于高效算法、先进硬件和网络体系结构下的高性能、 大规模、多尺度、多场耦合的通用和专用计算力学软件。普遍 存在集成与系统升级维护能力弱，有核心功能但缺乏辅助功能 ，缺乏开放性和二次开发能力，缺乏完善的质量保障体系等问 题。
6Fra Baidu bibliotek
BJUT
2.1 国内研究队伍和研究条件
与动力学与控制学科研究领域的发展相适应，国内已形成 一支具有相当规模、老中青相结合、涉及领域和研究方向比较 全面的研究队伍。
• 粗略估计动力学与控制学科的固定研究人员约在1500-1800人
左右，
• 流动研究人员约在1000人左右， • 根据国家自然科学基金委员会数理科学部力学处的统计，动
力学与控制学科的研究队伍约占力学基础研究队伍总人数的 19%-20%。
7
BJUT
在一些高校中，动力学与控制学科的实验条件和装备与国 际著名大学的动力学与控制实验室已经基本相当，例如，目前 我国高校已经拥有： Polytec激光测振仪 6吨和16吨电磁振动台 LMS振动数据采集系统 气浮平台 大型转子实验平台 机车车辆滚动振动试验台 等一系列大型实验设备和装置。
所属学科 工程 工程 工程
依托单位 上海交通大学 南京航空航天大学 西安交通大学
数理 中国科学院力学研究所
工程
大连理工大学
工程
湖南大学
数理
北京大学
10
BJUT
2.2 薄弱方向及存在的问题
分析我国力学学科的发展现状，我国的力学研究存在如下 一些具体的问题：
(1) 力学的各分支学科发展不平衡，在动力学与控制、固体 力学、流体力学、生物力学等几个主要学科中，其发展规模、 研究前沿的把握、结合国家重大需求开展研究的能力、领军人 物的涌现、从事基础研究的青年骨干队伍等方面都各自存在改 善的空间。
之一， (4) 动力学与控制学科同样是一门有着重要工程背景的应用基
础科学。
5
BJUT
二、力学学科的发展现状和趋势
近年来，我国学者在动力学与控制学科的理论和方法研究 方面取得了许多新进展，缩小了与国外先进研究水平的差距， 体现在以下几方面：
1. 非线性动力学 2. 分析力学 3. 多体系统动力学 4. 随机动力学 5. 复杂运动控制 6. 复杂网络系统动力学 7. 转子动力学 8. 未来飞行器动力学 9. 航天器动力学与控制 10. 铁道车辆系统动力学
BJUT
近二十年来，有多个动力学与控制领域的研究成果获得 了国家级科技奖励，包括
• 三个项目获得国家自然科学二等奖， • 五个项目分别获得国家科技进步一等奖和二等奖。
在学科建设方面，动力学与控制学科共有
• 3个重点学科(一般力学与力学基础)。
如果按一级学科进行分类，目前全国共有8个力学一级重 点学科，覆盖了32个二级重点学科。按照这样分类，全国有
BJUT
提纲
一、力学学科的分类、定义和特点 二、力学学科的发展现状和趋势 三、未来10年力学-动力学与控制学科发
展布局 四、优先发展领域与重大交叉研究领域 五、力学学科发展的保障措施
1
BJUT 一、力学学科的分类、定义和特点
力学学科的分类：（国家自然科学基金委员会学科分类方法） 力学
力
动
固
学
力
体
中
3
BJUT
1.3 力学研究的突出特点
(1) 研究对象的多尺度差异，如从宏观、细观到微观的跨
尺度一体化研究；
(2) 研究对象所处的超常环境，如载人飞船、水下发射、
超深开采等造成的超高温、超高速、超高压等超常服役环境；
(3) 研究系统的复杂性和非线性，将越来越多地涉及到大
型机械系统、运载系统、智能系统、微机电系统和生物系统等
高维非线性系统多场耦合复杂动力学与控制；
(4) 从简单的机械运动描述发展到揭示机械运动及其与物
理、化学、生物学过程的相互作用规律；
(5) 与其它学科的广泛交叉，一方面与物理、数学、生命
、材料、信息等学科交叉，另一方面与重大需求相关的工程学
科交叉，如纳米科技、航空航天科技、海洋科技、能源科技、
环境与灾害科技等。
4
BJUT
1.4 动力学与控制学科的特征和特点
动力学与控制学科的发展呈现出高维非线性、非光滑性、 随机性、不确定性、多场耦合和复杂网络等基本特征，具有以 下几方面特点： (1) 动力学与控制学科辐射面广、前沿和热点研究问题多， (2) 动力学与控制学科呈现出多学科交叉与融合的发展趋势， (3) 动力学与控制学科是力学中的经典和快速发展的基础学科
