第一篇：自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告-力學(xué)

力學(xué)——自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告

前 言

力學(xué)具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性，又有廣泛的應(yīng)用性。力學(xué)的基礎(chǔ)研究，不斷深化和豐富人類對(duì)基本自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不斷為其他學(xué)科的發(fā)展提供認(rèn)識(shí)工具。目前，力學(xué)正在突破經(jīng)典的力學(xué)概念和范疇，進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。力學(xué)的物理內(nèi)容在深化，力學(xué)在與其他學(xué)科交緣處迅速發(fā)展。力學(xué)從認(rèn)識(shí)論的前沿，跨越自身的一些重大問題和學(xué)科的新生長(zhǎng)點(diǎn)，直到構(gòu)筑新技術(shù)、高技術(shù)的根基。形成一個(gè)相當(dāng)寬闊的研究帶。

國(guó)內(nèi)外對(duì)力學(xué)都很重視，學(xué)術(shù)活動(dòng)頻繁，學(xué)術(shù)組織林立。美國(guó)、日本把力學(xué)和材料視為交叉研究領(lǐng)域，俄羅斯把力學(xué)當(dāng)作帶頭學(xué)科，我國(guó)則把力學(xué)作為七大基礎(chǔ)學(xué)科之一。

隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，隨著我國(guó)從社會(huì)主義計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的重大體制轉(zhuǎn)變，力學(xué)又面臨著新的挑戰(zhàn)和新的機(jī)遇，力學(xué)需要重新規(guī)劃自已、發(fā)展自己。

力學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研討工作，側(cè)重于基礎(chǔ)學(xué)科方面。在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的統(tǒng)一部署下，于1990年7月在山東威海召開的學(xué)科評(píng)審組會(huì)議上正式開始。會(huì)上，確立了戰(zhàn)略研究的總體構(gòu)思，本著學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告應(yīng)具有權(quán)威性、預(yù)見性和可操作性的精神，成立了以中國(guó)科學(xué)院鄭哲敏院士為組長(zhǎng)、黃克智院士、周恒院士和中國(guó)工程院黃文虎院士為副組長(zhǎng)的研究組。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院王仁院士光臨會(huì)議，共同商討。

研究分兩個(gè)階段四個(gè)方面進(jìn)行：

第一階段從1991年開始，由黃克智院士率領(lǐng)，對(duì)固體力學(xué)進(jìn)行發(fā)展戰(zhàn)略研究；由周恒院士率領(lǐng)，對(duì)流體力學(xué)進(jìn)行發(fā)展戰(zhàn)略研究；由黃文虎院士率領(lǐng)，對(duì)一般力學(xué)進(jìn)行發(fā)展戰(zhàn)略研究；由鄭哲敏院士率領(lǐng)，對(duì)力學(xué)的交叉學(xué)科進(jìn)行發(fā)展戰(zhàn)略研究。

第二階段從1994年開始，在上述四個(gè)方面的研究基礎(chǔ)上，由鄭哲敏院士主持形成整個(gè)力學(xué)學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告的總體構(gòu)想。

第一階段的工作，是國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的力學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究組、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)和中國(guó)科學(xué)院非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室等單位聯(lián)合組織實(shí)施的。

在周恒院士的主持下，于1990年10月和1992年2月召開了兩次“非線性流體力學(xué)研討會(huì)”，先后有35位專家(人次)參加會(huì)議。會(huì)上的24個(gè)邀請(qǐng)報(bào)告，收集在《現(xiàn)代流體力學(xué)進(jìn)展》和《現(xiàn)代流體力學(xué)進(jìn)展》(II)(科學(xué)出版社出版)里。

在黃文虎院士的主持下；1993年7月召開了“一般力學(xué)(動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)及控制)發(fā)展與展望學(xué)術(shù)討論會(huì)”，由42位專家(人次)提供了25篇專題報(bào)告，匯編為《一般力學(xué)(動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)和控制)的最新進(jìn)展》，由科學(xué)出版社1994年出版。

在黃克智院士主持下，于1990年11月和1992年12月召開了兩次“固體力學(xué)發(fā)展趨勢(shì)研討會(huì)”，由36位有關(guān)專家分工撰寫了綜合報(bào)告19篇，這些報(bào)告匯編為《固體力學(xué)發(fā)展趨勢(shì)》，由北京理工大學(xué)出版社1994年出版。由朱兆祥等四位教授負(fù)責(zé)，于1991年8月召開了“材料和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性研討會(huì)”，邀請(qǐng)了16位專家作了學(xué)術(shù)報(bào)告，匯編為《材料和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性》論文集，由科學(xué)出版社1994年出版。

鄭哲敏院士主持的力學(xué)的交叉學(xué)科涉及的內(nèi)容廣泛，盡管有關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告已經(jīng)成文，如爆炸力學(xué)等，但因各學(xué)科多從自身的角度論述，而沒有統(tǒng)一在一起，形成正式出版物。

第一階段的學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討工作，通過鄭哲敏等四位院士的影響和帶動(dòng)，使力學(xué)界相當(dāng)一部分學(xué)術(shù)造詣深厚，且在研究第一線工作的專家學(xué)者參與研討，為第二階段的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

第二階段的工作是從1994年7月在哈爾濱召開的學(xué)科評(píng)審組會(huì)議開始。在那次會(huì)議上，首先請(qǐng)了周恒院士、黃文虎院士、楊衛(wèi)教授和唐立民教授等開始對(duì)整個(gè)力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告的正式文稿進(jìn)行起草，會(huì)上周恒院士初步完成了“力學(xué)發(fā)展的回顧”和“流體力學(xué)”部分、楊衛(wèi)教授初步完成了“固體力學(xué)”部分、黃文虎院士初步完成了“一般力學(xué)”部分的起草工作等。1995年初，研究組又征集了鄭泉水教授關(guān)于理性力學(xué)的材料，謝和平教授關(guān)于巖石力學(xué)的材料，伍小 2平教授關(guān)于實(shí)驗(yàn)力學(xué)的材料，大連理工大學(xué)關(guān)于計(jì)算力學(xué)的材料等。1995年年底，將上述材料連同原來談慶明研究員提供的有關(guān)爆炸力學(xué)的材料，崔季平研究員提供的有關(guān)物理力學(xué)的材料，柳兆榮教授提供的有關(guān)生物力學(xué)的材料，徐復(fù)和陳允明研究員提供的有關(guān)電磁流體力學(xué)的材料和李家春研究員提供的有關(guān)環(huán)境流體力學(xué)的材料等，由楊雷高級(jí)工程師串在一起，組織打印為“力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告”的初步討論稿。1996年初，由鄭哲敏院士和黃克智院士組織楊衛(wèi)教授、鄭泉水教授、談慶明研究員、郭文海副研究員等進(jìn)行初步加工，形成初步的框架。接著召開了研究組全體人員會(huì)議，提出了一些原則性的修改意見，并確定由談慶明研究員為整個(gè)報(bào)告的統(tǒng)稿人；進(jìn)行深入細(xì)致的進(jìn)一步加工。之后，鄭哲敏院士編寫了摘要；又請(qǐng)王仁院士、李家春研究員、朱如曾研究員、陸啟韶教授、王文標(biāo)教授等補(bǔ)充了有關(guān)的材料，并按照“調(diào)研報(bào)告”的出版要求，進(jìn)行了再加工。在鄭哲敏院士的主持下，又召開了幾次在京研究組成員會(huì)議，進(jìn)行討論；并書面征求了京外研究組成員的意見，1996年4月基本定稿。王仁院士首先進(jìn)行了通篇審讀和修改。同年5月送同行專家進(jìn)行評(píng)議，除力學(xué)界的同行專家外，還送請(qǐng)數(shù)學(xué)界、物理界和工程界的專家進(jìn)行評(píng)議。根據(jù)同行專家返回的意見，又逐一進(jìn)行了修改，形成了送專家評(píng)審會(huì)議的正式書稿。

以王仁院士為組長(zhǎng)的評(píng)審組于1997年4月17—18日對(duì)“調(diào)研報(bào)告”進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的評(píng)審。評(píng)審組認(rèn)為研究組“完成了一份高質(zhì)量的調(diào)研報(bào)告。該調(diào)研報(bào)告從科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史的角度，闡明了力學(xué)在自然科學(xué)中的戰(zhàn)略地位，以及它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。調(diào)研報(bào)告對(duì)國(guó)內(nèi)外力學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)作了深入分析和高度的概括?！薄罢{(diào)研報(bào)告既有學(xué)術(shù)深度，又有戰(zhàn)略高度。所引用的資料準(zhǔn)確，對(duì)力學(xué)學(xué)科未來十年的發(fā)展機(jī)遇作了比較明確的預(yù)測(cè)，提出了實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)的相應(yīng)措施?！薄敖Y(jié)合我國(guó)國(guó)情，提出了優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和中近期發(fā)展目標(biāo)，是一項(xiàng)既有重要學(xué)術(shù)價(jià)值又有很好指導(dǎo)意義的研究成果?！?/p>

力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告是部分力學(xué)工作者在充分調(diào)研基礎(chǔ)上的集體構(gòu)思。在此，我們謹(jǐn)對(duì)一直關(guān)心和支持該項(xiàng)工作的白以龍?jiān)菏?，?duì)曾給予該項(xiàng)工作以支持和幫助的專家和有關(guān)單位表示衷心感謝。對(duì)書中不足或不當(dāng)之處，歡迎讀者指正。

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)數(shù)理科學(xué)部

靳征謨

1997年5月

摘 要

本報(bào)告指出了力學(xué)的科學(xué)地位以及它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的緊密作用，論述了力學(xué)的戰(zhàn)略地位、意義及作用；論述了當(dāng)前力學(xué)發(fā)展和研究方法的特點(diǎn)；從四個(gè)分支學(xué)科方面分析論證了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外力學(xué)研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，提出了優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域；結(jié)合我國(guó)情況建議了中近期的戰(zhàn)略目標(biāo)和應(yīng)采取的措施。

一、力學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位

力的作用與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是自然界和人類活動(dòng)中最基本的現(xiàn)象。這正是力學(xué)學(xué)科研究的對(duì)象，從而也奠定了力學(xué)在自然科學(xué)中的基礎(chǔ)地位。力學(xué)經(jīng)過開普勒、伽利略，由牛頓集其大成，成為一門精密的科學(xué)。它在定量描述天體動(dòng)方面起了巨大的作用，并導(dǎo)致了微積分的建立。繼而經(jīng)由歐拉、拉格朗日、哈密頓等將質(zhì)點(diǎn)系和剛體力學(xué)發(fā)展成從內(nèi)容到形式都十分完善的理論體系。與此同時(shí)，歐拉、納維、斯托克斯等建立了描述連續(xù)介質(zhì)變形與運(yùn)動(dòng)的彈性力學(xué)和流體力學(xué)的基本框架。以上這些成就成為精密自然科學(xué)發(fā)展的典范，極大地推動(dòng)了數(shù)學(xué)、天文學(xué)和經(jīng)典物理的進(jìn)展，至今仍起著重要的作用。在當(dāng)時(shí)，由于受到生產(chǎn)力水平以及實(shí)驗(yàn)與計(jì)算能力的限制，雖然力學(xué)對(duì)于工程應(yīng)用起著基礎(chǔ)的作用，然而力學(xué)理論的應(yīng)用價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到充分的發(fā)揮。

20世紀(jì)初是近代力學(xué)發(fā)展的重要時(shí)刻?？茖W(xué)界有識(shí)之士，特別是在當(dāng)時(shí)的哥廷根大學(xué)(現(xiàn)已改名為格丁根大學(xué))，認(rèn)識(shí)到科學(xué)對(duì)推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的巨大潛力，竭力促成與工程的結(jié)合。本世紀(jì)初，力學(xué)取得突破性成就，那就是普朗特的邊界層理論，它使雖已有基本框架但實(shí)際難以應(yīng)用的理想流體力學(xué)理論取得了應(yīng)用價(jià)值，解釋了困惑人們多年的難題。以此為契機(jī)，20世紀(jì)力學(xué)進(jìn)入了以應(yīng)用力學(xué)為重要標(biāo)志的蓬勃發(fā)展的新階段。力學(xué)研究遍及各種工程和許多自然科學(xué)領(lǐng)域，出現(xiàn)了多種新的力學(xué)分支學(xué)科，對(duì)科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起了難以估量的促進(jìn)作用。重要的例子有：有的歷史學(xué)家已經(jīng)把20世紀(jì)初美國(guó)從歐洲引進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)家從事航空科學(xué)的研究作為當(dāng)代社會(huì)把現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)建立在科學(xué)基礎(chǔ)上的首例；核武器離開了沖擊波的理論是難以想象的；力學(xué)的理論使人們能在地震多發(fā)區(qū)建造高層建筑；斷裂力學(xué)從根本上改變了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和安全評(píng)定的概念，大大提高了材料使用的效率；力學(xué)家和數(shù)學(xué)家一起創(chuàng)立了有限元法，各種差分方法，形成了計(jì)算力學(xué)并促進(jìn)了計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展；流體力 學(xué)家和氣象學(xué)家、海洋學(xué)家一起創(chuàng)立了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和地球物理流體力學(xué)等等。與此同時(shí)，力學(xué)的理論也有突出的進(jìn)展：大變形的幾何理論業(yè)已完善，并在與近代熱力學(xué)理論結(jié)合上有重要進(jìn)展；力學(xué)的基礎(chǔ)正在從宏觀向細(xì)觀和微觀延伸，從單一的均勻介質(zhì)向非均勻、多相介質(zhì)延伸。力學(xué)界多年來一直重視非線性問題的研究，其中包括各種分岔，穩(wěn)定性問題，非線性振動(dòng)和非線性波問題，開創(chuàng)了奇異攝動(dòng)法，為非線性科學(xué)的創(chuàng)建作出了十分重要的貢獻(xiàn)?；煦绗F(xiàn)象最初來自被簡(jiǎn)化了的流體力學(xué)方程，后來被證明有普遍性，即由非線性確定性方程可以得出幾乎是完全隨機(jī)性的結(jié)果。這不僅從根本上改變了人們對(duì)牛頓力學(xué)的看法，說明經(jīng)典力學(xué)的內(nèi)涵遠(yuǎn)未被充分認(rèn)識(shí)，并且也深深影響了人們的自然觀。

綜上所述，力學(xué)學(xué)科本世紀(jì)取得了巨大的進(jìn)展，向人們證明它不僅是一門發(fā)展中的基礎(chǔ)科學(xué)，也是一門應(yīng)用極其廣泛的技術(shù)科學(xué)。實(shí)踐表明，要使力學(xué)蓬勃發(fā)展，必須在基礎(chǔ)研究上扎得深，同時(shí)在應(yīng)用上與其他學(xué)科及工程技術(shù)保持十分緊密的聯(lián)系。

二、力學(xué)的發(fā)展總趨勢(shì)

（一）致力于力學(xué)界公認(rèn)的幾個(gè)基本力學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的研究

研究這些問題具有普遍和重要的意義，代表著當(dāng)今力學(xué)研究的前沿，其研究進(jìn)展不僅會(huì)加深人們對(duì)力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，包括豐富非線性科學(xué)的內(nèi)容，而且有助于大批實(shí)際問題的解決。

概括地說，力學(xué)在基本理論方面將著重研究：

１）湍流運(yùn)動(dòng)的各種表現(xiàn)與機(jī)理以及復(fù)雜流場(chǎng)中渦系的生成及演化機(jī)理。

２）固體介質(zhì)的本構(gòu)、破壞或失效理論。

３）傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的改造，使之能夠正確刻劃具有非均勻、多相、多尺度、有宏、微、細(xì)多層次結(jié)構(gòu)的天然或人造流體與固體的力學(xué)性質(zhì)與變形、破壞和流動(dòng)的規(guī)律。返 回

（二）將繼續(xù)以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為重點(diǎn)，同時(shí)大力發(fā)展應(yīng)用力學(xué)

相對(duì)于工程而言，以往力學(xué)界著重于為設(shè)計(jì)提供概念和方法，著重于研究部 件，著重于研究正問題，較少涉及工藝與制造中的理論問題，較少涉及系統(tǒng)(如整個(gè)飛機(jī)的氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的耦合)，較少涉及像優(yōu)化那樣的反問題。情況之所以會(huì)這樣，從根本上說是因?yàn)樵诳陀^上受計(jì)算能力的限制。隨著計(jì)算能力的提高和新需要的出現(xiàn)以及計(jì)算力學(xué)的發(fā)展，這種情況將會(huì)逐步得到改善，使各類研究工作達(dá)到良好的有機(jī)平衡。還可以預(yù)期，力學(xué)除了將繼續(xù)在航空、航天、機(jī)械、土木、水利、化工、交通運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)領(lǐng)域發(fā)揮為之提供基礎(chǔ)理論與工具的作用外，也將在生命、材料、能源、環(huán)境、高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮愈來愈大的作用。

20世紀(jì)中，一些以往限于定性描述、推理和做出判斷的自然科學(xué)領(lǐng)域，逐步實(shí)現(xiàn)了定量化，這是所有科學(xué)發(fā)展的必由之路。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，地震科學(xué)(早在19世紀(jì))中的彈性波都是成功的例子。由于這些領(lǐng)域牽涉眾多的力學(xué)現(xiàn)象，所以力學(xué)工作者的參與是有益的，甚至是必需的。在地球科學(xué)，環(huán)境與生態(tài)和防災(zāi)、減災(zāi)工作中這樣的問題很多，可以預(yù)期力學(xué)界將會(huì)在這些領(lǐng)域做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

力學(xué)界參與天文物理、凝聚態(tài)物理、微重力科學(xué)等相鄰領(lǐng)域的研究工作，也將是有益的。

20世紀(jì)，力學(xué)界大規(guī)模參與生物方面研究，形成了現(xiàn)已得到普遍承認(rèn)的生物力學(xué)，并為促成生物醫(yī)學(xué)工程作為一個(gè)獨(dú)立的工程專業(yè)，做出了重要的貢獻(xiàn)。2l世紀(jì)，生物力學(xué)將會(huì)有更大的發(fā)展，并在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生重要的實(shí)際效果。

