第七屆全國固體力學青年學者學術研討會報告綜述1)

呂海寶梁 軍郭 旭詹世革張攀峰

?(哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結構研究所，哈爾濱150080)

?(大連理工大學工程力學系，大連116023)

??(國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部，北京100085)

第七屆全國固體力學青年學者學術研討會報告綜述1)

呂海寶?,2)梁 軍?郭 旭?詹世革??張攀峰??

?(哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結構研究所，哈爾濱150080)

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??(國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部，北京100085)

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

固體力學，青年學者，學術研討會

引言

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

2016年8月11—14日，繼在浙江大學、西南交通大學、西安交通大學、華中科技大學、大連理工大學和蘭州大學先后成功舉辦了六屆后，由哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結構研究所承辦的“第七屆全國固體力學青年學者學術研討會”在哈爾濱市順利召開.中國力學學會青年工作委員會主任委員大連理工大學郭旭教授和哈爾濱工業(yè)大學梁軍教授共同擔任會議主席，哈爾濱工業(yè)大學呂海寶教授、王兵副教授、王超副教授和方國東博士具體負責會議組織，來自國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部、中國力學學會以及全國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基金資助的40歲以下的優(yōu)秀青年學者.清華大學馮西橋教授、劉應華教授、馮雪教授，西安交通大學申勝平教授，北京理工大學陳少華教授，同濟大學李巖教授，蘭州大學王記增教授，北京航空航天大學郭早陽教授作為特邀嘉賓主持了各階段的報告會，針對報告內容進行交流和點評，為青年學者今后的科研發(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)大學向與會專家和學者表示熱烈歡迎，他向與會代表介紹了哈爾濱工業(yè)大學的概況以及哈工大力學學科的發(fā)展歷程和取得的成績，向長期以來助力哈工大力學學科發(fā)展的國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部、中國力學學會及力學界同仁表示衷心的感謝.同時希望青年學者珍惜此次機會，深入、全面地加強交流與合作，促進固體力學學科的共同發(fā)展.國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部力學科學處詹世革處長在致辭中強調了召開此系列研討會的目的和意義，介紹了近年來力學學科自然科學基金申請與資助情況，并對大家所關心的人才培養(yǎng)與項目申請等問題進行了耐心的解答，勉勵青年學者把握好這一學術研究的黃金時段，結合國家重大需求，把握固體力學發(fā)展新趨勢，扎扎實實地深入開展科學研究，詹世革處長的講話為廣大固體力學青年學者的研究和發(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，清華大學劉彬教授、浙江大學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典的表征參數(shù)，如復應力強度因子呈現(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》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)下的力學行為方面取得的最新研究成果，提出了自由結合水/不可凍結合水混合模型.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合自身從事科學研究工作的經歷，和與會的青年學者分享自己從事科學研究的經驗和心得體會以及對新時期固體力學發(fā)展的思考.這些教導和經驗使青年學者們受益匪淺，為解決青年學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.

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

1 生物力學

生命科學是當今科技領域最重要的研究內容之一，力學與生命科學的學科交叉，為科技和人類社會發(fā)展帶來了深刻的變革，也是力學學科發(fā)展的重要機遇，成為固體力學領域重要的熱點研究方向之一.目前，國內固體力學領域的一些青年學者在生物力學方向具有扎實的研究基礎，取得了許多重要的研究成果，獲得了國內外專家學者的廣泛認可和贊譽.在本次研討會中，就有幾位青年學者代表，介紹了他們近期在生物力學前沿領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行為.設計了不同長細比的納米顆粒，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?，F(xiàn)象下的機制，提出了藥物設計的新思想.

錢勁教授在題為《生物聚合物交聯(lián)網絡的力學響應》的報告中從生物聚合物交聯(lián)網絡的微觀組成和結構出發(fā)，通過理論模型和數(shù)值模擬，探討了網絡硬化過程中纖維變形模式及轉化規(guī)律，以及網絡軟化過程中交聯(lián)蛋白解離導致的結構弱化和應力松弛行為.

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

李曉雁副研究員作了題為《多級生物結構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合的方法、裂紋在粉紅色皇后海螺殼底層結構中的擴展行為.研究發(fā)現(xiàn)孿晶界能夠有效地阻礙和捕捉裂紋，并在裂紋尖端誘導非晶化相變和非局域變形，從而導致最底層結構的斷裂能量比單晶礦物提高一個量級.隨著多尺度結構的逐級放大，海螺殼整體結構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力、壁厚、直徑等多種生理參數(shù)的定量關系，為主動脈瘤生長提供實時監(jiān)測和多參數(shù)破裂風險評估手段，提高了主動脈瘤擇時手術的決策效率.