12
BJUT 2.3 动力学与控制学科存在的问题
(1) 较少涉足全新的领域，在与高新技术、新材料相关的某
些领域中，动力学与控制的研究还基本处于空白。因此，原创性
研究较少，不少项目以跟踪性研究为主，有些项目甚至与国外已
有研究相重复。
(2) 大部分项目以理论和方法的研究为主，以通过简单算例
验证而告终，没有形成可以工程化的软件。因此，在大型转子系
学
力
的
与
学
基
控
本
制
问
题
和
方
法
流
生
体
物
力
力
学
学
爆 炸 与 冲 击 力 学
2
BJUT
1.1 力学的定义与内涵
力学研究介质运动、变形、流动的宏微观行为， 揭示力学过程及其与物理、化学、生物学等过程的相 互作用规律。
1.2 动力学与控制的定义
动力学与控制是研究系统动态特性、动态行为 与激励之间的关系及其调节的力学分支学科 。
• 9个动力学与控制重点学科(一般力学与力学基础)。
9
BJUT 与动力学学学科相关的国家重点实验室
实验室名称 机械系统与振动国家重点实验室 机械结构振动与强度国家重点实验室 机械结构振动与强度国家重点实验室
非线性力学国家重点实验室
工业装备结构分析国家重点实验室 汽车车身先进设计制造国家重点实验室 湍流与复杂系统国家重点实验室
(2) 力学与其它基础学科和工程科学的交叉还有待加强，表 现为对被交叉的学科理解有限、难以提出双方共同感兴趣的前 沿科学问题；对国家重大需求中力学问题的分析不足，限制了 力学在国家战略需求中发挥更大的作用。
11
BJUT
(3) 实验方面，一方面，相应的传统测试技术不再适用， 导致在实验加载和测量技术方面面临技术瓶颈。另一个突出的 严重挑战是理论与实验脱节，造成实验分析方法与表征方法的 匮乏。
(4) 计算软件，我国计算力学软件由于缺少持续的资金资 助、高效的核心算法、有效的管理体制和科学的评价体制，十 分缺乏基于高效算法、先进硬件和网络体系结构下的高性能、 大规模、多尺度、多场耦合的通用和专用计算力学软件。普遍 存在集成与系统升级维护能力弱，有核心功能但缺乏辅助功能 ，缺乏开放性和二次开发能力，缺乏完善的质量保障体系等问 题。
6Fra Baidu bibliotek
BJUT
2.1 国内研究队伍和研究条件
与动力学与控制学科研究领域的发展相适应，国内已形成 一支具有相当规模、老中青相结合、涉及领域和研究方向比较 全面的研究队伍。
• 粗略估计动力学与控制学科的固定研究人员约在1500-1800人
左右，
• 流动研究人员约在1000人左右， • 根据国家自然科学基金委员会数理科学部力学处的统计，动
力学与控制学科的研究队伍约占力学基础研究队伍总人数的 19%-20%。
7
BJUT
在一些高校中，动力学与控制学科的实验条件和装备与国 际著名大学的动力学与控制实验室已经基本相当，例如，目前 我国高校已经拥有： Polytec激光测振仪 6吨和16吨电磁振动台 LMS振动数据采集系统 气浮平台 大型转子实验平台 机车车辆滚动振动试验台 等一系列大型实验设备和装置。
所属学科 工程 工程 工程
依托单位 上海交通大学 南京航空航天大学 西安交通大学
数理 中国科学院力学研究所
工程
大连理工大学
工程
湖南大学
数理
北京大学
10
BJUT
2.2 薄弱方向及存在的问题
分析我国力学学科的发展现状，我国的力学研究存在如下 一些具体的问题：
(1) 力学的各分支学科发展不平衡，在动力学与控制、固体 力学、流体力学、生物力学等几个主要学科中，其发展规模、 研究前沿的把握、结合国家重大需求开展研究的能力、领军人 物的涌现、从事基础研究的青年骨干队伍等方面都各自存在改 善的空间。
之一， (4) 动力学与控制学科同样是一门有着重要工程背景的应用基
础科学。
5
BJUT
二、力学学科的发展现状和趋势
近年来，我国学者在动力学与控制学科的理论和方法研究 方面取得了许多新进展，缩小了与国外先进研究水平的差距， 体现在以下几方面：
1. 非线性动力学 2. 分析力学 3. 多体系统动力学 4. 随机动力学 5. 复杂运动控制 6. 复杂网络系统动力学 7. 转子动力学 8. 未来飞行器动力学 9. 航天器动力学与控制 10. 铁道车辆系统动力学