總之，力學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位，要求它更深入地介入到更多的工程和自然科學(xué)領(lǐng)域中去。

（三）21世紀(jì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)力學(xué)提出的新要求

如何解決可持續(xù)發(fā)展的總問題是世界性問題。這是力學(xué)界應(yīng)該十分重視的問題。我國(guó)人口多，人均資源少，經(jīng)濟(jì)必須發(fā)展，但不能以犧牲生態(tài)環(huán)境，破壞資源為代價(jià)。所以可持續(xù)發(fā)展對(duì)我國(guó)來說更為緊迫。解決這個(gè)問題要靠科學(xué)技術(shù)，力學(xué)也在其中，而且大有可為，因?yàn)椴豢杀苊獾匾諝?、水或其他各式各樣的流體的運(yùn)動(dòng)(如對(duì)流、擴(kuò)散、減阻)打交道，要同各式各樣的固體打交道(譬如說，如何保證結(jié)構(gòu)安全，如何提高切削和成型效率等等)。力學(xué)界的目標(biāo)，不能只限 于解決一個(gè)個(gè)局部性的問題，一定要瞄準(zhǔn)可持續(xù)發(fā)展這個(gè)總目標(biāo)。這里有一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。遠(yuǎn)在本世紀(jì)初，就有一批有識(shí)之士和力學(xué)家把航空作為一件大有前途的事業(yè)來抓。這需要遠(yuǎn)見與勇氣，因?yàn)樵谀菚r(shí)誰也不知道超音速飛機(jī)能否實(shí)現(xiàn)，聲障問題、熱障問題能否解決，更不用說今天已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的航天飛機(jī)，宇宙探測(cè)器，土星大氣層的探測(cè)，以及當(dāng)今航空航天工業(yè)的規(guī)模了?？梢灶A(yù)見，在可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)下，不能只看到由于環(huán)保需要所引起的成本上漲，而是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，它意味著新的科學(xué)理論，新的技術(shù)，新的產(chǎn)業(yè)，新興工業(yè)，以及新的就業(yè)機(jī)會(huì)。力學(xué)家把這看做是自己的戰(zhàn)略任務(wù)，像前輩一樣，要有超前的意識(shí)，介入的意識(shí)，敢于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的意識(shí)。這樣，力學(xué)就站到了它應(yīng)處的一個(gè)重要戰(zhàn)略地位上了，沿著二三十年代力學(xué)界的前輩所開創(chuàng)的道路繼續(xù)前進(jìn)。

三、分支學(xué)科

力學(xué)學(xué)科有許多分支學(xué)科，國(guó)際上也并無統(tǒng)一的分法。在我國(guó)大學(xué)的力學(xué)或工程力學(xué)系中，通常都設(shè)一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)三個(gè)專業(yè)。它們是按研究對(duì)象分的，一般力學(xué)研究的對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)系、剛體及離散系統(tǒng)，固體力學(xué)和流體力學(xué)分別研究有固體變形和流體流動(dòng)的力學(xué)問題。除了以上三門力學(xué)分支以外，在一些學(xué)校，許多科研機(jī)構(gòu)里，在我國(guó)歷次學(xué)科規(guī)劃中以及在國(guó)外，還有理性力學(xué)，巖土力學(xué)，地球動(dòng)力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)，高速氣體動(dòng)力學(xué)，稀薄氣體力學(xué)，水動(dòng)力學(xué)，彈性

力學(xué)，塑性力學(xué)，流變力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，板殼力學(xué)，爆炸力學(xué)，物理力學(xué)，化學(xué)流體力學(xué)，生物力學(xué)，地震工程力學(xué)，電磁流體力學(xué)，等離子體動(dòng)力學(xué)，宇宙氣體力學(xué)，微重力流體力學(xué)，計(jì)算力學(xué)，實(shí)驗(yàn)力學(xué)等分支學(xué)科。在這份報(bào)告里為敘述方便，我們將按研究對(duì)象歸類，而把力學(xué)歸納為一般力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)和力學(xué)中的交叉學(xué)科四類分支學(xué)科，考慮到理性力學(xué)研究力學(xué)中帶有共性的基礎(chǔ)問題，我們把它放在一般力學(xué)門類中；而最后一門突出了力學(xué)與其他學(xué)科交叉的特點(diǎn)，雖然這并不表示前三個(gè)分支與其他學(xué)科就沒有交叉；計(jì)算力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué)的內(nèi)容將密切結(jié)合上述四類分支學(xué)科進(jìn)行敘述。下面就按這四個(gè)分支學(xué)科介

（一）一般力學(xué)

本節(jié)包括一般力學(xué)和理性力學(xué)兩部分的內(nèi)容。

在我國(guó)，一般力學(xué)指有限自由度質(zhì)點(diǎn)系或剛體系的動(dòng)力學(xué)。在一些高等學(xué)校又稱理論力學(xué)(theoretical mechanics)以有別于統(tǒng)稱為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的固體力學(xué)和流體力學(xué)。

前面提到過，一般力學(xué)的經(jīng)典理論體系在上個(gè)世紀(jì)已臻完善。然而一直到本世紀(jì)60年代，人們才認(rèn)識(shí)到一般力學(xué)中所討論的長(zhǎng)期被認(rèn)為是典型確定性的牛頓力學(xué)經(jīng)典問題，即使在很少幾個(gè)自由度以及在非線性條件下，也可以出現(xiàn)完全不可預(yù)計(jì)的結(jié)果，就像擲硬幣那樣。這就是所謂混沌，一個(gè)現(xiàn)在正在進(jìn)一步研究的領(lǐng)域——非線性科學(xué)中的重要組成部分也是一般力學(xué)研究的一個(gè)新趨勢(shì)。它的發(fā)展擴(kuò)大了力學(xué)研究的領(lǐng)域，豐富了人們對(duì)力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

對(duì)哈密頓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)研究，特別在前蘇聯(lián)，十分深入。其主要成就表現(xiàn)在KAM定理，它也是非線性科學(xué)的重要組成部分，對(duì)非線性動(dòng)力學(xué)的發(fā)展具有重大、深遠(yuǎn)的影響。

本世紀(jì)一般力學(xué)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域曾經(jīng)是在自動(dòng)控制方面。這是因?yàn)殡娐废到y(tǒng)(網(wǎng)絡(luò))和電機(jī)等器件與有限自由度力學(xué)系統(tǒng)在數(shù)學(xué)描述上是一致的，因而一般力學(xué)的原理和方法可直接用于解決自動(dòng)控制中的許多重要問題。我國(guó)科學(xué)家曾是這一領(lǐng)域的開拓者（《工程控制論》，錢學(xué)森，1955)。

我國(guó)一般力學(xué)工作者中的許多人還從事振動(dòng)問題的研究，包括振動(dòng)分析，模式識(shí)別，振動(dòng)控制，故障診斷等。目前，一般力學(xué)已經(jīng)超越了傳統(tǒng)意義上的有限自由度的問題，而考慮到與柔性結(jié)構(gòu)及與流體耦合在一起的情況了。這已經(jīng)進(jìn)入了與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)交叉的領(lǐng)域，是今后我國(guó)一般力學(xué)工作者將要進(jìn)一步開拓的領(lǐng)域。

理性力學(xué)是力學(xué)中的一個(gè)橫斷的基礎(chǔ)分支，它用數(shù)學(xué)的基本概念和嚴(yán)格的邏輯推理，研究力學(xué)中帶共性的問題。理性力學(xué)在第二次世界大戰(zhàn)后的最初20年內(nèi)，基本上完成了關(guān)于連續(xù)統(tǒng)經(jīng)典力學(xué)的綜合整理和理性重構(gòu)。60年代以來，理性力學(xué)不斷發(fā)展，用統(tǒng)一的觀點(diǎn)和方法研究固體和流體中的力學(xué)基礎(chǔ)性問題，包括力學(xué)與熱學(xué)、電磁學(xué)等耦合的問題，逐漸形成由原始元、基本定律和本構(gòu)關(guān)系三部分組成的熱力物質(zhì)理論。今后的研究重點(diǎn)是和非平衡熱力學(xué)相結(jié)合發(fā)展能反映材料內(nèi)部損傷演化的本構(gòu)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的框架體系。

（二）固體力學(xué)

這里講的是廣義的固體力學(xué)。

固體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，從事這方面研究工作的人數(shù)，在國(guó)內(nèi)外力學(xué)界都是最多的。固體力學(xué)在20世紀(jì)有很大的發(fā)展。如果說上個(gè)世紀(jì)主要限于彈性力學(xué)的話，那么這個(gè)世紀(jì)，其領(lǐng)域有極大的擴(kuò)展，出現(xiàn)了許多分支學(xué)科，這里不一一敘述，只講一些突出的進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)。

塑性力學(xué)在本世紀(jì)上半葉開始有較大的發(fā)展，它使結(jié)構(gòu)力學(xué)建立在更為科學(xué)的基礎(chǔ)上，并使金屬的機(jī)械加工有了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

板殼的彈性理論，隨著航空、航天工業(yè)的發(fā)展，已成為一門新的分支學(xué)科。它由線性理論發(fā)展成非線性理論，扁殼與圓柱殼的非線性穩(wěn)定性理論，是這個(gè)世紀(jì)固體力學(xué)重大成就之一。它不僅可直接應(yīng)用于輕型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，而且提供了一種新的數(shù)學(xué)分析手段，缺陷敏感的思想是力學(xué)家概念上的一個(gè)重大的突破，大大增強(qiáng)了力學(xué)家分析問題的能力。

隨著橡皮這樣材料的出現(xiàn)，力學(xué)家面臨大變形的問題。于是在本世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了理性力學(xué)，它的一個(gè)重要目標(biāo)是用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)與物理的原理，用普適的方法建立材料的本構(gòu)關(guān)系。這個(gè)目標(biāo)雖然目前尚未達(dá)到，但是理性力學(xué)已經(jīng)為材料大變形的理論提供了相當(dāng)圓滿的幾何描述。這種普適性的方法也同樣適用于流體和流變體。

如果說結(jié)構(gòu)的需求曾是推動(dòng)固體力學(xué)的動(dòng)力，那么從本世紀(jì)上半葉開始，材料研究方面的需求一步步成為主要的動(dòng)力。航天工業(yè)需要高強(qiáng)度材料，但它往往意味著小的韌性，于是材料斷裂的問題突出了。為解決這個(gè)問題，力學(xué)家借鑒于格里菲思(A．A．Griffith)在玻璃方面的工作和彈塑性力學(xué)的成就，建立了斷裂力學(xué)線彈性理論，并在這一基礎(chǔ)上進(jìn)而考慮塑性的影響。這個(gè)理論是力學(xué)在本世紀(jì)的一大成就，其影響難以估量。從此，帶裂縫的材料不僅可以使用而且可以判斷它的壽命。這對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)在概念上帶來極大的革新，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于完美無暇的材料的，而對(duì)其壽命只能按純經(jīng)驗(yàn)的方法做出估計(jì)。有了斷裂力學(xué)之后，固體力學(xué)的分析不但討論連續(xù)變形，也考慮物體的破壞，于是工程師可以更有把握地根據(jù)材料的真實(shí)情況設(shè)計(jì)和使用材料。

這樣的理論用于有微缺陷的材料(巖石、陶瓷等)，用于大變形，用于不斷出現(xiàn)的新的工程材料，如復(fù)合材料，用于新出現(xiàn)的微型結(jié)構(gòu)（如電子器件）就出現(xiàn) 10 了更深層次的問題，于是出現(xiàn)了損傷力學(xué)這樣的提法，出現(xiàn)了用宏、細(xì)、微觀相結(jié)合的研究途徑等，深入了解微觀和細(xì)觀層次上物質(zhì)的性狀和演化規(guī)律以求闡明宏觀的本構(gòu)特性。這就是當(dāng)前固體力學(xué)(以及物理力學(xué))進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)總趨勢(shì)。

結(jié)構(gòu)力學(xué)也始終是固體力學(xué)研究的另一個(gè)大的課題。隨著塑性理論、斷裂力學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，力學(xué)家為工程師提供了十分有效的方法，那就是現(xiàn)在日趨成熟的計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)或計(jì)算固體力學(xué)。力學(xué)家和數(shù)學(xué)家一齊提出并完善了有限元法，這個(gè)方法已經(jīng)成為工程師們手中的一個(gè)隨時(shí)可用的法寶來解決過去不可想象的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形分析問題。

力學(xué)家先于有限元法，提出了適應(yīng)性更強(qiáng)的廣義變分原理（胡海昌，1954），它使有限元方法有了更廣泛的理論依據(jù)和更加靈活的手段。

計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)大大擴(kuò)大了力學(xué)解決問題的能力，使之不限于局部的部件，而且能處理整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)(例如整個(gè)建筑物)。現(xiàn)在力學(xué)家正在為工程師提供更好的辦法，那就是要使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化的程度。這是固體力學(xué)研究的另一個(gè)重要方面。

固體材料和結(jié)構(gòu)在沖擊和動(dòng)載作用下的響應(yīng)與靜載響應(yīng)是不同的，粘彈塑性波的傳播和引起的破壞是無損檢測(cè)技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，研究微、細(xì)觀缺陷或損傷的演化也是研究斷裂的發(fā)生、傳播以及疲勞壽命的依據(jù)，已經(jīng)引起力學(xué)界的重視。

固體力學(xué)的上述發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了固體地球物理學(xué)的發(fā)展，例如斷裂力學(xué)的成果與概念被廣泛應(yīng)用于研究地震發(fā)生的機(jī)制與地震預(yù)報(bào)的研究。

除以上提到的廣義變分法外，我國(guó)力學(xué)工作者在固體力學(xué)的其他方面也有杰出的貢獻(xiàn)，這里特別要指出的是板殼的內(nèi)稟理論，板殼大撓度的攝動(dòng)解法，以及薄殼的非線性穩(wěn)定性理論。

（三）流體力學(xué)

概括起來說，流體力學(xué)研究液體和氣態(tài)物質(zhì)在各種力作用下的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律，以達(dá)到可以定量預(yù)測(cè)的目的。除了最常見的水和空氣，遠(yuǎn)到星系，近到我們體內(nèi)的血液，都是流體力學(xué)研究的對(duì)象，它們有共性，都服從質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒的原理，多數(shù)可用連續(xù)介質(zhì)模型。它們的個(gè)性表現(xiàn)在服從各自特 有的本構(gòu)關(guān)系和處于不同的力學(xué)環(huán)境中。

20世紀(jì)流體力學(xué)研究的對(duì)象都是和突出的自然現(xiàn)象、物質(zhì)生產(chǎn)、國(guó)防和生存環(huán)境有關(guān)的問題。它把本世紀(jì)前抽象而不實(shí)用的理論流體力學(xué)和實(shí)用而過分經(jīng)驗(yàn)化，因而應(yīng)用范圍過于狹窄的水力學(xué)統(tǒng)一起來，建立了一門真正的科學(xué)。

在20世紀(jì)里，流體力學(xué)家提出了邊界層理論，解決了流體中物體所受的升力與阻力問題。空氣動(dòng)力學(xué)家建立了從亞聲速、跨聲速到超聲速流動(dòng)的理論、沖擊波理論，從而使噴氣技術(shù)、火箭技術(shù)、超聲速飛行、宇宙航行得以實(shí)現(xiàn)。邊界層理論應(yīng)用于船艦，連同水波理論，解決了船艦的航行阻力問題。在力學(xué)原理指導(dǎo)下，發(fā)展了先進(jìn)的風(fēng)洞和水洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)，先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)。

流體力學(xué)家在N—S方程的基礎(chǔ)上，建立了氣動(dòng)力聲學(xué)的嚴(yán)格理論，其重要應(yīng)用方面的成就之一是把噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平降低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

上個(gè)世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的湍流現(xiàn)象在本世紀(jì)從實(shí)驗(yàn)、解析和數(shù)值計(jì)算三個(gè)方面進(jìn)行了十分深入研究，發(fā)現(xiàn)了充分發(fā)展了的湍流邊界層的對(duì)數(shù)律，建立了各向同性均勻湍流的統(tǒng)計(jì)理論。在雷諾(平均)方程的基礎(chǔ)上，發(fā)展了半經(jīng)驗(yàn)的模式理論，被用來解決多種復(fù)雜的流動(dòng)問題，除計(jì)算阻力、傳熱、傳質(zhì)問題之外，還可以應(yīng)用于湍流場(chǎng)對(duì)電磁波和聲波的散射。例如用于化學(xué)工業(yè)中的反應(yīng)器時(shí)，成倍地提高了化工生產(chǎn)

效率。在天文、氣象觀測(cè)以及國(guó)防等方面均得到了重要應(yīng)用。

流體力學(xué)的理論應(yīng)用于大氣科學(xué)和海洋科學(xué)，取得了十分顯著的成就，形成了一門新的重要交叉學(xué)科——地球物理流體力學(xué)(GFD)。

流體力學(xué)中奇異攝動(dòng)法的出現(xiàn)和完善促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。流體力學(xué)家在流動(dòng)穩(wěn)定性、流場(chǎng)圖案多層次演化、水面孤立波方面的研究促成了非線性科學(xué)的形成。孤立子理論來源于孤立波，而混沌的發(fā)現(xiàn)也始于流體力學(xué)的方程。

雖然上面的簡(jiǎn)述還沒有反映所有重要進(jìn)展的全貌，但已經(jīng)可以看出，流體力學(xué)本世紀(jì)的發(fā)展是巨大的。從發(fā)展趨勢(shì)看，今后lO至20年，流體力學(xué)大體上會(huì)沿以下方向發(fā)展：

１）在基礎(chǔ)理論研究方面，湍流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律將繼續(xù)是注意的中心。三維流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，計(jì)算機(jī)直接數(shù)值模擬，理論模型的構(gòu)筑，包括吸收與混沌運(yùn)動(dòng)有關(guān)的理論，將會(huì)有新的發(fā)展，雖然目前還不能指望這個(gè)問題能夠得到完全令人滿意的 12 解決。湍流的應(yīng)用理論仍會(huì)是以模式理論為主。湍流將繼續(xù)是促進(jìn)非線性科學(xué)發(fā)展的一個(gè)主要?jiǎng)恿Α?/p>