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、生化調控、力學變形的復雜過程.研究從熱力學框架出發(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、化學、生物學等多學科生長模型.推導了腫瘤的生長演化方程和營養(yǎng)輸運方程，考慮了應力和營養(yǎng)濃度對生長的調控作用.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，相關結果與以往實驗測量吻合.

2 微納米力學

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，物質表現(xiàn)出顯著不同于宏觀情形的力學屬性，在微納米科技領域力學正扮演著越來越重要的角色，微納米力學已成為力學最活躍的研究領域之一，是當今力學學科發(fā)展的新驅動力和生長點.

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)介質力學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力之間的關系.此外，通過第一原理計算和力學建模，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《結構材料的力學設計》的報告中指出,實驗微納米力學就是在力學、材料與物理等科學微納米表征與操縱等重要手段的基礎上，從材料微結構尺度揭示宏觀力學行為微觀機理.介紹了在原位實驗方面的工作，深入探討了微納米力學在材料結構設計方面的作用.

徐志平教授作了題為《微納米結構薄膜材料的力學行為》的報告,針對制備得到的強度為600MPa、破壞應變?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、微觀結構對材料穩(wěn)定性和宏觀靜、動態(tài)力學性能有顯著影響.討論了力學測試中試樣幾何尺寸對薄膜強度、剛度、破壞應變的影響，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構，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行為的巨大反差現(xiàn)象.

張一慧副教授在題為《屈曲引導的微尺度三維結構組裝方法》的報告中介紹了一種屈曲引導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構變形成為三維結構.進一步引入剪紙和折紙設計思想，將該方法拓展至三維曲面及折疊結構的屈曲成型.該方法不僅適用于半導體、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》的報告中介紹了在納微系統(tǒng)中固液界面動力學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”的概念，為藥物輸運和納微系統(tǒng)驅動提供新途徑；(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規(guī)律.

江進武教授在題為《負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在的負泊松比效應.針對黑磷和石墨帶的負泊松比效應，提出了斜板模型來對邊界負泊松比現(xiàn)象進行描述，為在納米尺度下負泊松比效應的系統(tǒng)研究提供了新的工具.

陳玉麗副教授在題為《碳納米管網絡的剛度閾值》的報告中指出碳納米管網絡的剛度閾值現(xiàn)象，通過幾何概率分析，發(fā)現(xiàn)了兩個閾值可分別由網絡的穩(wěn)定率和缺陷率來定量預測，并由此建立了預測網絡剛度的表達式，為碳納米管網絡的優(yōu)化設計和性能預測提供了理論依據(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行為研究》的報告中,采用微納米原位力學測試結合分子動力學模擬方法,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行為.通過實驗獲得了相應的載荷--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模型及分子動力學計算》的報告中指出,納米尺度晶粒度的金屬材料具有優(yōu)異的力學性能.不同于以往關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)一描述的力學模型，并推廣至復雜應力狀態(tài)情況，能為加工高強高韌六方晶材料提供相應的理論指導.

3 計算力學

計算力學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，高端裝備的結構更趨復雜、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)模計算等領域成為研究熱點.

董雷霆教授在題為《飛行器結構與材料仿真的幾個新工具》的報告中介紹了在飛行器結構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，用于復合材料細觀力學分析；(2)假設應變固體殼單元，用于復合材料層合板殼結構靜力、動力模擬；(3)伽遼金邊界超單元與有限元耦合法，用于二維、三維金屬結構疲勞與損傷容限設計.

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

朱繼宏教授作了題為《飛行器多組件結構系統(tǒng)的整體優(yōu)化設計》的報告.基于多點約束(MPC)模擬組件與支撐結構之間的剛性連接，采用有限包絡圓方法(FCM)描述組件之間的幾何干涉約束，構造了包含結構剛度和組件之間幾何干涉函數(shù)的混合罰函數(shù)，應用基于梯度的優(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構系統(tǒng)進行剛度優(yōu)化設計.介紹了包含大量組件的結構系統(tǒng)整體式拓撲布局優(yōu)化設計問題，得到了清晰的支撐結構構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構系統(tǒng)布局優(yōu)化設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《相變力學與微結構演化》的報告.從計算材料的角度對新材料在制備和應用過程中的微結構演變與性能關聯(lián)進行定量表征，進而調控材料的微結構，優(yōu)化材料的力學等物理性能，有利于加速實現(xiàn)高性能先進材料的可重復性制備.討論了發(fā)展相變力學的手段、多物理場、內應力和材料不穩(wěn)定性、微結構演化交互作用的過程.