２）在傳統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面，大體會(huì)保持現(xiàn)有的勢(shì)頭，大多數(shù)流體力學(xué)家將繼續(xù)在這些領(lǐng)域里工作，并且可以預(yù)期計(jì)算流體力學(xué)將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，以解決更大范圍內(nèi)的實(shí)際問題。這個(gè)大領(lǐng)域內(nèi)存在一批有重要應(yīng)用價(jià)值，而技術(shù)不過關(guān)，需要深入研究的問題。突出的例子如：超聲速流中高效地使燃料與氣流混合并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，改進(jìn)現(xiàn)有多相流理論使之更接近于實(shí)際等。

３）一些新的領(lǐng)域可能有大的發(fā)展，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，環(huán)境流體力學(xué)將會(huì)是一門更加精深、系統(tǒng)、全面的學(xué)科。力學(xué)家轉(zhuǎn)入與天文、地學(xué)、生命科學(xué)交叉的領(lǐng)域的勢(shì)頭會(huì)有所增強(qiáng)，并將受到鼓勵(lì)。

我國(guó)流體力學(xué)家曾對(duì)世界流體力學(xué)的發(fā)展做出過突出貢獻(xiàn)。在空氣動(dòng)力學(xué)方面是系統(tǒng)而杰出的。在湍流方面，為模式理論的建立和發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）力學(xué)中的交叉學(xué)科

由于生產(chǎn)的需要和科學(xué)的發(fā)展，力學(xué)中出現(xiàn)了許多交叉分支學(xué)科，它們是力學(xué)與其他學(xué)科交叉或力學(xué)內(nèi)部主要分支學(xué)科交叉的結(jié)果。它們可以被看成是力學(xué)中的尖兵、觸角，常常是很活躍的一部分，變化快、適應(yīng)性強(qiáng)，有的會(huì)逐步成長(zhǎng)，甚至獨(dú)立出去，像地球物理流體力學(xué)和宇宙氣體力學(xué)已經(jīng)做的那樣，又像生物力學(xué)在美國(guó)已經(jīng)衍生出生物醫(yī)學(xué)工程而獨(dú)立于其他工程學(xué)科那樣，有的則會(huì)再回到力學(xué)的主要分支學(xué)科中去。它們對(duì)推動(dòng)力學(xué)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，常常會(huì)有很好的作用。它們又像是苗圃，應(yīng)給予精心照料。

物理力學(xué)是我國(guó)力學(xué)家錢學(xué)森于1950年提出，而在1956年在中國(guó)實(shí)現(xiàn)的。提出這一學(xué)科后，既被不少人接受，也有不同看法。但對(duì)力學(xué)工作者來說這個(gè)名稱很確切，鮮明地說明它要達(dá)到的目的，即將物理中最新的研究成果，經(jīng)過力學(xué)家的必要改造，用以解決工程中急需解決而用別的辦法卻又很難解決的問題。他當(dāng)時(shí)所考慮的直接應(yīng)用是計(jì)算火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的氣動(dòng)力學(xué)問題。到今天，在固體力學(xué)和固體物

理，以及材料科學(xué)方面也提出了同樣的要求，提出要宏、細(xì)、微觀相結(jié)合，這正是物理力學(xué)的精髓。

爆炸力學(xué)既是固體力學(xué)與流體力學(xué)的結(jié)合，又是力學(xué)與凝聚態(tài)物理、等離子體物理、高壓物理、化學(xué)的結(jié)合。它是國(guó)內(nèi)于60年代提出的，在國(guó)內(nèi)外已產(chǎn)生較大影響，并且還有一批重要問題需要研究和解決。

我們?cè)谶@份報(bào)告里，還根據(jù)我國(guó)的具體情況和力學(xué)今后發(fā)展的趨勢(shì)，列入了生物力學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)與環(huán)境流體力學(xué)，它們突出了力學(xué)與生命現(xiàn)象、力學(xué)與地學(xué)相結(jié)合以及力學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展相結(jié)合這樣的重要趨勢(shì)。出于類似的原因，我們還列入了電磁流體和等離子體動(dòng)力學(xué)。在我國(guó)，這門學(xué)科被力學(xué)界用于發(fā)展宇宙氣體力學(xué)；高溫氣動(dòng)力學(xué)和等離子體工藝力學(xué)。

四、我國(guó)力學(xué)的發(fā)展與現(xiàn)狀、戰(zhàn)略目標(biāo)與措施

（一）我國(guó)力學(xué)的發(fā)展與現(xiàn)狀

力既然和人類生活及生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，在我國(guó)古代書籍中早就有關(guān)于力、內(nèi)力、構(gòu)件的承載能力等論述。東漢的鄭玄(公元127—200年)對(duì)“考工記·弘”的注釋中論述了力與變形成正比的關(guān)系，比西方胡克的發(fā)現(xiàn)早1500年。至于我國(guó)在高層建筑(高塔)、拱橋、金屬管射擊火器（西夏的銅炮）、火箭等方面都是居于當(dāng)時(shí)世界前列的，都很巧妙地應(yīng)用了力學(xué)原理。

解放前和解放初期，我國(guó)的力學(xué)教學(xué)和科研主要附在工程學(xué)科，如幾個(gè)著名大學(xué)的土木、機(jī)械、航空系；1926年著名力學(xué)家馮·卡門曾訪問過清華大學(xué)，后來介紹他的弟子在南昌為清華研究所建立了風(fēng)洞（1937年）；茅以升等在結(jié)構(gòu)力學(xué)方面已有很深造詣，等等。不過，還沒有專門培養(yǎng)力學(xué)專業(yè)人才的學(xué)校和專門研究力學(xué)的機(jī)構(gòu)。

新中國(guó)成立后不久，我國(guó)在中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所建立了力學(xué)研究室，在北京大學(xué)建立了數(shù)學(xué)力學(xué)系。1956年成立中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，在我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展十二年遠(yuǎn)景規(guī)劃中力學(xué)被正式列為一級(jí)學(xué)科，不久又設(shè)立了中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)，并相繼在高等學(xué)校中，設(shè)立了數(shù)學(xué)力學(xué)或工程力學(xué)系。在多數(shù)工業(yè)部門相繼成立了以力學(xué)研究為主的研究所或研究室。

最初展開研究的分支學(xué)科為彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)。力學(xué)研究所的成立和全國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃的制訂標(biāo)志著學(xué)科建設(shè)的一個(gè)重要時(shí)期，那時(shí)相繼開展了振動(dòng)及流固耦合振動(dòng)、地震工程力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、激波管技術(shù)、物理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、電磁流體和等離子體動(dòng)力學(xué)等分支學(xué)科的 14 研究，建立了相應(yīng)的研究室(組)，并著手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。同一時(shí)期，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)與水力學(xué)、泥沙動(dòng)力學(xué)得到新的發(fā)展，并在中國(guó)科學(xué)院和一些工業(yè)部門成立了巖土力學(xué)、滲流力學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。60年代，又創(chuàng)立了爆炸力學(xué)。從此我國(guó)的力學(xué)學(xué)科有了比較完備的學(xué)科體系，而且具有我國(guó)的特色，特別是物理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、爆炸力學(xué)在國(guó)際上也是最早或較早開展研究的學(xué)科。

那時(shí)，力學(xué)研究的重點(diǎn)主要圍繞航天技術(shù)，抗震工程，爆炸與抗爆工程，土建與水利建設(shè)，并取得一批重要的應(yīng)用性研究成果。并在國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展了計(jì)算力學(xué)。理論工作的成就主要有胡海昌的廣義變分原理，周培源領(lǐng)導(dǎo)的湍流和錢偉長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)的板殼大變形攝動(dòng)法。

60年代到70年代初國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流幾乎處于完全停頓狀態(tài)。國(guó)外早形成的斷裂力學(xué)直到1976年力學(xué)學(xué)會(huì)大力提倡之前，只有極少人熟悉。70年代初，經(jīng)國(guó)外學(xué)者引導(dǎo)，我國(guó)學(xué)者才分手研究星系的結(jié)構(gòu)和其他有關(guān)宇宙氣體力學(xué)的問題、孤立波理論，以及生物力學(xué)；并且重新開始探討本來我國(guó)科學(xué)家就有重要貢獻(xiàn)的奇異攝動(dòng)法，逐步打破了閉關(guān)自守的局面。

1978年全國(guó)力學(xué)規(guī)劃是我國(guó)力學(xué)學(xué)科建設(shè)的又一個(gè)重要的里程碑。力學(xué)再次被確認(rèn)是一級(jí)學(xué)科，它既是一門基礎(chǔ)科學(xué)又是一門應(yīng)用面極廣的技術(shù)科學(xué)，是許多工程技術(shù)與一些其他自然科學(xué)的基礎(chǔ)。過去已提出的分支學(xué)科外，一些新的重要的分支被列入規(guī)劃，其中包括斷裂力學(xué)、理性力學(xué)、流變學(xué)、生物力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、地球構(gòu)造動(dòng)力學(xué)和地球流體力學(xué)等。全國(guó)力學(xué)規(guī)劃提出了十四個(gè)重點(diǎn)課題，其中第一個(gè)和第二個(gè)就是材料的強(qiáng)度理論和湍流理論?，F(xiàn)在看來，這是十分具有遠(yuǎn)見的安排，代表了一種先進(jìn)的思想，符合當(dāng)代世界力學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)，也充分注意到了既要重視基礎(chǔ)研究也要重視它的廣泛應(yīng)用，提出了宏細(xì)微觀相結(jié)合的發(fā)展道路。這個(gè)規(guī)劃歷時(shí)一年，動(dòng)員了幾乎全國(guó)所有的力量。

從此我國(guó)力學(xué)學(xué)科門類相當(dāng)齊全，趕上了世界發(fā)展的格局。一些新的分支學(xué)科得到迅速發(fā)展，國(guó)際交流增加了，我國(guó)學(xué)者走上國(guó)際舞臺(tái)。我國(guó)在泥沙運(yùn)動(dòng)方面的工作是先進(jìn)的，在計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)、實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)、斷裂力學(xué)和爆炸力學(xué)等研究的某些方面是有特色的。我國(guó)在材料力學(xué)性質(zhì)、斷裂與損傷研究方面有了較好的開端，在力學(xué)與天文、地學(xué)、生物結(jié)合方面前進(jìn)了一步，此外力學(xué)也進(jìn)入了一些新的工程應(yīng)用領(lǐng)域，如海洋工程、環(huán)境工程、反應(yīng)堆工程。

從那時(shí)以來，力學(xué)界的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流也很活躍，并在國(guó)際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)占有一席之地，在取得上述成就的同時(shí)，應(yīng)該指出，雖然在個(gè)別點(diǎn)上，我們的工作不亞于甚至超過國(guó)外，但是就總體及影響的深遠(yuǎn)程度來說，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距還不小，對(duì)此需要有充分的認(rèn)識(shí)。同樣是一級(jí)學(xué)科，力學(xué)得到的重視，遠(yuǎn)不如其他的一級(jí)學(xué)科。因此這些年來，物質(zhì)投入極其有限，有如九牛中之一毛，經(jīng)費(fèi)來源既少又沒有基本的保證，以至形成目前設(shè)備落后無力更新，而且新生力量十分匱乏的狀況。力學(xué)的領(lǐng)域本來是十分廣泛的，可以做出許多有益社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)；但在我國(guó)，由于體制與習(xí)慣上的原因，部門之間、專業(yè)之間、行業(yè)之間壁壘森嚴(yán)，自成體系，互不溝通，已經(jīng)達(dá)到十分嚴(yán)重的地步，嚴(yán)重地約束了力學(xué)的發(fā)展，研究力量分散，低水平，重復(fù)勞動(dòng)，故步自封的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，學(xué)術(shù)交流很難開展，甚至有些重要而有前途的研究領(lǐng)域，力學(xué)家應(yīng)該參加卻又無法介入。這些現(xiàn)象也同樣存在于力學(xué)界內(nèi)部。上述種種嚴(yán)重阻礙力學(xué)發(fā)展的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的重視，采取切實(shí)措施，妥善解決問題。

（二）戰(zhàn)略目標(biāo)與措施

我們?cè)谶@里提出近一二十年力學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，目標(biāo)的提出基于以下考慮。

１）力學(xué)將作為一級(jí)學(xué)科得到全面深入和規(guī)模適當(dāng)?shù)陌l(fā)展，基礎(chǔ)研究與具有重大應(yīng)用前景的應(yīng)用研究要均衡地得到發(fā)展，并將它們列入自然科學(xué)基金支持的項(xiàng)目以內(nèi)。國(guó)家已另有安排的項(xiàng)目，如８６３、超級(jí)８６３等以及國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)以外的國(guó)家部門專項(xiàng)支持的力學(xué)的應(yīng)用不列入基金委自身支持的項(xiàng)目。列入的項(xiàng)目要精選，并保證超前性研究項(xiàng)目占有恰當(dāng)比例，整個(gè)安排要符合穩(wěn)住一頭的要求。

所謂“均衡”，指基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究投入的恰當(dāng)比例，在國(guó)家自然科學(xué)基金委范圍內(nèi)，建議這個(gè)比例大體上以4:6為宜。

這里所說的“力學(xué)的應(yīng)用”是指應(yīng)用目標(biāo)明確，但方法上已成熟或科學(xué)上無新意的工作。

２）基金委的資助仍將分為兩類，即面上課題以及重大和重點(diǎn)項(xiàng)目（課題），這里所設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)只涉及后者，而面上的自由選題不受此限制，但其資助原則可供參考。

３）這個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)是為整個(gè)基金委的，而不是為基金委內(nèi)哪一個(gè)科學(xué)部。現(xiàn)在安排的力學(xué)研究項(xiàng)目實(shí)際屬兩個(gè)科學(xué)部分管，因此兩個(gè)科學(xué)部的溝通是前提之一。進(jìn)一步說，因?yàn)楫?dāng)代力學(xué)的研究實(shí)際上涉及基金委所有科學(xué)部，因此，基金委內(nèi)部相互暢通、聯(lián)合、協(xié)調(diào)是必要的前提。在我國(guó)現(xiàn)有基礎(chǔ)上，充分考慮到我國(guó)情況和國(guó)際上的趨勢(shì)，我們認(rèn)為，中、近期的戰(zhàn)略目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是：前五年先設(shè)立兩個(gè)重大項(xiàng)目，分別支持湍流(流體力學(xué))和材料變形與損傷的宏、細(xì)、微觀機(jī)理(固體力學(xué)、物理力學(xué)、材料變形與損傷科學(xué))，后者要側(cè)重發(fā)展觀察與測(cè)量技術(shù)和保證試驗(yàn)材料的供應(yīng)。后五年建議增設(shè)另兩個(gè)重大項(xiàng)目，分別支持生物力學(xué)和有關(guān)保證社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的力學(xué)課題。

近、中期內(nèi)每個(gè)五年內(nèi)要支持不少于30個(gè)重點(diǎn)課題。近期可優(yōu)先考慮：高速空氣動(dòng)力學(xué)中的前沿課題；一些有獨(dú)特現(xiàn)象未得到解釋又有很強(qiáng)應(yīng)用背景的課題，如交叉學(xué)科(爆炸力學(xué)、巖土力學(xué)等)中，有關(guān)動(dòng)態(tài)條件下松散或多孔介質(zhì)變形、破壞與流體滲流的耦合運(yùn)動(dòng)規(guī)律；固體力學(xué)中材料加工與制造中前沿性工藝力學(xué)問題的研究；自然與工業(yè)災(zāi)害中的前沿性力學(xué)問題以及能源、環(huán)境、交通及大型機(jī)械裝備中的關(guān)鍵力學(xué)問題等。

與此同時(shí)，建議成立一個(gè)力學(xué)史研究組，在三年內(nèi)，寫出近百年力學(xué)史，作為向大眾宣傳力學(xué)和為力學(xué)界選擇中、長(zhǎng)期課題的一項(xiàng)先行工作，以利于從根本上扭轉(zhuǎn)力學(xué)學(xué)科當(dāng)前所處的困難局面。建議以中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室為依托，設(shè)立經(jīng)常性的學(xué)術(shù)討論會(huì)，并把力學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略納入討論內(nèi)容。這樣的討論會(huì)應(yīng)邀請(qǐng)相鄰學(xué)科的專家和工業(yè)界人士參加。

總之，我們的戰(zhàn)略目標(biāo)是在今后15年左右，使我國(guó)力學(xué)研究在主要領(lǐng)域內(nèi)走上國(guó)際前沿，其標(biāo)志不限于論文數(shù)量，而在于發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，建立新理論，在于能提供具有盡可能廣泛而先進(jìn)的應(yīng)用價(jià)值的研究成果。

為此，我們認(rèn)為以下措施是必要的：

１）提高高等學(xué)校中力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，在條件較好的大學(xué)加強(qiáng)高級(jí)科研人才的培養(yǎng)。

２）創(chuàng)造條件以增加國(guó)際交流，吸收在國(guó)外工作的華人或外國(guó)人到中國(guó)從事合作研究。

３）會(huì)同國(guó)家有關(guān)部門建立研究基地，迅速扭轉(zhuǎn)對(duì)力學(xué)投入長(zhǎng)期不足以致嚴(yán)重影響其發(fā)展的局勢(shì)。這里指的是提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件，高性能的計(jì)算機(jī)，先進(jìn)的信息系統(tǒng)，充足的圖書期刊與足夠好的工作與生活條件。

４）會(huì)同力學(xué)學(xué)會(huì)，采取主動(dòng)措施逐步打通學(xué)科間的壁壘，擴(kuò)大視野，改變力學(xué)界比較封閉的局面，進(jìn)一步走向開放。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看力學(xué)界不僅要與工業(yè)界建立密切關(guān)系，而且要更多地介入與參與天、地、生，數(shù)理界的項(xiàng)目，擴(kuò)大合作范圍。力學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位

力學(xué)是研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。自然界物質(zhì)有多種層次，從宇觀的宇宙體系、宏觀的天體和常規(guī)物體，細(xì)觀的顆粒、纖維、晶體，到微觀的分子、原子、基本粒子。通常理解的力學(xué)以研究天然的或人工的宏觀對(duì)象為主。但由于學(xué)科的互相滲透，有時(shí)也涉及宇觀或細(xì)觀甚至微觀各層次中的對(duì)象以及有關(guān)的規(guī)律。機(jī)械運(yùn)動(dòng)亦即力學(xué)運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)在時(shí)間、空間中的位置變化，它是物質(zhì)在時(shí)間、空間中的位置變化，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的其他形式還有熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、原子及其內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)和化學(xué)運(yùn)動(dòng)等。機(jī)械運(yùn)動(dòng)并不能脫離其他運(yùn)動(dòng)形式獨(dú)立存在，只是在研究力學(xué)問題時(shí)突出地考慮機(jī)械運(yùn)動(dòng)這種形式罷了；如果其他運(yùn)動(dòng)形式對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)有較大影響，或者需要考慮它們之間的相互作用，便會(huì)在力學(xué)同其他學(xué)科之間形成交叉學(xué)科或邊緣學(xué)科。力是物質(zhì)間的可以說是力和運(yùn)動(dòng)的科學(xué)。

1.1 力學(xué)發(fā)展的回顧

力學(xué)的發(fā)展始終是和人類的生產(chǎn)活動(dòng)緊密結(jié)合的，3000多年前的墨經(jīng)上就有簡(jiǎn)單的杠桿原理。在西方，古希臘的阿基米德對(duì)靜力學(xué)就有了一些系統(tǒng)的論述。這都與當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)水平相適應(yīng)。

17世紀(jì)初，歐洲資本主義萌芽，科學(xué)掙脫神學(xué)的束縛而開始復(fù)蘇。伽利略是進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的先驅(qū)，提出了加速度的概念和慣性原理。開普勒根據(jù)天文觀測(cè)資料總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。牛頓繼承和發(fā)揚(yáng)了前人的成果，提出了物體運(yùn)動(dòng)三定律和萬有引力定律?？梢?，至牛頓時(shí)代，力學(xué)形成了一門科學(xué)，同時(shí)推動(dòng)了微積分的發(fā)展，其后，隨著歐洲逐步工業(yè)化，力學(xué)得到了很大的發(fā)展。上個(gè)世紀(jì)，力學(xué)已經(jīng)有了不少分支。例如與水利及城市給排水建設(shè)有關(guān)的水力學(xué)，與建筑、橋梁、道路等有關(guān)的材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，與軍事有關(guān)的彈道學(xué)，以及理論性較強(qiáng)的理想流體力學(xué)，分析力學(xué)和彈性力學(xué)。與此同時(shí)，力學(xué)成了物理學(xué)的重要組成部分，并促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。

力學(xué)的大發(fā)展開始于本世紀(jì)初。最突出的成就是流體力學(xué)中邊界層理論的提出。上個(gè)世紀(jì)水力學(xué)和理想流體力學(xué)得到了很大發(fā)展，前者緊密地結(jié)合工程實(shí)際，但含有不少經(jīng)驗(yàn)成分； 而后者理論很完美，但不能計(jì)算物體在真實(shí)流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的力。德國(guó)的普朗特(L.Prandtl)通過實(shí)驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)流體的粘性在緊靠物體表面的一薄層中不能忽略，但在離物體稍遠(yuǎn)處則完全可以忽略。根據(jù)這一思想，他提出了邊界層理論，圓滿地解決了在計(jì)算物體所受阻力和升力中所遇到的疑難問題，正是在這個(gè)基礎(chǔ)上，誕生了現(xiàn)代流體力學(xué)。有意思的是這種“邊界層”的現(xiàn)象后來發(fā)現(xiàn)在很多其他領(lǐng)域中也存在，同樣可以應(yīng)用普朗特的思想解決問題。同時(shí)這也促成了應(yīng)用數(shù)學(xué)中十分有用的“漸近匹配法”的發(fā)展。

力學(xué)的飛速發(fā)展是伴隨著第一次大戰(zhàn)后航空工業(yè)的發(fā)展而進(jìn)行的。盡管當(dāng)時(shí)幾乎所有的大生產(chǎn)部門都依賴于力學(xué)理論的指導(dǎo)，但只有航空工業(yè)對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)提出的輕、快、安全的高難度要求，才使得航空工業(yè)離開了力學(xué)寸步難行，從而極大地推動(dòng)了空氣動(dòng)力學(xué)，固體力學(xué)中的板、殼理論，結(jié)構(gòu)分析，塑性力學(xué)，疲勞理論的發(fā)展，而反過來，力學(xué)一旦形成一門科學(xué)，就會(huì)為完善本身學(xué)科的要求出發(fā)而提出眾多基礎(chǔ)問題。這些基礎(chǔ)研究的儲(chǔ)備，又大大縮短了解決實(shí)際問題的時(shí)間。從低速飛行到高速飛行的發(fā)展，就是一個(gè)極好的例子，一方面可壓縮流體力學(xué)的研究是不可壓流體力學(xué)的自然延伸； 而另一方面，以普朗特、馮·卡門(T.von Karman)、錢學(xué)森為代表的應(yīng)用力學(xué)學(xué)派開創(chuàng)了一條工程和力學(xué)相結(jié)合的道路。他們先后提出和圍繞“聲障”和“熱障”問題，展開了系統(tǒng)的研究，奠定了高速空氣動(dòng)力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，從而也為超聲速飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈的研制、設(shè)計(jì)和制造賦予嚴(yán)密和完整的基礎(chǔ)，人們從此進(jìn)入了噴氣技術(shù)的時(shí)代，形成了今天的大規(guī)模的航空、航天產(chǎn)業(yè)。航天技術(shù)中一系列問題的解決，形成了高溫空氣動(dòng)力學(xué)、稀薄氣體力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、物理力學(xué)以及斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)等一大批新興力學(xué)學(xué)科。由于這些學(xué)科所取得的成就又被進(jìn)一步廣泛地應(yīng)用于民用工業(yè)，促進(jìn)了民用工業(yè)的發(fā)展，例如化學(xué)流體力學(xué)對(duì)化工、冶金，斷裂力學(xué)對(duì)機(jī)械、交通和建筑等。力學(xué)與工程緊密結(jié)合的傾向也在其他工程部門的迅速發(fā)展中得到反映，如與水利、采礦、高層建筑、金屬加工、造船等工業(yè)結(jié)合，促進(jìn)了土力學(xué)、巖石力學(xué)、塑性力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)等的發(fā)展。原子彈聚爆方案和引爆技術(shù)的提出歸功于流體力學(xué)中的沖擊波理論與量綱分析的運(yùn)用。核武器的研制和發(fā)展，則與爆炸力學(xué)的形成和發(fā)展緊密相聯(lián)?；瘜W(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展有賴于非牛頓流、多相流的力學(xué)研究，等等。上述情況充分說明力學(xué)與工程相結(jié)合的超前研究為新產(chǎn)業(yè)的形 20 成起著奠基和催生的作用。

20世紀(jì)下半葉、航天任務(wù)基本實(shí)現(xiàn)以后，力學(xué)家開始轉(zhuǎn)向新的力學(xué)生長(zhǎng)點(diǎn)，特別是在天、地、生方面取得豐碩成果。結(jié)合天體現(xiàn)象的研究，用磁流體力學(xué)研究太陽風(fēng)的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，用流體力學(xué)結(jié)合恒星動(dòng)力學(xué)解釋星系螺旋結(jié)構(gòu)，用相對(duì)論流體力學(xué)研究星系的演化等取得了成果。力學(xué)家研究了生物的形態(tài)和組織，建立了生物力學(xué)，從而在定量生理學(xué)、臨床診斷和檢測(cè)分析、人工器官的設(shè)計(jì)和制造等方面取得成就，并業(yè)已形成一門新的生物醫(yī)學(xué)工程。力學(xué)向地球科學(xué)滲透，在板塊動(dòng)力學(xué)、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、地震機(jī)制與預(yù)報(bào)及與之有關(guān)的反演等方面取得進(jìn)展，并進(jìn)一步推動(dòng)巖石力學(xué)的研究。

以上我們著重談了力學(xué)與生產(chǎn)的關(guān)系?，F(xiàn)在我們?cè)賮砜纯戳W(xué)與整個(gè)科學(xué)的關(guān)系。

力學(xué)原是物理學(xué)的一個(gè)分支。物理科學(xué)的建立是從力學(xué)開始的。在物理科學(xué)中，人們?cè)眉兇饬W(xué)理論解釋機(jī)械運(yùn)動(dòng)以外的各種形式的運(yùn)動(dòng)，如熱、電磁、光、分子和原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)等。當(dāng)物理學(xué)擺脫了這種機(jī)械唯物主義的自然觀而獲得健康發(fā)展時(shí)，力學(xué)則在工程技術(shù)的推動(dòng)下按自身邏輯進(jìn)一步演化，逐步從物理學(xué)中獨(dú)立出來。由于各種運(yùn)動(dòng)形態(tài)往往同時(shí)出現(xiàn)，宏觀運(yùn)動(dòng)與微觀運(yùn)動(dòng)又有內(nèi)在聯(lián)系，力學(xué)與物理學(xué)存在著特殊的親緣關(guān)系，許多概念、方法和理論都有不少相似之處。力學(xué)與數(shù)學(xué)是整個(gè)自然科學(xué)中發(fā)展得最早的兩個(gè)學(xué)科，他們?cè)诎l(fā)展中始終相互推動(dòng)，相互促進(jìn)，這種緊密的聯(lián)系特別表現(xiàn)在力學(xué)理論和微分方程理論的同步發(fā)展方面，本世紀(jì)內(nèi)形成的應(yīng)用數(shù)學(xué)則在很大程度上是力學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)合的交叉學(xué)科。應(yīng)當(dāng)指出力學(xué)有一個(gè)重要特點(diǎn)是有別于數(shù)學(xué)的，它和物理一樣，還需要實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，任何一種力學(xué)模型和理論總是源出于實(shí)際現(xiàn)象，并在實(shí)踐和應(yīng)用中受到檢驗(yàn)。力學(xué)的發(fā)展相對(duì)于其他學(xué)科有一定的“超前性”，不少在力學(xué)中提出的規(guī)律、理論和方法，后來發(fā)現(xiàn)在其他領(lǐng)域中同樣有效。

為說明力學(xué)與其他科學(xué)的關(guān)系，應(yīng)該提到本世紀(jì)在對(duì)非線性力學(xué)現(xiàn)象中所取得的突出成就，它們對(duì)當(dāng)前非線性科學(xué)的興起起到先驅(qū)和核心的作用。例如，經(jīng)典力學(xué)在上個(gè)世紀(jì)就提出的關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的理論，不僅在第二次世界大戰(zhàn)中，被引用到自動(dòng)控制理論中，大大縮短了其理論的形成過程；而且這一理論在當(dāng)前十分熱門的混沌理論中又得到了應(yīng)用。本世紀(jì)初在天體力學(xué)中發(fā)展起來的攝 21 動(dòng)法，為近代非線性科學(xué)中的分岔理論及各種系統(tǒng)的非線性振動(dòng)理論提供了分析的手段，而兩個(gè)世紀(jì)前在固體力學(xué)中提出的壓桿失穩(wěn)理論，則是分岔現(xiàn)象的第一個(gè)科學(xué)例子。上個(gè)世紀(jì)末觀察到的水中的孤立波，是非線性科學(xué)中孤立子理論的先驅(qū)。為此提出的KdV方程，至今仍是孤立子理論的典型方程之一，而孤立子理論推動(dòng)了光學(xué)中相應(yīng)理論的發(fā)展，且成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代光通信技術(shù)的關(guān)鍵。60年代由氣象學(xué)中提出的流體力學(xué)問題，開創(chuàng)了混沌學(xué)的研究，從根本上改變了經(jīng)典物理中確定性的觀點(diǎn)，也深深地影響了人們的自然觀，而被認(rèn)為是20世紀(jì)科學(xué)最偉大發(fā)現(xiàn)之一。

還應(yīng)該提一提科學(xué)計(jì)算的問題，由于大型、復(fù)雜建筑物如摩天大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，早在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，力學(xué)工作者就提出了若干種分析大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)物的計(jì)算方法。電子計(jì)算機(jī)的問世，大大促進(jìn)了這方面的發(fā)展，改變了原來的思路。在50年代，即已出現(xiàn)了后來被稱為有限元法的思想并迅速被推廣到力學(xué)的各個(gè)分支及其他科學(xué)領(lǐng)域。而航空航天技術(shù)中流場(chǎng)計(jì)算以及原子彈、氫彈引爆過程和爆炸效應(yīng)的計(jì)算需要，又大大促進(jìn)有限差分法的發(fā)展。為了適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及流場(chǎng)等大型計(jì)算，提出了各種網(wǎng)格劃分、分區(qū)計(jì)算、分裂算子、并行計(jì)算等方法?？梢院敛豢浯蟮卣f，力學(xué)計(jì)算的需要是現(xiàn)代計(jì)算科學(xué)的最有力的推動(dòng)力之一。電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后的首批重要科學(xué)和工程計(jì)算中，力學(xué)問題占了相當(dāng)大的比重。

以上我們強(qiáng)調(diào)了由于人們能直接感知的只是宏觀事物，因此不少科學(xué)中的普遍規(guī)律（指在各學(xué)科中有共性的）往往先在力學(xué)現(xiàn)象中被發(fā)現(xiàn)和研究，然后滲透到其他學(xué)科并得到更大發(fā)展。同時(shí)我們也應(yīng)該看到，力學(xué)的發(fā)展也從其他學(xué)科分支中借用或引用了不少成果。例如現(xiàn)代航天技術(shù)中的高速高溫氣流往往伴有復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，不用物理、化學(xué)的知識(shí)是不行的。近代力學(xué)的多種實(shí)驗(yàn)手段是建立在近代光學(xué)、電子學(xué)及計(jì)算機(jī)等學(xué)科的基礎(chǔ)上而不斷發(fā)展的。又如量子力學(xué)的發(fā)展，大大促進(jìn)了數(shù)學(xué)物理方法的發(fā)展，力學(xué)從中也受益不小。因此，力學(xué)工作者也應(yīng)密切注視其他學(xué)科的發(fā)展，從中吸取新思想、新理論及新方法。

力學(xué)發(fā)展的歷史充分說明：力學(xué)同物理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科一樣，是一門基礎(chǔ)科學(xué)，它所闡明的規(guī)律帶有普遍的性質(zhì)；力學(xué)又是一門技術(shù)科學(xué)，它是許多工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)，又在廣泛的應(yīng)用過程中不斷得到發(fā)展。力學(xué)既是基礎(chǔ)科學(xué)又是技術(shù)科學(xué)這種二重性使力學(xué)家感到自豪，他們?yōu)闇贤ㄈ祟愓J(rèn)識(shí)自然和改造自然兩個(gè) 22 方面作出了貢獻(xiàn)。

1.2 我國(guó)力學(xué)研究的狀況

中國(guó)的力學(xué)家在近代力學(xué)的發(fā)展中曾經(jīng)作出過卓越的貢獻(xiàn)，作為應(yīng)用力學(xué)學(xué)派的代表人物，錢學(xué)森對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展起了重要作用，推動(dòng)了航空、航天技術(shù)的發(fā)展，他給出了亞聲速流動(dòng)的卡門-錢學(xué)森近似，對(duì)高速飛行體的表面加熱機(jī)制提供了流體力學(xué)分析，他還提出飛機(jī)薄殼結(jié)構(gòu)非線性屈曲失穩(wěn)的理論，他在火箭與航天領(lǐng)域提出了若干重要概念，如提出并實(shí)現(xiàn)了火箭助推起飛裝置，提出了火箭旅客飛機(jī)、核火箭、噴氣式航天飛機(jī)等概念的設(shè)想。郭永懷和錢學(xué)森合作在跨聲速流動(dòng)問題中提出了判斷激波是否出現(xiàn)的上臨界馬赫數(shù)的概念。郭永懷又將邊界層方法同變形坐標(biāo)法結(jié)合起來形成有名的PLK方法，發(fā)展了奇異攝動(dòng)理論。周培源堅(jiān)持研究湍流理論這個(gè)基礎(chǔ)難題達(dá)半個(gè)世紀(jì)之久，奠定了國(guó)際上稱為“湍流模式理論”的基礎(chǔ)，也被譽(yù)為“現(xiàn)代湍流數(shù)值計(jì)算的奠基性工作”。錢偉長(zhǎng)提出板殼統(tǒng)一內(nèi)稟理論，并提出了求解薄板大撓度問題的攝動(dòng)解法。這里也應(yīng)提到華裔科學(xué)家的貢獻(xiàn)。林家翹發(fā)展了流體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論，提出湍流相似譜的普遍理論，并且創(chuàng)立星系螺旋結(jié)構(gòu)的密度波理論，促進(jìn)了星系動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。馮元楨開創(chuàng)了生物力學(xué)，在肌肉的力學(xué)性質(zhì)、微循環(huán)理論和肺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析等方面都做了開創(chuàng)性工作，為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)工程的出現(xiàn)作出卓越貢獻(xiàn)。

建國(guó)后不久，我國(guó)在中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)所建立了力學(xué)研究室，在北京大學(xué)建立了數(shù)學(xué)力學(xué)系。1956年成立中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，在我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展十二年遠(yuǎn)景規(guī)劃中力學(xué)被正式列為一級(jí)學(xué)科，不久又創(chuàng)建了中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)，并相繼在高等學(xué)校中，設(shè)立了數(shù)學(xué)力學(xué)或工程力學(xué)系。在多數(shù)工業(yè)部門成立了以力學(xué)研究為主的研究所或研究室。最初展開研究的分支學(xué)科為彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)。力學(xué)研究所的成立和全國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃的制訂標(biāo)志著學(xué)科建設(shè)的一個(gè)重要時(shí)期，那時(shí)相繼開展了振動(dòng)及流固耦合振動(dòng)、地震工程力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、激波管技術(shù)、物理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、電磁流體和等離子體動(dòng)力學(xué)等分支學(xué)科的研究，建立了相應(yīng)的研究室（組），并著手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。同一時(shí)期，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)與水力學(xué)、泥沙動(dòng)力學(xué)得到新的發(fā)展，并在中國(guó)科學(xué) 23 院和一些工業(yè)部門成立了巖土力學(xué)、滲流力學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。60年代，又創(chuàng)立了爆炸力學(xué)。從此我國(guó)的力學(xué)學(xué)科有了比較完備的學(xué)科體系，而且具有我國(guó)的特色，特別是物理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、爆炸力學(xué)在國(guó)際上也是最早或較早的開展研究的學(xué)科。