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

王曉軍教授作了題為《結構振動主動可靠控制理論與方法》的報告.針對傳統(tǒng)結構振動與噪聲主動控制系統(tǒng)設計過程中面臨的不確定性問題，在主動控制系統(tǒng)設計過程中，將現(xiàn)代控制理論方法與可靠性設計方法相結合產生一種更為適用的結構控制技術——可靠控制技術.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，提出了對應于不同控制要求的可靠控制器設計方法.所提出的可靠控制類似于結構可靠性設計中要求結構滿足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《多級加筋板殼結構快速屈曲分析與優(yōu)化方法研究》的報告.面向我國重型運載火箭結構，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構的設計理念.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等效優(yōu)化方法.相關理論方法有望推動我國航天彈箭體承力結構的快速設計.

4 智能材料與結構力學

智能材料在現(xiàn)代國防、信息、仿生醫(yī)學等重要工業(yè)中發(fā)揮著越來越不可替代的作用，然而智能材料與結構力學問題的出現(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、超導材料等為主的智能材料及其結構力學得到了普遍的重視.

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/皮膚多層結構傳熱模型，研究系統(tǒng)溫度場空間分布規(guī)律，考察溫升與結構、尺寸、材料和產熱功率等參數(shù)之間的定量關系，提出了優(yōu)化設計準則，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構設計》的報告中提出了柔性電子器件非屈曲結構設計方法.與該領域普遍采用的屈曲結構相比，其結構具有三大優(yōu)點：(1)具有高延展性；(2)電阻低、具有良好的電學性能；(3)熱耗散少.

李法新研究員在題為《十六載學術生涯的經歷與感悟》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年進入北大工學院工作至今的學習與研究經歷，同與會青年學者分享了他曾經走過的彎路、遇到的困惑，以及科學研究和學生培養(yǎng)中的心得，并對當前固體力學非熱門的兩個領域(先進制造力學、檢測與監(jiān)測力學)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構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二維標量微分方程方法；(3)分析多模態(tài)耦合及面內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構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、柔性智能等領域的研究熱點.討論了介電高彈體結構在力電耦合作用下的非線性失穩(wěn)及后分叉現(xiàn)象，為相關功能器件的設計提供了理論基礎.

鄭勇剛副教授作了題為《水凝膠溶脹耦合力學行為分析本構模型及有限元方法》的報告.針對水凝膠溶脹耦合行為，發(fā)展了考慮溶脹效應的各向同性/異性單網絡水凝膠本構模型和基于細觀力學的雙網絡水凝膠本構模型，提出了單網絡水凝膠溶脹耦合大變形分析方法以及雙網絡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《一種新的應變驅動磁通穩(wěn)定性實驗研究》的報告中介紹了一種可視化的超導材料多場測試儀器.首次實現(xiàn)在4.2K液氦溫區(qū)超導材料臨界電流隨應變、磁場以及溫度變化的在線觀測，獲得了超導材料在拉伸過程中其內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《超導材料中的多場耦合行為研究》的報告.針對超導材料中的力--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.在此基礎上，進一步分析了由單一線材多級組成的超導電纜和線圈中的臨界電流及應力分布.研究結果從定量的角度分析了超導體中的力電行為及穩(wěn)定性.

5 新型材料與結構

新型材料與結構已成為新技術革命的重要標志，新型材料的開發(fā)、制備與應用水平是衡量一個國家科技水平和工業(yè)水平的重要標志.因此，國內外一大批力學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位青年研究學者的報告和新型材料與結構有關.

裴永茂副研究員作了題為《復合材料與結構零膨脹調控設計》的報告.指出材料與結構在使用環(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計方法，能夠實現(xiàn)輕量化承載零膨脹點陣材料與結構，為航空航天的零膨脹設計提供了一種新的方案.

周蕭明副教授在題為《超材料與波的調控》的報告中介紹了聲波超材料的微結構設計原理與相關研究進展，深入討論了超材料在聲波隱身和聲波超分辨成像領域的突破性應用原理.