那時(shí)，力學(xué)研究的重點(diǎn)主要圍繞航天技術(shù)、抗震工程、爆炸與抗爆工程、土建與水利建設(shè)，并取得一批重要的應(yīng)用性研究成果。我們?cè)趪?guó)內(nèi)自行研制的計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展了計(jì)算力學(xué)。理論工作的成就主要有錢學(xué)森的工程控制論、周培源領(lǐng)導(dǎo)的湍流、錢偉長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)的板殼大變形攝動(dòng)法和胡海昌的廣義變分原理。

本世紀(jì)60年代至70年代初，國(guó)內(nèi)、國(guó)外的學(xué)術(shù)交流幾乎處于完全停頓狀態(tài)。國(guó)外早已形成的斷裂力學(xué)直到1976年力學(xué)學(xué)會(huì)大力提倡之前，只有極少人熟悉。70年代初，經(jīng)國(guó)外學(xué)者引導(dǎo)，我國(guó)學(xué)者才著手研究星系的結(jié)構(gòu)和其他有關(guān)宇宙氣體力學(xué)的問題、孤立波理論和生物力學(xué)，并重新開始探討本來我國(guó)科學(xué)家就有重要貢獻(xiàn)的奇異攝動(dòng)法，逐步打破了閉關(guān)自守的局面。

1978年全國(guó)力學(xué)規(guī)劃是我國(guó)力學(xué)學(xué)科建設(shè)的又一個(gè)重要的里程碑。力學(xué)再次被確認(rèn)是一級(jí)學(xué)科，它既是一門基礎(chǔ)科學(xué)又是一門應(yīng)用極廣的技術(shù)科學(xué)，是許多工程技術(shù)與一些其他自然科學(xué)的基礎(chǔ)。除過去已提出的分支學(xué)科外，一些新的重要的分支被列入規(guī)劃，其中包括斷裂力學(xué)、理性力學(xué)、流變學(xué)、生物力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、地球構(gòu)造動(dòng)力學(xué)、地球流體力學(xué)等。全國(guó)力學(xué)規(guī)劃提出了14個(gè)重點(diǎn)課題，其中第1和第2個(gè)就是材料的強(qiáng)度理論和湍流理論。應(yīng)當(dāng)說這樣的安排代表了當(dāng)時(shí)的先進(jìn)的思想，后來的實(shí)踐充分說明它是十分有遠(yuǎn)見的，符合當(dāng)代力學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)。規(guī)劃也充分注意到了既要重視基礎(chǔ)研究也要重視廣泛的應(yīng)用研究，提出了宏、細(xì)、微觀相結(jié)合的發(fā)展道路。這個(gè)規(guī)劃歷時(shí)一年，動(dòng)員了幾乎全國(guó)所有的力量。

從此我國(guó)力學(xué)學(xué)科門類相當(dāng)齊全，趕上了世界發(fā)展的格局。一些新的分支學(xué)科得到迅速發(fā)展，國(guó)際交流增加了，我國(guó)新一代的學(xué)者走上國(guó)際舞臺(tái)。我國(guó)在泥沙運(yùn)動(dòng)方面的工作是先進(jìn)的，在計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)，計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)，實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)，斷裂力學(xué)，爆炸力學(xué)等研究的某些方面是有特色的。我國(guó)在材料力學(xué)性質(zhì)，斷裂與損傷研究方面有了較好的開端，在力學(xué)與天文，地學(xué)，生物結(jié)合方面都有所前進(jìn)，此外力學(xué)也進(jìn)入了一些新的工作應(yīng)用領(lǐng)域，如海洋工程，環(huán)境工程，反 24 應(yīng)堆工程。

從那時(shí)以來，力學(xué)界的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流變得很活躍，在國(guó)際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)占有一席之地，在取得上述成就的同時(shí)，應(yīng)該指出，雖然在個(gè)別點(diǎn)上，我們的工作不亞于甚至超過國(guó)外，但是就總體及影響的深遠(yuǎn)程度來說，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距還不小，對(duì)此需要有充分的認(rèn)識(shí)。同樣是一級(jí)學(xué)科，力學(xué)得到的重視不如其他的一級(jí)學(xué)科。這些年來，物質(zhì)投入不足，新生力量匱乏，嚴(yán)重約束了力學(xué)的發(fā)展，造成力量難于集中、高水平成果較少，學(xué)科間的交流不暢，這些嚴(yán)重阻礙力學(xué)發(fā)展的因素應(yīng)當(dāng)引起重視。

1.3 力學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和重要方向

從前面對(duì)力學(xué)發(fā)展過程的回顧可以清楚地看到，力學(xué)是隨著人類認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象和解決工程技術(shù)問題的需要而發(fā)展起來的；力學(xué)又的確對(duì)認(rèn)識(shí)自然和解決工程技術(shù)問題起著極為重要甚至是關(guān)鍵的作用。

當(dāng)前，人類面臨一系列重大問題需要解決，其中有些問題對(duì)于我國(guó)說來更顯緊迫，諸如：糧食不足，水、土資源短缺，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，能源短缺、利用效率低，交通運(yùn)輸緊張，氣象和地震等自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)及防治等，繼續(xù)不斷提出新的力學(xué)問題，有賴于力學(xué)的新發(fā)展去解決。在許多重要高技術(shù)領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平差距日益增大，同樣需要力學(xué)界作出努力。

我國(guó)人均耕地面積較小，水源不足，水土流失嚴(yán)重，工業(yè)發(fā)展不注意生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，這方面存在眾多力學(xué)問題要求解決。影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵因素是體液的輸送，闡明水自根到葉而糖份從葉到全身的輸運(yùn)機(jī)制，及各部分在生長(zhǎng)各階段對(duì)液體的需要，對(duì)內(nèi)因和外因各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié)，可以達(dá)到消耗最少而收獲最多的目的。需要把植物和它生長(zhǎng)的環(huán)境，即土壤、空氣和陽光看作一個(gè)系統(tǒng)，統(tǒng)一研究這一系統(tǒng)的質(zhì)量和能量的轉(zhuǎn)換和傳輸，有助于改善區(qū)域種植的管理和發(fā)展。要加強(qiáng)對(duì)水源、土壤和空氣中污染物質(zhì)輸運(yùn)及對(duì)污染源控制的規(guī)律的研究。要研究植物在一般和特殊環(huán)境下的強(qiáng)度。如果我們能作好以上幾項(xiàng)研究，可以設(shè)想在不久的將來我們將會(huì)有一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)、健康的綠色產(chǎn)業(yè)(包括綠色農(nóng)業(yè)和綠色工業(yè))和生態(tài)環(huán)境，既提供我們足夠的農(nóng)產(chǎn)品，也為我們創(chuàng)造一個(gè)衛(wèi)生 25 和優(yōu)美的生存環(huán)境。

解決能源危機(jī)的根本途徑是尋求和開發(fā)干凈的再生能源，并應(yīng)千方百計(jì)地降低能耗，包括可控?zé)岷朔磻?yīng)、太陽能、地?zé)?、生物質(zhì)能、風(fēng)能、潮汐能等。在煤的清潔燃燒和利用，可控?zé)岷朔磻?yīng)作為未來能源的工業(yè)化等主要領(lǐng)域里，力學(xué)特別是流體力學(xué)可以大有作為。開發(fā)太陽能和地?zé)岬囊粋€(gè)關(guān)鍵是提高集熱、隔熱材料性能和循環(huán)系統(tǒng)的傳熱、傳質(zhì)性能，研究生物發(fā)酵，氣化中的反應(yīng)、擴(kuò)散及氣化過程是加速實(shí)現(xiàn)開發(fā)生物質(zhì)能的中心課題，建筑行業(yè)中需要高效的保溫材料和傳熱系統(tǒng)，其中也存在諸多力學(xué)問題。

近年來，復(fù)合材料(包括陶瓷、聚合物和金屬)、納米材料、功能材料等新型工程材料不斷被開發(fā)出來。材料的合成和制備或材料的變形、破壞、壽命等性能涉及眾多的宏觀與細(xì)觀的力學(xué)過程及其與熱學(xué)，甚至還與電學(xué)過程相結(jié)合的研究課題，這里需要力學(xué)界提出創(chuàng)新的概念，以最終達(dá)到設(shè)計(jì)新型優(yōu)質(zhì)材料并且提出新的加工制造方案。

交通運(yùn)輸是阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的一大“瓶頸”，為在短期內(nèi)趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，急需研制和建設(shè)大型超聲速客機(jī)、高速列車、新型船艦及水面效應(yīng)飛行器、高速公路、大型橋梁和隧道等。這些大型工程中存在一系列流體力學(xué)、固體力學(xué)及流固耦合的問題，需要新構(gòu)思和新途徑，提出科學(xué)和優(yōu)化的設(shè)計(jì)和制作方案。

我國(guó)地域遼闊，每年自然災(zāi)害頻發(fā)，為了改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)，了解地震發(fā)生機(jī)制，掌握泥沙和風(fēng)沙遷移、土壤侵蝕以及泥石流和滑坡等的規(guī)律，需要針對(duì)氣象與地學(xué)特點(diǎn)，推動(dòng)力學(xué)與大氣和海洋科學(xué)以及與地學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合，構(gòu)筑新的模型和理論。

力學(xué)與高技術(shù)的發(fā)展始終緊密相連，過去力學(xué)研究在發(fā)展以兩彈為代表的尖端技術(shù)中發(fā)揮了極其重要的作用。當(dāng)前，在發(fā)展高性能飛機(jī)、高能束流武器、動(dòng)能武器、微重力科學(xué)技術(shù)、微型機(jī)械、超聲速燃燒技術(shù)、空間垃圾的防治等，力學(xué)仍要發(fā)揮舉足輕重的作用。

隨著科學(xué)與社會(huì)的飛速進(jìn)步，各國(guó)政府均把提高人民健康和生活質(zhì)量提到前所未有的高度，在執(zhí)行這一光榮的歷史使命中，發(fā)展生物力學(xué)具有重要的意義。一方面這關(guān)系到前面談到的興建綠色產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)造衛(wèi)生而優(yōu)美的生存環(huán)境；另一方 26 面，可以直接服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程，為人類健康做出貢獻(xiàn)。

力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，在學(xué)科的發(fā)展中提出了一系列具有根本性和共性的問題。這些問題的研究和解決不只是為了解決當(dāng)前局部的工程技術(shù)問題，而是為了更全面徹底地解決眾多工程技術(shù)和自然科學(xué)中的根本問題，而且必將為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展創(chuàng)造條件。眾所周知，最突出和最普遍的兩大基礎(chǔ)難題是湍流機(jī)制以及固體的本構(gòu)關(guān)系和破壞機(jī)制。

絕大多數(shù)的流動(dòng)取湍流的形態(tài)，目前計(jì)算這類問題都帶有經(jīng)驗(yàn)的成分，方法帶有局限性和盲目性而缺乏預(yù)測(cè)能力，因?yàn)橥牧髦苯雨P(guān)系到航空、航天、水運(yùn)、天氣預(yù)報(bào)、海流預(yù)報(bào)、化學(xué)反應(yīng)器、水利、環(huán)境以至天體和宇宙中的流動(dòng)等等眾多領(lǐng)域，湍流研究的任何進(jìn)展都有全局意義，都會(huì)在廣闊范圍內(nèi)得到好處。近年來圍繞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的相干結(jié)構(gòu)展開了理論研究，直接數(shù)值模擬也有很大的進(jìn)展。確定性問題中混沌現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究給人們帶來新的啟迪，有可能從探討時(shí)空混沌的演化的角度推動(dòng)湍流研究的進(jìn)展。

固體材料的實(shí)際強(qiáng)度和目前的理論強(qiáng)度相差一至二個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)矛盾曾推動(dòng)位錯(cuò)、裂紋等重要物理、力學(xué)理論的建立，然而至今這個(gè)根本矛盾依然存在。需要應(yīng)用宏、細(xì)觀相結(jié)合的方法研究變形局部化、損傷乃至斷裂的演化機(jī)制，進(jìn)一步的問題是如何將不同性能和功能的材料配置在一起，形成多種物理和力學(xué)性能和功能的優(yōu)化組合，促成材料設(shè)計(jì)科學(xué)的形成與發(fā)展。同時(shí)，研究材料加工工藝過程中的力學(xué)機(jī)理，逐步達(dá)到運(yùn)用計(jì)算機(jī)精密控制材料制備和構(gòu)件精細(xì)加工制作的目的。

一般力學(xué)中的重要基礎(chǔ)問題是非線性動(dòng)力系統(tǒng)理論，它是目前方興未艾的非線性科學(xué)的重要組成部分，在分析運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、分岔、非線性振動(dòng)、混沌等方面對(duì)整個(gè)力學(xué)的發(fā)展以及其他很多學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生影響，也會(huì)推動(dòng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及機(jī)器人技術(shù)等的進(jìn)步。

學(xué)科的交叉與滲透對(duì)科學(xué)和技術(shù)的推動(dòng)起巨大的作用，如物理力學(xué)說明極端條件下的材料性質(zhì)及新材料設(shè)計(jì)原則；等離子體力學(xué)指導(dǎo)托卡馬克及說明天體現(xiàn)象；爆炸力學(xué)除了揭示材料和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形和破壞規(guī)律，一個(gè)新方向是研究松散或多孔介質(zhì)的動(dòng)態(tài)變形破壞和流動(dòng)耦合的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。展望21世紀(jì)，這種學(xué)科的交叉必將進(jìn)一步加強(qiáng)。這里特別要強(qiáng)調(diào)注意發(fā)展三個(gè)交叉領(lǐng)域，它們是力學(xué)與 27 生命科學(xué)的交叉、力學(xué)與地學(xué)的交叉以及物理力學(xué)，我們認(rèn)為這三個(gè)方面將在21世紀(jì)有重要發(fā)展和重大影響。

力學(xué)與地學(xué)結(jié)合的研究重點(diǎn)是：①地球動(dòng)力學(xué)，中心問題有：板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力來源，地幔對(duì)流理論，地震機(jī)制；②環(huán)境與災(zāi)害力學(xué)，包括污染物的運(yùn)移、氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制和預(yù)報(bào)；③土巖的變形、流動(dòng)和破壞規(guī)律。

力學(xué)與生命科學(xué)結(jié)合的研究熱點(diǎn)是，應(yīng)力與細(xì)胞生長(zhǎng)規(guī)律、微循環(huán)的規(guī)律、植物體液的輸運(yùn)規(guī)律等。

力學(xué)與物理學(xué)的結(jié)合要重點(diǎn)研究極端條件下材料的性質(zhì)，固體非平衡/不可逆熱力學(xué)理論，以及從細(xì)觀層次(原子鍵、位錯(cuò)、空位等)的動(dòng)力學(xué)出發(fā)解釋材料的塑性和斷裂行為。

今天，人們已經(jīng)充分地認(rèn)識(shí)到力學(xué)問題的解決必須通過實(shí)驗(yàn)、分析、數(shù)值模擬三位一體的研究途徑，需要巧妙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，需要精細(xì)的測(cè)量手段，需要充分利用計(jì)算機(jī)來控制實(shí)驗(yàn)及測(cè)量以及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、演算和數(shù)值模擬，而貫徹始終的則是進(jìn)行去粗取精、去偽存真的理論分析工作。應(yīng)該提倡利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和有效的模擬實(shí)驗(yàn)，研究和開發(fā)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和控制程序，以及進(jìn)行反問題的探索。要注意不失時(shí)機(jī)地針對(duì)幾類大型力學(xué)問題及其物理本質(zhì)，發(fā)展各類數(shù)學(xué)模型(包括離散模型)，研究相應(yīng)配套的并行算法及并行計(jì)算機(jī)，這將大大提高計(jì)算的能力和效率。因而，計(jì)算力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué)作為分支學(xué)科的出現(xiàn)和發(fā)展也正反映了上述需要，實(shí)際上它們也已經(jīng)與力學(xué)中其他各個(gè)分支學(xué)科緊密地融合在一起而成為其不可分割的重要組成部分。力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

力學(xué)學(xué)科有許多分支學(xué)科，國(guó)際上并無統(tǒng)一的分法。在我國(guó)大學(xué)的力學(xué)或工程力學(xué)系中，通常都設(shè)一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)三個(gè)專業(yè)，它們是按研究對(duì)象劃分的。一般力學(xué)研究的對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)系、剛體及離散系統(tǒng)，固體力學(xué)和流體力學(xué)分別研究有固體變形和流體流動(dòng)的力學(xué)問題。除了以上三門力學(xué)分支以外，在一些學(xué)校、許多科研機(jī)構(gòu)里，在我國(guó)歷次學(xué)科規(guī)劃中以及在國(guó)外，還有理性力學(xué)、巖土力學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、高速氣體動(dòng)力學(xué)、稀薄氣體力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、板殼力學(xué)、爆炸力學(xué)、物理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、生物力學(xué)、地震工程力學(xué)、電磁流體力學(xué)、等離子體動(dòng)力學(xué)、宇宙氣體力學(xué)、微重力流體力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)等分支學(xué)科。在這份報(bào)告里為敘述方便，我們將力學(xué)歸納為一般力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)以及力學(xué)中的交叉學(xué)科四類分支學(xué)科，考慮到理性力學(xué)研究力學(xué)中帶有共性的基礎(chǔ)問題，我們把它放在一般力學(xué)門類中；而最后一類突出了力學(xué)與其他學(xué)科交叉的特點(diǎn)，雖然這并不表示前三分支與其他學(xué)科就沒有交叉。計(jì)算力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué)的發(fā)展是和以上四類分支學(xué)科的發(fā)展緊密融合在一起的，其內(nèi)容將分別結(jié)合以上四類分支學(xué)科進(jìn)行討論。下面就按這四類分支學(xué)科討論當(dāng)代力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 一般力學(xué)

本節(jié)討論一般力學(xué)和理性力學(xué)兩部分的內(nèi)容，它們都是力學(xué)中具有基礎(chǔ)性質(zhì)的分支學(xué)科.2.1.1 一般力學(xué) 2.1.2 理性力學(xué)

一般力學(xué)是力學(xué)學(xué)科的一個(gè)分支。一般力學(xué)研究牛頓力學(xué)的一般原理和宏觀離散系統(tǒng)的力學(xué)現(xiàn)象，國(guó)際上往往將一般力學(xué)的內(nèi)容概括為“動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制”。隨著科技的發(fā)展，研究范圍從離散系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展到陀螺力學(xué)、振動(dòng)理論、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論、控制理論、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)等等；近年來又?jǐn)U展到復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制及非線性系統(tǒng)的分岔、混沌、突變和孤立子等。不少連續(xù)介質(zhì)力學(xué)問題可以經(jīng)過離散化而變成有限自由度系統(tǒng)的問題來求解，因而一般力學(xué)中的原則和方法也往往適用于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。

它的研究對(duì)象可分為三個(gè)層次：

１）有限自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制；

２）復(fù)雜多體系統(tǒng)，即包含多剛體、多柔體、充液腔體的多體系統(tǒng)耦合的動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制；

３）復(fù)雜大系統(tǒng)，即包含有光機(jī)電計(jì)算機(jī)控制與信息智能控制以至包含生物體的大系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制。這是對(duì)自然對(duì)象（如天體、生物體），以及對(duì)工程對(duì)象（如機(jī)械、航天航空飛行器、船艦、車輛、機(jī)器人等）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的抽象，其特點(diǎn)是多學(xué)科的交叉和各分系統(tǒng)間的強(qiáng)耦合和強(qiáng)非線性，其動(dòng)力學(xué)行為十分復(fù)雜.一般力學(xué)是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，同時(shí)又具有很強(qiáng)的、直接的自然科學(xué)和工程技術(shù)應(yīng)用的背景，在近代科技發(fā)展中占有重要的地位.（1）發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

（2）建議中近期著重研究的領(lǐng)域(1)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

回顧歷史，可以說近代力學(xué)和近代科學(xué)技術(shù)的奠基性學(xué)科發(fā)展是從一般力學(xué)開始的。一般力學(xué)發(fā)源于天體運(yùn)動(dòng)的研究，17世紀(jì)牛頓力學(xué)建立，其后拉格朗日(J.L.Lagrange)，哈密頓(W.R.Hamilton)等人建立的分析力學(xué)達(dá)到比較完美的境界，對(duì)物理學(xué)、數(shù)學(xué)的發(fā)展都起到過巨大的推動(dòng)作用，它的理論和方法是物理學(xué)以及力學(xué)中其他學(xué)科分支發(fā)展的基礎(chǔ)。自產(chǎn)業(yè)革命以來，在工業(yè)技術(shù)的發(fā)展中，一般力學(xué)也曾大顯身手，至今也還是工業(yè)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一.一般來說，學(xué)科發(fā)展有兩個(gè)動(dòng)力。一是由于學(xué)科自身發(fā)展規(guī)律的推動(dòng)。例如現(xiàn)代數(shù)學(xué)的發(fā)展和計(jì)算手段的完善，推動(dòng)了混沌等現(xiàn)象及其規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)，往往可以開辟一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。二是由于工程實(shí)際和科學(xué)技術(shù)發(fā)展需求的牽引。高新科技產(chǎn)業(yè)和各種大型工程建設(shè)中對(duì)一般力學(xué)提出了越來越多的迫切的需要。例如航天器的高精度要求，高速列車的平順性和穩(wěn)定性，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的穩(wěn)定性等等?？梢哉f，近代一般力學(xué)正面臨著一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，呈現(xiàn)出旺盛的生命力。

近代科學(xué)的發(fā)展是多學(xué)科的交叉和融合?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)的成就為一般力學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的手段；電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展使一般力學(xué)獲得極為豐富的新成 30 果；人工智能理論的發(fā)展為一般力學(xué)提供許多新的方法；當(dāng)代物理學(xué)，測(cè)試技術(shù)和通信科學(xué)為一般力學(xué)提供了更為精細(xì)的實(shí)驗(yàn)手段。

一般力學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，它的成就往往可對(duì)其他學(xué)科產(chǎn)生重要、深遠(yuǎn)的影響。例如，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論是一般力學(xué)的重要分支，是100年前由李雅普諾夫(A.M.Lyapunov)的工作所奠基的，其后由于航天、航空、武器系統(tǒng)、控制理論發(fā)展的推動(dòng)，獲得了極大的發(fā)展，現(xiàn)今其觸角已深入到工程技術(shù)、自然科學(xué)以至社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、管理諸多領(lǐng)域，它的理論和方法，可說已成為耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、突變論等橫斷學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ).一般力學(xué)（動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)及控制）包含著豐富的研究?jī)?nèi)容，在基礎(chǔ)研究方面，重要的研究領(lǐng)域有：非線性動(dòng)力學(xué)，復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，振動(dòng)理論，控制理論，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論，隨機(jī)振動(dòng)，以及近代分析力學(xué)等；在面向工程實(shí)際，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求方面，則以振動(dòng)問題最為突出，包括復(fù)雜系統(tǒng)的模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)，碰撞、沖擊與噪聲，振動(dòng)的優(yōu)化與控制，以及振動(dòng)分析的各種反問題等。當(dāng)然一般力學(xué)研究的重要課題遠(yuǎn)不止此，上述列舉僅是為了敘述方便，還有許多很有意義的領(lǐng)域，例如陀螺力學(xué)、機(jī)器人學(xué)、飛行力學(xué)等，不一一列舉。下面分六個(gè)方面較詳細(xì)地論述一般力學(xué)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)。

1）非線性動(dòng)力學(xué)

2）運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性

3）柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

4）隨機(jī)振動(dòng)

5）近代分析力學(xué)

6）對(duì)以振動(dòng)為主的生產(chǎn)實(shí)踐中迫切課題的應(yīng)用研究

1)非線性動(dòng)力學(xué)

非線性動(dòng)力學(xué)研究非線性力學(xué)系統(tǒng)各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的定量和定性規(guī)律，尤其是運(yùn)動(dòng)模式和演化行為。目前，非線性動(dòng)力學(xué)已從經(jīng)典的以攝動(dòng)法和漸近分析的方法為基礎(chǔ)的弱非線性、弱耦合系統(tǒng)的研究階段，進(jìn)入到近代的更深入地研究系統(tǒng)的復(fù)雜行為的階段。對(duì)有限維系統(tǒng)來說，研究的中心問題是分岔和混沌。

分岔是指非線性系統(tǒng)的定性行為隨著參數(shù)變化而發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象。分岔研究不僅能揭示系統(tǒng)不同狀態(tài)之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，而且是研究失穩(wěn)和混沌產(chǎn)生的機(jī)理 31 和條件的重要途徑之一。近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，提出了多種研究分岔的理論和方法，如奇異性方法、龐加萊-伯克霍夫(Poincare-Birkhoff)范式方法、冪級(jí)數(shù)法、攝動(dòng)法、次諧梅利尼科夫(Melnikov)函數(shù)法、后繼函數(shù)法和Shilnikov法等。由于非線性問題的復(fù)雜性，理論分析有很大難度，因此數(shù)值計(jì)算和模擬手段對(duì)分岔研究有重要意義。當(dāng)前值得關(guān)注的課題有：多自由度系統(tǒng)分岔問題、高階退化系統(tǒng)的高余維分岔問題、對(duì)稱性破缺分岔、隨機(jī)系統(tǒng)的分岔、非自洽系統(tǒng)和高余維退化系統(tǒng)的范式理論等。

混沌是本世紀(jì)提出的重要的科學(xué)概念之一。確定性非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中對(duì)初值極為敏感的，貌似隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)稱為混沌。它不同于無序、紊亂或噪聲，具有某種自相似結(jié)構(gòu)。它起源于非線性相互作用，因而普遍地存在著。對(duì)混沌的認(rèn)識(shí)使人們對(duì)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)期演化行為的研究，進(jìn)入到一個(gè)前所未知的世界，把經(jīng)典力學(xué)體系的動(dòng)力學(xué)推進(jìn)到一個(gè)新的階段，并大大地豐富了確定性、隨機(jī)性和統(tǒng)計(jì)規(guī)律性及其相互關(guān)系的研究?jī)?nèi)容。在上世紀(jì)末，混沌研究的先驅(qū)龐加萊首先從幾何和拓?fù)鋵W(xué)觀點(diǎn)對(duì)天體力學(xué)問題進(jìn)行了定性的研究，已經(jīng)對(duì)與混沌有關(guān)的個(gè)別概念，如同宿性有所認(rèn)識(shí)，他的思想和方法對(duì)后來的研究有著深遠(yuǎn)的影響。本世紀(jì)60年代以來，在計(jì)算機(jī)技術(shù)充分發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外的混沌研究，以洛倫茨(Lorenz)吸引子、費(fèi)根鮑姆(Fei-genbaum)普適常數(shù)、KAM定理、阿諾德(Arnold)擴(kuò)散、斯梅爾(Smale)馬蹄理論為標(biāo)志，取得了重大的突破。國(guó)內(nèi)的學(xué)者也取得了一系列成果。當(dāng)前混沌理論研究主要在以下五個(gè)方面展開：

①產(chǎn)生混沌的機(jī)理和途徑。從規(guī)則運(yùn)動(dòng)通向混沌的道路多種多樣，至今人們知道了倍周期分岔、準(zhǔn)周期分岔、間歇過渡（陣發(fā)混沌）和KAM環(huán)面破裂等四條典型的通向混沌的道路，此外還會(huì)有其他可能的道路。

②混沌的判據(jù)和統(tǒng)計(jì)特性。判斷或預(yù)告混沌出現(xiàn)的方法有多種多樣，其中許多利用了混沌的統(tǒng)計(jì)特性。已提出的方法有相軌跡法、譜分析方法、龐加萊映射方法、李雅普諾夫指數(shù)方法、測(cè)度熵方法、分維計(jì)算法、胞映射法、符號(hào)動(dòng)力系統(tǒng)法等。還須對(duì)混沌的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行深入研究，對(duì)上述各種方法之間的關(guān)系建立嚴(yán)格的理論并尋求判別混沌的新方法。

③奇怪吸引子和吸引域的幾何結(jié)構(gòu)。吸引子是耗散系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特征。耗散系統(tǒng)的混沌存在具有分形結(jié)構(gòu)的奇怪吸引子。吸引子及吸引域邊界的測(cè)度和分維數(shù) 32 尚缺乏嚴(yán)格的理論和完備的研究。

④各類系統(tǒng)中混沌現(xiàn)象的深入研究。包括哈密頓系統(tǒng)、非完整力學(xué)系統(tǒng)和無窮維非線性動(dòng)力系統(tǒng)。后者涉及斑圖動(dòng)力學(xué)和時(shí)空混沌。

⑤混沌的控制和工程應(yīng)用。在非線性動(dòng)力學(xué)的發(fā)展歷程中，現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算的理論與方法起著十分重要的作用。非線性動(dòng)力學(xué)在許多科學(xué)技術(shù)問題中有著廣闊的應(yīng)用前景，例如近代物理、生物化學(xué)、材料科學(xué)、分子生物學(xué)、能源技術(shù)、機(jī)械裝備、航空航天、天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)報(bào)等領(lǐng)域都有大量的非線性力學(xué)問題需要解決。因此進(jìn)一步開展非線性力學(xué)問題和工程應(yīng)用研究，對(duì)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重大意義。

2)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性

當(dāng)前運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究最活躍的幾個(gè)方面是：力學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，魯棒穩(wěn)定性，分布參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性，以及李雅普諾夫函數(shù)的構(gòu)造等。研究的趨勢(shì)是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由小到大，由局部到全局，由確定到不確定，由單一到分岔和混沌。

力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論，對(duì)線性定常系統(tǒng)已經(jīng)比較成熟，而對(duì)于非定常(時(shí)變)系統(tǒng)還有不少難點(diǎn)，另外對(duì)于如何應(yīng)用于解決工程實(shí)際問題則還有大量工作要做；對(duì)非線性系統(tǒng)，則難度較大，并且與分岔、混沌密切相關(guān)。充液分布參數(shù)系統(tǒng)通常有兩個(gè)研究方向：即，充液自旋系統(tǒng)穩(wěn)定性和晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)與控制；而對(duì)于充液腔體的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問題，自從魯面采夫(V.V.Rumyantsev)于50年代前后用李雅普諾夫函數(shù)進(jìn)行研究以來，已取得很大進(jìn)展。我國(guó)學(xué)者在這方面做了許多工作，將充液系統(tǒng)視為無限維哈密頓系統(tǒng)，應(yīng)用約化理論得到哈密頓結(jié)構(gòu)，應(yīng)用能量卡西米爾方法分析了充液系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。最近又發(fā)展成為能量動(dòng)量方法。當(dāng)前對(duì)微重力狀態(tài)下大幅晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性的研究也取得了一定的進(jìn)展，并在航空航天科技中得到重要應(yīng)用。在多體碰撞振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，我國(guó)學(xué)者也取得了成果。

關(guān)于控制系統(tǒng)的輸入輸出穩(wěn)定性，當(dāng)前的熱點(diǎn)有大系統(tǒng)的穩(wěn)定性和不確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。對(duì)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能眾多，通常由多個(gè)互相耦合的子系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，一般采用分解集結(jié)法。在子系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的條件下，尋求使大系統(tǒng)穩(wěn)定的內(nèi)聯(lián)項(xiàng)需要滿足的條件?？梢詷?gòu)造矢量李雅普諾夫函數(shù)，或是對(duì)標(biāo) 33 量李雅普諾夫函數(shù)加權(quán)求和。大系統(tǒng)的另一控制策略是遞階控制。

不確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是研究外加干擾力或系統(tǒng)參數(shù)變化引起的擾動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，即實(shí)用穩(wěn)定性，或稱魯棒穩(wěn)定性。任何實(shí)際系統(tǒng)都具有無法避免的各種不確定性，因而可以說，一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)能夠運(yùn)行的基本條件是它的穩(wěn)定性，而且還有它的魯棒穩(wěn)定性。魯棒穩(wěn)定性的問題已經(jīng)有多年的研究，提出了多種方法，如基于系統(tǒng)奇異值的方法，H∞的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等等。1978年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家哈里托諾夫(Kharitonov)發(fā)表了關(guān)于區(qū)間多項(xiàng)式的四頂點(diǎn)定理的論文，1982年開始引入控制領(lǐng)域，是控制系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性理論發(fā)展的一個(gè)創(chuàng)新。

3)柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究近年來受到很大的關(guān)注，它是多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的自然延伸。赫斯敦(R.L.Huston)認(rèn)為：“多體動(dòng)力學(xué)是目前應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域之一”，“其中最感興趣的是將柔性效應(yīng)并入動(dòng)力學(xué)控制方程之中”。它之所以受到重視，一方面是由于它對(duì)機(jī)械、車輛、軍械、機(jī)器人、航空、航天等工程領(lǐng)域有重要的實(shí)用價(jià)值，另一方面，在理論和學(xué)術(shù)上也很有意義。其中受關(guān)注的問題有：

① 剛體運(yùn)動(dòng)與柔性變形的耦合；

② 由大變形引起的幾何非線性效應(yīng)；

③ 運(yùn)動(dòng)方程數(shù)值解中的“剛性方程”的數(shù)值穩(wěn)定性問題；

④ 柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)與控制；

⑤ 柔性機(jī)械臂的逆動(dòng)力學(xué)；

⑥ 柔性多體系統(tǒng)的整體姿態(tài)穩(wěn)定性問題；等等.以上問題有待運(yùn)用新的數(shù)學(xué)方法加以解決。

4)隨機(jī)振動(dòng)

隨機(jī)振動(dòng)作為力學(xué)的一個(gè)分支，主要研究動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在隨機(jī)性激勵(lì)（包括外激和參激）下的響應(yīng)特性。隨機(jī)振動(dòng)是50年代初適應(yīng)航空航天工程的需要而發(fā)展起來的，現(xiàn)今其應(yīng)用已遍及航空與航天工程、船舶與海洋工程、車輛工程、橋梁與建筑工程、核反應(yīng)堆工程等領(lǐng)域，并已成為有關(guān)工程中可靠性設(shè)計(jì)的不可缺少的理論基礎(chǔ)。

由于工程設(shè)計(jì)需要的推動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)理論和方法也得到了很大的發(fā)展。常參數(shù)線性系統(tǒng)在平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)和調(diào)制型非平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)下的頻域和時(shí)域方法都已比較成熟。對(duì)于非線性系統(tǒng)與參數(shù)激勵(lì)系統(tǒng)，當(dāng)今唯一可用來求精確解的方法是擴(kuò)散過程方法，它歸結(jié)為求解相應(yīng)的FPK（福克、普朗克、柯爾莫哥洛夫）方程，它只有對(duì)一些特殊的一階非線性系統(tǒng)才能得到精確解。針對(duì)FPK方程難以求得精確解的局限性，人們發(fā)展了一系列FPK方程的近似解法與數(shù)值解法，包括特征函數(shù)法，有限元法，有限差分法，隨機(jī)步行法，以及路徑積分法等。

鑒于非線性系統(tǒng)與參數(shù)激勵(lì)系統(tǒng)在求精確解時(shí)遇到的困難，人們不得不發(fā)展了許多近似方法，代表性的有隨機(jī)平均法，矩法，泛函級(jí)數(shù)法與等效線性化法等。