楊麗教授作了題為《基于真實TGO形貌的熱障涂層熱應力與裂紋擴展機制》的報告.提出了表征熱障涂層界面結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)合作用下薄壁結構非線性動響應行為分析方法研究》的報告.對新型飛行器熱防護系統(tǒng)復合材料壁板結構在熱聲聯(lián)合物理場作用下隨機動響應行為分析方法以及隨機疲勞壽命預測進行了研究.采用Airy應力函數(shù)和經典伽遼金方法獲得復合材料壁板結構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)值積分獲得壁板結構模態(tài)空間響應行為.分析結果表明結構熱環(huán)境僅影響結構的線性剛度，非線性剛度僅與結構的材料和幾何尺寸相關.由于薄壁結構的幾何非線性，應力應變隨機響應概率密度函數(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)僅與結構材料和幾何尺寸相關.應力應變隨機響應行為的分析結果可為后續(xù)聲疲勞壽命預測和耐久性評價和結構強度優(yōu)化設計提供基礎.

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

陳浩森副研究員作了題為《基于Al/C體系的能源/承載一體化結構電池研究》的報告.基于Al/C體系的能源/承載一體化結構電池，即通過結構與儲釋能系統(tǒng)的結合，構建既能夠承載又能夠儲釋能量的結構，以達到結構輕量化、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，開展了不同應力條件下化學勢與濃度實驗，建立了相關理論模型,可以較好地進行預測，揭示了應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構電池樣件.

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.在考慮黏著效應的JKR模型基礎上，注意到滑動起始本質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，得到了與之對應的切向載荷即靜摩擦力.與實驗比較，驗證了研究結果的一致性.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力和應變場的影響，獲得了穩(wěn)態(tài)滾動接觸下最危險位置的應力幅值和應變幅值隨循環(huán)周次的變化規(guī)律；根據(jù)有限元分析結果和疲勞失效預測模型，預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中實現(xiàn).探究了純鎂多晶體的強化行為、晶粒尺度效應、孿晶尺度效應、位錯滑移與孿晶變形的競爭機制，拓展了經典的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用》的報告中指出擴展有限元不存在顯著的網格依賴性，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《功能碳材料的微結構設計及傳感行為研究》的報告中,通過元素摻雜、化學分子修飾、金屬粒子復合等多種手段,設計和構筑具有特殊微結構的二維和三維復合材料，能夠對功能碳材料的力、電、電化學和生物活性進行有效調控，從而達到監(jiān)測細胞行為、測定細胞釋放物質的目的，在細胞生理及病理研究、疾病診斷及藥物篩選等領域有廣泛應用價值.

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，研究裂紋尖端的應力、熱流、電位移和磁感應強度的奇異行為，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《金屬玻璃中的力學問題》的報告中介紹了金屬玻璃所面臨的基本力學問題，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)屈服準則，考慮溫度對金屬材料屈服強度的影響，建立了溫度相關性屈服強度模型，并與系列實驗結果進行了對比，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、應用領域、未解決的基礎科學問題.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《梯度效應在結構耐撞性領域的應用》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，對設計輕質高效具有良好耐撞性能的吸能結構具有重要的指導意義.

秦慶華副教授在題為《輕質梯度多孔金屬材料及其夾芯結構的沖擊力學行為與設計》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構沖擊動力響應的分析模型，同時借助Voronoi技術建立了密度梯度多孔金屬材料及其夾芯結構的有限元細觀模型，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構中的傳播特性，對多孔金屬的密度分布進行了優(yōu)化設計，從而為新型防護結構設計提供了重要理論依據(jù)和技術支持.

6 結束語

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)了此系列研討會設定的增進相互了解、促進相互合作、實現(xiàn)共同提高的預期目的.

本次研討會期間還組織了一場交流座談會，由清華大學劉彬教授和浙江大學曲紹興教授共同主持.國家自然科學基金委員會數(shù)理科學部詹世革處長就大家所關心的固體力學學科發(fā)展趨勢、重點領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合自身經歷就科研、學習、力學發(fā)展等多個方面的問題與青年學者交流了自己的經驗和心得體會.同時青年學者們也結合自己的研究方向，就固體力學學科發(fā)展、固體力學青年學者成長、如何在科研中進一步凝練和挖掘深層次的科學問題以及如何積極參與解決國家重大需求等共同關心的問題暢所欲言、各抒己見，展開了熱烈討論，取得了廣泛的共識，并提出了許多建設性的意見.最后，經過全體參會代表的認真討論和表決確定“第八屆固體力學青年學者研討會”于2018年由清華大學承辦.

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青年學者學術研討會報告綜述.力學學報,2017,49(1)：223-230