等效線性化法仍是工程中應(yīng)用最廣泛的一種方法，是目前處理多由度非線性系統(tǒng)隨機(jī)響應(yīng)與可靠性的最為簡(jiǎn)單可行的辦法，也是最近兩次國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUTAM）關(guān)于非線性隨機(jī)力學(xué)的熱門話題之一。雖然它在70年代末已趨成熟，此后仍有不少新的發(fā)展，如加權(quán)等效線性化法，高階等效線性化法等。等效線性化與統(tǒng)計(jì)線性化在一些文獻(xiàn)中被看成是兩種不同的方法。

隨機(jī)振動(dòng)分析目的之一是為系統(tǒng)的可靠性估計(jì)提供必要的信息，包括首次超限估計(jì)和疲勞損傷估計(jì)，還有許多困難的問題有待解決。

5)近代分析力學(xué)

分析力學(xué)是一般力學(xué)的理論基礎(chǔ)。以力學(xué)變分原理為依據(jù)，用數(shù)學(xué)分析的方法，研究力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特性，其基本內(nèi)容是拉格朗日力學(xué)和哈密頓力學(xué)以及近代的發(fā)展。一般力學(xué)以至整個(gè)應(yīng)用力學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都可以在分析力學(xué)的研究中找到它們的根源。分析力學(xué)是經(jīng)典物理的基石之一，同時(shí)和數(shù)學(xué)理論的發(fā)展緊密相聯(lián)系。近代分析力學(xué)的研究正在把動(dòng)力學(xué)理論推進(jìn)到新的階段，對(duì)物理學(xué)、數(shù)學(xué)以及整個(gè)力學(xué)有著深遠(yuǎn)的科學(xué)意義，以下一些課題正受到關(guān)注：

① 約束是分析力學(xué)最為重要的概念之一。對(duì)約束的各種情況和各種形式，建立它的力學(xué)理論、數(shù)學(xué)理論并研究它和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的關(guān)系。

② 力學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱性、守恒性與積分流形的研究。

③ 應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論，發(fā)展“幾何動(dòng)力學(xué)”理論。這種發(fā)展有可能為非線性動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性理論、計(jì)算動(dòng)力學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

④ 無限維分布參數(shù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和其離散化有限維系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系和過渡的嚴(yán)格理論。

6)對(duì)以振動(dòng)為主的生產(chǎn)實(shí)際中迫切課題的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

一般力學(xué)（動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)及控制）研究，一方面要按照學(xué)科發(fā)展的規(guī)律，開展基礎(chǔ)研究；另一方面也要面向工程實(shí)際，參與解決生產(chǎn)實(shí)際中的問題，并且從生產(chǎn)實(shí)際中提出課題，反過來促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)許多工程項(xiàng)目和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，正面臨著從靜態(tài)設(shè)計(jì)向動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，因此工程實(shí)際中提出的迫切課題多數(shù)屬于與振動(dòng)有關(guān)的問題?？梢詫?duì)下面這些課題考慮工程實(shí)際的背景開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究：

① 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)分析及試驗(yàn)技術(shù)，包括：復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模及振動(dòng)分析方法；振動(dòng)參數(shù)識(shí)別的頻域方法和時(shí)域方法及結(jié)構(gòu)修改；結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)；復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析軟件；復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)的試驗(yàn)技術(shù)等。

② 自激振動(dòng)非線性振動(dòng)中的“極限環(huán)”，是自激振動(dòng)的理論基礎(chǔ)。有各種自激振動(dòng)的研究課題，如：軸系油膜振蕩及氣流振蕩，壓氣機(jī)喘振，機(jī)翼顫振，火箭POGO振動(dòng)，汽車前輪擺振，輸電線晃動(dòng)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力失穩(wěn)等。

③ 各種耦合振動(dòng)問題，如固-液-控制系統(tǒng)的液體晃動(dòng)問題；機(jī)械電磁耦合系統(tǒng)的振動(dòng)；氣動(dòng)熱彈性控制耦合問題。

④ 振動(dòng)控制，包括：振動(dòng)的被動(dòng)控制；振動(dòng)的主動(dòng)控制；柔性機(jī)械臂振動(dòng)控制的逆動(dòng)力學(xué)方法等。

⑤動(dòng)力學(xué)反問題，包括：振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別；特征值反問題；微分方程反問題方法在振動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用；結(jié)構(gòu)振動(dòng)故障診斷技術(shù)等。（2）建議中近期著重研究的領(lǐng)域

1）發(fā)展需求

2）發(fā)展戰(zhàn)略

3）中近期建議著重研究的領(lǐng)域

1)發(fā)展需求.在一般力學(xué)的基礎(chǔ)理論方面，隨著近代數(shù)學(xué)和計(jì)算手段的高速發(fā)展，人們對(duì)一般力學(xué)所研究的現(xiàn)象和規(guī)律，以及所利用的方法和手段有了很大的擴(kuò)展，開拓了新的領(lǐng)域，提到了新的高度。伴隨當(dāng)代在非線性動(dòng)力學(xué)方面取得的輝煌成就，36 振動(dòng)理論、控制理論、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、多柔性體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都取得了重要成果，同時(shí)也展示了廣大的未被認(rèn)識(shí)的研究?jī)?nèi)容，有待開拓和發(fā)展。

一般力學(xué)的工程應(yīng)用方面，工程實(shí)際向一般力學(xué)提出了迫切的課題，是發(fā)展學(xué)科的強(qiáng)大推動(dòng)力。我國(guó)的“863”高科技計(jì)劃和載人航天計(jì)劃向我國(guó)一般力學(xué)工作者提出了大量的研究課題。航天技術(shù)面對(duì)著諸如高速、高溫、高壓、高真空、深冷、微重力、高過載、高強(qiáng)度、光壓、強(qiáng)輻射等極端狀態(tài)，從而要求解決一系列前所未遇到的科學(xué)、技術(shù)問題。例如大型復(fù)雜系統(tǒng)是我們所面對(duì)的航天器和運(yùn)載火箭的主要特點(diǎn)。航天器和運(yùn)載火箭一般由多個(gè)剛體和柔性體組成，對(duì)它的研究推動(dòng)了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和方法的發(fā)展。如果考慮到飛行器上帶有多個(gè)液體貯箱，貯箱壁帶有柔性，又在微重力環(huán)境下工作，再考慮到電池陣板和天線的展開，機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，燃料的消耗，液體的晃動(dòng)，飛輪等控制元件的影響，那么我們面對(duì)的是一個(gè)時(shí)變的、流固耦合的、非線性的多柔性體系統(tǒng)，給一般力學(xué)提出了復(fù)雜的課題。

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，更存在大量的科技問題，迫切需要一般力學(xué)來解決。例如：困擾機(jī)械產(chǎn)品的振動(dòng)問題、噪聲問題、精度問題、可靠性問題等等，是大至大型汽輪發(fā)電機(jī)組，小至錄音機(jī)電機(jī)，以及汽車、風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱壓縮機(jī)等等，無處不遇到的問題。以汽輪發(fā)電機(jī)組為例，可以列舉迫切需要深入研究和解決的問題有：各種自激振動(dòng)問題；轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問題；葉片及葉片組、輪盤耦合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題及失諧葉片模態(tài)局部化問題；基礎(chǔ)軸承轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)分析；振動(dòng)的被動(dòng)控制及主動(dòng)控制；高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障診斷理論及方法研究，等等。其他還可列舉高速汽車的操縱性和穩(wěn)定性，高速列車的平順性、穩(wěn)定性及振動(dòng)控制問題，艦船的航行穩(wěn)定性，高聳建筑的抗震設(shè)計(jì)及振動(dòng)主動(dòng)控制，電力設(shè)備中的機(jī)電耦合振動(dòng)，充液管道系統(tǒng)的振動(dòng)，石油勘探中的地層參數(shù)反演方法和井下力學(xué)，以及機(jī)械制造中的各種振動(dòng)問題等等。一般力學(xué)研究也要適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際的迫切需求，面向工程實(shí)際，解決生產(chǎn)難題；同時(shí)憑借工程實(shí)際的推動(dòng)力，反過來促進(jìn)一般力學(xué)學(xué)科本身的向前發(fā)展。

2)發(fā)展戰(zhàn)略.一般力學(xué)（動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制）作為一門重要的基礎(chǔ)性學(xué)科和在現(xiàn)代工程建設(shè)中有重要影響的應(yīng)用基礎(chǔ)性學(xué)科，在我國(guó)有較好的基礎(chǔ)。擁有一支較強(qiáng)的科 37 技隊(duì)伍，在非線性振動(dòng)和非線性動(dòng)力學(xué)理論、復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論、分析力學(xué)，以及振動(dòng)理論及其工程應(yīng)用等許多方面，都已做出了有價(jià)值的成果，有的在國(guó)際上有一定的影響。該學(xué)科的發(fā)展一般不需要龐大而耗巨資的試驗(yàn)基地。因此，一般力學(xué)（動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制）是應(yīng)該也是可以得到優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)學(xué)科之一。

發(fā)展目標(biāo)是：第一，非線性動(dòng)力學(xué)理論是當(dāng)今最活躍的科學(xué)前沿之一，在我國(guó)已有較好的基礎(chǔ)。要結(jié)合一般力學(xué)中非線性機(jī)械振動(dòng)研究已取得的豐富成果，使非線性動(dòng)力學(xué)的研究能在某種程度上結(jié)合工程振動(dòng)的對(duì)象，結(jié)合工程實(shí)際，使非線性動(dòng)力學(xué)的研究具有更豐富的內(nèi)容，得到更好的發(fā)展；第二，使某些在我國(guó)已有較好基礎(chǔ)的前沿學(xué)科，如復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論，隨機(jī)振動(dòng)理論等得到更好的發(fā)展；第三，結(jié)合我國(guó)的一些重大工程，如載人航天、三峽工程、高速鐵路列車等，研究其中的有關(guān)一般力學(xué)的關(guān)鍵問題。

應(yīng)該采取的措施和應(yīng)該注意的問題是：

① 一般力學(xué)作為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，要抓住有長(zhǎng)遠(yuǎn)影響的研究方向，在較長(zhǎng)時(shí)間給予持續(xù)的支持，以期取得較系統(tǒng)的成果。

② 一般力學(xué)的持續(xù)深入發(fā)展，并不斷獲得新的生命力，有賴于先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具和實(shí)驗(yàn)手段。要敏感地關(guān)注新的數(shù)學(xué)理論和方法，日新月異的計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，最新的數(shù)值計(jì)算和計(jì)算機(jī)控制等手段以及先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及實(shí)驗(yàn)裝備。要使理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究能聯(lián)合協(xié)調(diào)地作業(yè)，從而促進(jìn)發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和新的規(guī)律性。

③ 要注意學(xué)科的交叉和滲透。例如，通常連續(xù)介質(zhì)力學(xué)不納入經(jīng)典一般力學(xué)的范疇。但固流耦合、氣動(dòng)熱控彈性力學(xué)，以及多柔性體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究，已把近代一般力學(xué)的研究范圍擴(kuò)大到某些彈性體和流體。特別是，在非線性非平衡態(tài)熱力學(xué)的穩(wěn)定性，以及等離子體耗散的穩(wěn)定性等研究方面，李雅普諾夫理論起到了重要的作用。交叉學(xué)科往往是新方向、新學(xué)科的生長(zhǎng)點(diǎn)，應(yīng)該予以特別的注意。

3)中近期建議著重研究的領(lǐng)域.建議研究如下八個(gè)領(lǐng)域：

① 非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的分岔與混沌。非線性振動(dòng)理論是一般力學(xué)的一個(gè)重 38 要分支，過去主要研究在確定條件下非線性振動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)周期運(yùn)動(dòng)，近20多年來，分岔和混沌的研究又使非線性振動(dòng)研究匯入到當(dāng)代非線性動(dòng)力學(xué)的洪流。

當(dāng)代非線性動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，在一定程度上得益于對(duì)若干經(jīng)典的非線性方程，如范德玻爾(van der Pol)方程，達(dá)芬(Duffing)方程的研究。各種現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法對(duì)這些方程的深入研究，揭示了非線性方程及其解的極為豐富的內(nèi)在規(guī)律。我們要面對(duì)更為多樣的自然現(xiàn)象和工程對(duì)象，面對(duì)各種機(jī)械振動(dòng)的對(duì)象，研究更為眾多的非線性方程所蘊(yùn)含的豐富的內(nèi)在規(guī)律。這是發(fā)展非線性動(dòng)力學(xué)的一條重要的途徑。

本課題由下列內(nèi)容組成：

(a)根據(jù)所研究的工程系統(tǒng)中存在的不同振動(dòng)方式（如外激勵(lì)、自激勵(lì)、參數(shù)激勵(lì)、張弛、時(shí)滯、碰撞與沖擊等振動(dòng)）開展深入研究，全面地分析這些系統(tǒng)的復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為，包括周期、準(zhǔn)周期和混沌運(yùn)動(dòng)的存在性和穩(wěn)定性判據(jù)、奇怪吸引子和吸引域邊界的分形結(jié)構(gòu)、局部和全局分岔、各種分岔模式的相互作用等，為工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安全運(yùn)行和事故預(yù)防等服務(wù)。

(b)發(fā)展奇異性、對(duì)稱性、范式、阻礙集等重要的理論方法，使它們?cè)诙嘧杂啥认到y(tǒng)、非光滑系統(tǒng)和時(shí)滯系統(tǒng)等的非線性動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)揮更大的作用，解決多參數(shù)分岔、高階退化分岔、對(duì)稱破缺分岔、同異宿分岔與混沌等問題的計(jì)算方法。

(c)分岔與混沌的控制有重要的工程實(shí)際意義。研究參數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)方式、外界干擾等對(duì)非線性動(dòng)力學(xué)行為的影響，處理工程振動(dòng)中的穩(wěn)定性、噪 聲等方面的控制問題。

(d)進(jìn)一步開展對(duì)一些尚未深入認(rèn)識(shí)的現(xiàn)象（如瞬態(tài)混沌、混沌爆炸、奇怪非混沌吸引子等）和隨機(jī)系統(tǒng)的分岔與混沌的研究，促進(jìn)非線性動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展。

(e)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)是研究工程振動(dòng)的重要途徑。為此要解決復(fù)雜的分岔和混沌數(shù)值計(jì)算問題，特別是高階退化分岔、高維系統(tǒng)的全局分岔與混沌的有效算法和軟件系統(tǒng)的建立。此外，還要解決多自由度復(fù)雜工程振動(dòng)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)裝備、測(cè)試和圖像顯示手段等問題。

② 復(fù)雜大系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究包括力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，39 控制系統(tǒng)、大系統(tǒng)和不確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及分布參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(a)當(dāng)前力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的研究是向非線性和復(fù)雜結(jié)構(gòu)這兩方面發(fā)展，例如研究非線性陀螺系統(tǒng)陀螺力鎮(zhèn)定的條件，發(fā)展能量卡西米爾方法、能量動(dòng)量方法和半解析方法；研究剛彈液耦合系統(tǒng)及其他復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(b)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重點(diǎn)內(nèi)容是研究絕對(duì)穩(wěn)定的實(shí)用充要條件。(c)大系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要先將大系統(tǒng)分解成各個(gè)子系統(tǒng)，要尋求合宜的分解和集結(jié)方法，給出穩(wěn)定性的判別方法。

(d)關(guān)于不確定系統(tǒng)，參數(shù)為非箱體的多項(xiàng)式的穩(wěn)定，需要解決有限判定和非線性參數(shù)問題；參數(shù)矩陣的魯棒性問題應(yīng)研究實(shí)用的充要準(zhǔn)則；對(duì)非線性、復(fù)雜系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性也需加強(qiáng)研究。

(e)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般理論重點(diǎn)是從實(shí)用出發(fā)研究各種非線性系統(tǒng)李雅普諾夫函數(shù)的具體結(jié)構(gòu)，并使其有較大的適應(yīng)范圍。

(f)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究和高科技及工程技術(shù)相結(jié)合，以至滲透到生命科學(xué)、生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中去。

③ 非線性隨機(jī)振動(dòng)研究。隨著科技與學(xué)科自身的發(fā)展，非線性隨機(jī)振動(dòng)的理論研究及其工程應(yīng)用已成為當(dāng)前的重要研究方向。值得重視的研究課題有：(a)非線性隨機(jī)振動(dòng)的精確解法、實(shí)用解法、數(shù)值解法。(b)非線性隨機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分岔與混沌。

(c)隨機(jī)參數(shù)系統(tǒng)的振動(dòng)分析，及隨機(jī)有限元與隨機(jī)邊界元分析。(d)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)分析。(e)隨機(jī)振動(dòng)的控制對(duì)策。

(f)隨機(jī)振動(dòng)條件下的可靠性分析。(g)工程中的隨機(jī)振動(dòng)問題。

④ 航天器和機(jī)器人中的多體動(dòng)力學(xué)研究。剛-柔-液耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是當(dāng)前大型空間飛行器和機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中的突出問題。當(dāng)多體系統(tǒng)中包含有柔性體或充液腔時(shí)，其動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)件的變形運(yùn)動(dòng)（分布參數(shù)）與其大的“剛性”運(yùn)動(dòng)（離散參數(shù)）之間有著復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)交耦。這是傳統(tǒng)的變形體力學(xué)沒有深入涉及的領(lǐng)域。以下的課題值得重點(diǎn)加以研究：

(a)復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模研究；

40(b)大變形及大晃動(dòng)的復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究；(c)方程求解的Stiff數(shù)值穩(wěn)定性的研究；(d)變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制；

(e)復(fù)雜多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的離散化與控制中的模態(tài)截?cái)嗟难芯浚?f)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在各種實(shí)際問題，特別是在運(yùn)動(dòng)體動(dòng)力學(xué)與控制中的應(yīng)用；

(g)函數(shù)空間充滿柔性分布函數(shù)的復(fù)雜大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制的研究。

⑤ 大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械及其他設(shè)備的自激振動(dòng)研究。自激振動(dòng)可能導(dǎo)致設(shè)備的災(zāi)難性事故。各種自激振動(dòng)的類型很多，機(jī)理各異，不可能逐一研究，建議以軸系油膜振蕩及氣流振蕩為主，建立包括非線性因素的更精細(xì)合理的模型，并研究各種有效的振動(dòng)控制的途徑和手段。

⑥ 高速列車動(dòng)力學(xué)研究。高速列車及鐵路的建設(shè)，向力學(xué)，特別是一般力學(xué)（動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制）提出一系列技術(shù)難題，需要考慮的有：

(a)列車-軌道耦合多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及其仿真以及穩(wěn)定性、平順性和振動(dòng)控制研究；非線性時(shí)變系統(tǒng)的模糊隨機(jī)振動(dòng)分析；

(b)根據(jù)線路曲率研究對(duì)能擺式車體的傾斜的有效控制方法，提高列車的曲線限速；

(c)列車受電弓-網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)需解決高速受流問題。系統(tǒng)的剛度和阻尼必須是非線性的，才能滿足動(dòng)力學(xué)性能的要求；(d)高速列車的減振、降噪研究；

(e)列車的垂向、橫向及縱向動(dòng)力學(xué)及降沖動(dòng)研究；

(f)磁浮列車的機(jī)理研究，如磁彈性力學(xué)、磁流體力學(xué)、機(jī)電磁耦合振動(dòng)的應(yīng)用。

⑦ 振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)反問題及設(shè)備和結(jié)構(gòu)的故障診斷研究。本課題包含如下問題：

(a)振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別包括實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析、物理參數(shù)識(shí)別、力參數(shù)識(shí)別等；(b)特征值反問題研究；

(c)微分方程反問題方法在振動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用；(d)設(shè)備和結(jié)構(gòu)振動(dòng)故障診斷，包括智能化診斷技術(shù)。

⑧ 工程結(jié)構(gòu)和設(shè)備振動(dòng)的優(yōu)化和主動(dòng)控制的研究。振動(dòng)和噪聲始終是工程結(jié)構(gòu)和設(shè)備中一個(gè)十分令人困擾的問題。一方面，可以尋求優(yōu)化結(jié)構(gòu)以減弱振動(dòng)和噪聲；另一方面，主動(dòng)控制減振技術(shù)取得了一定的成效，提出了兩類控制方法，即耦合模態(tài)控制和獨(dú)立模態(tài)控制。由于一般結(jié)構(gòu)的模態(tài)階數(shù)很高，而能夠配置觀測(cè)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目很有限，存在觀測(cè)溢出（observe spillover）和控制溢出（control spillover）的問題，有待進(jìn)一步研究。在函數(shù)空間中，可望解決這類“溢出”問題，但目前對(duì)于線性系統(tǒng)，有了一些結(jié)果；而對(duì)于非線性系統(tǒng)，還存在不少的困難。

今后值得研究的問題有：

(a)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的優(yōu)化研究；

(b)振動(dòng)主動(dòng)控制理論和方法的研究；

(c)大型工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制研究；

(d)機(jī)敏結(jié)構(gòu)(smart structure)振動(dòng)主動(dòng)控制研究。2.1.2 理性力學(xué)

理性力學(xué)（rational mechanics）是力學(xué)中的一門基礎(chǔ)分支學(xué)科，它在幾何和物理原理的基礎(chǔ)上用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推理研究力學(xué)中帶共性的問題，尋求力學(xué)基本規(guī)律。第二次世界大戰(zhàn)后理性力學(xué)以研究連續(xù)介質(zhì)為主，與一般力學(xué)主要研究宏觀離散系統(tǒng)有所區(qū)別。本節(jié)主要以本構(gòu)理論發(fā)展中存在的幾個(gè)典型問題為例，探討理性力學(xué)的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)。

（1）概述

（2）近年來一般本構(gòu)理論的進(jìn)展及當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)

（3）中近期建議著重研究的領(lǐng)域

(1)概述

理性力學(xué)在第二次世界大戰(zhàn)后的最初20年內(nèi)，基本上完成了關(guān)于連續(xù)統(tǒng)各門經(jīng)典力學(xué)的綜合整理和理性重構(gòu)。隨后的十多年時(shí)間里，理性力學(xué)在電磁連續(xù)介質(zhì)、混合物、微極和非局部介質(zhì)以及非協(xié)調(diào)連續(xù)統(tǒng)等領(lǐng)域迅速擴(kuò)充，發(fā)展成了現(xiàn)代連續(xù)統(tǒng)物理。理性力學(xué)把連續(xù)統(tǒng)物理牢牢地建立在兩個(gè)強(qiáng)有力的基礎(chǔ)上，即對(duì)所有物體都適用的運(yùn)動(dòng)基本定律（如質(zhì)量守恒、動(dòng)量平衡、能量守恒、熵平衡、電荷守恒等），以及描述材料廣義受力和廣義運(yùn)動(dòng)變形之間關(guān)系的本構(gòu)理論。

關(guān)于本構(gòu)理論，在線性響應(yīng)范圍，大多數(shù)材料呈現(xiàn)相似的線彈性或線粘性。然而對(duì)于超出了線性范圍的不同材料的非線性力學(xué)性能，則往往不僅僅在量的方面，更在性質(zhì)上有著很大的差異，每一類非線性本構(gòu)方程，往往只適用于（比線性本構(gòu)方程所適用的）少得多的實(shí)際材料類型。隨著材料科學(xué)日趨活躍，新的材料不斷創(chuàng)造出來，并希望對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此要求不斷擴(kuò)展適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)方程類別和提高準(zhǔn)確性。

理性力學(xué)在本構(gòu)理論方面提出了一組框架性原理，包括客觀性原理、材料對(duì)稱性原理等。在這些原理基礎(chǔ)上演繹出的簡(jiǎn)單物質(zhì)理論形成了相當(dāng)完整的體系，理論上覆蓋了非線性彈性、流變體、塑性、流晶等絕大多數(shù)工程材料的力學(xué)行為和性質(zhì)。但對(duì)于塑性、損傷、破壞之類非平衡或遠(yuǎn)離平衡態(tài)的力學(xué)行為的描述，則遇到了巨大困難，至今未能形成嚴(yán)密的邏輯體系。此外，遠(yuǎn)離平衡態(tài)的連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)第二定律仍然是一個(gè)沒有徹底解決的關(guān)鍵問題。(2)近年來一般本構(gòu)理論的進(jìn)展及當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)

近年來，理性力學(xué)對(duì)本構(gòu)理論的深入發(fā)展主要體現(xiàn)在下述兩個(gè)方面上。

1)材料的內(nèi)結(jié)構(gòu)及其演化、熱力學(xué)內(nèi)變量理論和定向分布函數(shù)。

連續(xù)統(tǒng)物理的一個(gè)根本性思想，就是把材料看作連續(xù)介質(zhì)，只考慮材料元的宏觀或平均性而不關(guān)心它的內(nèi)部具體構(gòu)造，用場(chǎng)論的方法描述材料的變形、運(yùn)動(dòng)和受力。對(duì)于彈性變形來說，材料元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，上述思想方法是合理的。

然而，經(jīng)歷非彈性變形后材料元的內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，從而改變了該材料元的后續(xù)力學(xué)行為和性能。塑性和損傷過程即是典型的例子。理性力學(xué)物質(zhì)理論試圖用追溯到無窮遠(yuǎn)過去的變形歷史以及新簡(jiǎn)單物質(zhì)理論試圖用狀態(tài)和過程的概念來反映材料內(nèi)結(jié)構(gòu)變化的影響，雖然引進(jìn)減退記憶原理來弱化變形歷史的影響，但是在思維上這一理論仍未完全跳出經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)關(guān)于材料元模型的框框；反映在本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)表示上，則是使用張量泛函形式而不是更便于處理的張量函數(shù)形式。

在帶有內(nèi)變量的熱力學(xué)框架下，對(duì)材料的非彈性變形力學(xué)行為和性能進(jìn)行描述的各種理論現(xiàn)已得到了廣泛的認(rèn)可。內(nèi)變量理論的基本思想，就是假定材料內(nèi) 43 結(jié)構(gòu)的變化，可用一組內(nèi)變量來描述。換言之，這組內(nèi)變量表征了該材料的內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)相關(guān)宏觀力學(xué)性能的影響，而且內(nèi)變量也隨著材料的變形而演化。與簡(jiǎn)單物質(zhì)本構(gòu)理論相比較，內(nèi)變量框架下的本構(gòu)方程和演化方程具有以下幾方面的明顯不同：其一，前者出現(xiàn)張量泛函，而后者只含數(shù)學(xué)上更便于處理的張量函數(shù)；其二，過去歷史的泛函的概念在一定程度上是非物理現(xiàn)實(shí)的，而代表現(xiàn)時(shí)內(nèi)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的內(nèi)變量原則上講是現(xiàn)實(shí)可測(cè)的（如Ｘ射線和聲發(fā)射檢測(cè)）；其三，內(nèi)變量框架下的本構(gòu)方程較之本構(gòu)泛函，可以更容易引入守恒律，尤其是熵增律的相容約束。

內(nèi)變量理論的一個(gè)基本困惑是如何恰當(dāng)選擇內(nèi)變量的個(gè)數(shù)和類型。以損傷力學(xué)為例，損傷變量的選擇就一直是一個(gè)爭(zhēng)論不休的問題。但既然內(nèi)變量具有體現(xiàn)材料的內(nèi)結(jié)構(gòu)這樣一個(gè)物理背景，故內(nèi)結(jié)構(gòu)的具體信息就至少應(yīng)該在某種統(tǒng)計(jì)或近似的意義上反映出來。這一基本要求在以往的內(nèi)變量理論中并未得到很好的體現(xiàn)。

定向分布函數(shù)的概念及其不可約張量（即完全對(duì)稱且跡數(shù)為零）形式的傅里葉（Fourier）展開，為建立內(nèi)變量與材料內(nèi)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系提供了一個(gè)很好的連通渠道。例如在研究材料內(nèi)部微裂紋的存在和發(fā)展的效應(yīng)時(shí)，可以用微裂紋的方向性分布函數(shù)代表該微裂紋體的內(nèi)結(jié)構(gòu)。又如多晶體問題，其內(nèi)結(jié)構(gòu)可以理解為晶體的尺寸、形狀、定向、晶界、位錯(cuò)、缺陷的分布。典型晶體的定向相對(duì)于參考晶體的定向相差一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)張量R。因此，多晶體內(nèi)的晶體定向分布函數(shù)φ(R)可定義為具有定向R的所有晶體在多晶體內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)。

上述情況反映出自80年代以來所提出的用定向分布函數(shù)的概念，通過嚴(yán)格的群表示理論導(dǎo)出的傅里葉展開中的不可約張量系數(shù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)變量與材料內(nèi)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系的基本思路。

內(nèi)變量理論的另一個(gè)基本困難，在于我們對(duì)內(nèi)變量的演化方程的一般屬性和約束相當(dāng)缺乏認(rèn)識(shí)。內(nèi)變量與定向分布函數(shù)的聯(lián)系提供了用細(xì)觀力學(xué)的方法確定內(nèi)變量演化的可能性。但是這種方法往往又引出另外的問題，即從嚴(yán)格的細(xì)觀力學(xué)導(dǎo)出的演化方程常常不具有封閉形式，而需要人為地再作一些近似封閉化處理。

2)對(duì)稱性限制、張量函數(shù)表示理論和本構(gòu)方程不變性研究。

材料的非線性本構(gòu)關(guān)系在現(xiàn)代理論與應(yīng)用力學(xué)中扮演著越來越重要和關(guān)鍵性角色。材料的對(duì)稱性限制了本構(gòu)關(guān)系中張量函數(shù)的形式，同時(shí)規(guī)定了在本構(gòu)關(guān)系中出現(xiàn)的可從實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)的獨(dú)立的標(biāo)量型變量的類型和數(shù)量。建立非線性本構(gòu)定律，特別當(dāng)材料是各向異性或者材料的響應(yīng)依賴多于一個(gè)張量自變量的時(shí)候，張量函數(shù)的表示便非常有效，甚至是必不可少的。

張量函數(shù)表示定理始終是非線性本構(gòu)方程一般性研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一。它從50年代開始得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。70年代初該理論已較完整地建立起來了。張量多項(xiàng)式函數(shù)表示的豐富結(jié)果涉及到任意有限數(shù)目的二階張量和矢量的各向同性、半向同性、橫觀各向同性、正交異性和32種晶體對(duì)稱性。

70年代已陸續(xù)得到了各向同性張量函數(shù)表示的一些一般性結(jié)果。80年代通過引進(jìn)表征材料各向異性的結(jié)構(gòu)張量概念，成功地提出空間各向同性原理：一個(gè)各向異性張量函數(shù)可以表示為將結(jié)構(gòu)張量作為附加的張量自變量的各向同性張量函數(shù)。由此利用各向同性張量函數(shù)表示的已知結(jié)果，便可立即導(dǎo)出一些各向異性張量函數(shù)的表示。依照這個(gè)思路，對(duì)于橫觀各向同性，正交異性和斜交異性材料的復(fù)雜不可逆力學(xué)現(xiàn)象，如屈服、失效、蠕變和損傷的本構(gòu)定律，已經(jīng)給出了很好的描述。

進(jìn)入90年代后，張量函數(shù)表示及其作為本構(gòu)方程的統(tǒng)一不變性研究的理性基礎(chǔ)。得到了很大的發(fā)展，獲得了大量的各向同性和各向異性張量函數(shù)的完備和不可約表示，進(jìn)一步完善了張量函數(shù)表示理論的基本框架，并為其應(yīng)用于連續(xù)統(tǒng)力學(xué)、物理和化學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(3)中近期建議著重研究的領(lǐng)域

以上概述了本構(gòu)方程理性或基本規(guī)律性研究的兩方面最新主要進(jìn)展，但其中分別存在如下的主要問題需要著重研究：

1)盡管自80年代以來在塑性和損傷力學(xué)方面結(jié)合熱力學(xué)內(nèi)變量理論和凸分析理論等有了很大發(fā)展，但關(guān)于內(nèi)變量（這里分別為塑性張量和損傷張量）的演化規(guī)律，從理性的高度看依然沒有取得決定性的進(jìn)展。非平衡態(tài)熱力學(xué)的連續(xù)介質(zhì)構(gòu)造遠(yuǎn)未達(dá)到如其它運(yùn)動(dòng)基本定律般的公認(rèn)成熟階段。例如，損傷力學(xué)從損傷變量的選取、描述、宏細(xì)觀關(guān)聯(lián)、遠(yuǎn)離平衡態(tài)或損傷從強(qiáng)烈相互作用到失穩(wěn)，45 基本上都還沒有完成理性力學(xué)層次的澄清。

2)非線性本構(gòu)方程雖然已基本完成了由于材料對(duì)稱性達(dá)到的約束或限制形式，但這一階段的形式離真實(shí)的材料本構(gòu)方程依然相去甚遠(yuǎn)。在材料對(duì)稱性約束下的非線性本構(gòu)方程一般形式的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)而深入研究材料其它類型的內(nèi)約束（如不可壓縮性、不可伸長(zhǎng)性、材料分類性、熱力學(xué)約束），并結(jié)合相關(guān)的本構(gòu)方程實(shí)驗(yàn)可確定性，從而最終對(duì)各類材料導(dǎo)出相當(dāng)貼近真實(shí)的本構(gòu)方程的一般形式，將是下一個(gè)至關(guān)重要的研究新領(lǐng)域。

其他的重要問題還有：

1)考慮力、電、磁、熱耦合下的宏細(xì)觀本構(gòu)方程的研究，包括考慮對(duì)稱性約束和與守恒律相容等。

2)與精微元器件有關(guān)的力學(xué)基礎(chǔ)問題，這里面需要考慮尺度、摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)、非均勻性、非局部性等突顯的效應(yīng)。

3)在現(xiàn)有的內(nèi)變量、微極、方向子、梯度、非局部等理論的基礎(chǔ)上，貫徹宏細(xì)觀關(guān)聯(lián)的思路，建立考慮到材料真實(shí)內(nèi)結(jié)構(gòu)和尺度效應(yīng)的新的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。

4)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)從現(xiàn)有的歐幾里德（Euclidean）幾何下的拉格朗日體系，轉(zhuǎn)換到辛（Symplectic）幾何下的哈密頓體系，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)求解方法的現(xiàn)代化。

總之，強(qiáng)調(diào)理性力學(xué)是采用和發(fā)展嚴(yán)密而又統(tǒng)一的方法，處理力學(xué)基本問題、尋求力學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科，則理性力學(xué)始終面臨著對(duì)力學(xué)本身最具活力的一些領(lǐng)域的大量重要問題的基本規(guī)律的研究。因此，理性力學(xué)有著源源不斷的新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)。46 2.2 固體力學(xué)

這里所說的固體指在一自然約定的時(shí)間尺度內(nèi)可有效承受剪力的連續(xù)介質(zhì)。固體力學(xué)旨在認(rèn)識(shí)與固體受力、變形、流動(dòng)、斷裂有關(guān)的全部自然現(xiàn)象，并利用這些知識(shí)來改善人類生存條件、實(shí)現(xiàn)人類目標(biāo)。固體力學(xué)是整個(gè)力學(xué)學(xué)科中的研究規(guī)模最大的分支。2.2.1 固體力學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r(1)固體力學(xué)的兩重屬性

與整個(gè)力學(xué)學(xué)科一樣，固體力學(xué)兼具技術(shù)科學(xué)與基礎(chǔ)科學(xué)的屬性.它既為工程設(shè)計(jì)和發(fā)展生產(chǎn)力服務(wù)，也為發(fā)展自然科學(xué)服務(wù)。

固體力學(xué)在許多工程領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。這些領(lǐng)域包括航空航天工程、造船與海洋工程、核電工程、機(jī)械制造、動(dòng)力機(jī)械工程、地質(zhì)勘探、石油開采、土木工程、水利工程、巖土工程、材料科學(xué)與工程、微電子技術(shù)、醫(yī)學(xué)工程等等。

作為基礎(chǔ)科學(xué)的力學(xué)為自然科學(xué)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。在力學(xué)發(fā)展中作出奠基性貢獻(xiàn)的學(xué)者如伽利略（G.Galileo）、牛頓（I.Newton）、柯西（A.Cauchy）、愛因斯坦（A.Einstein）等人帶動(dòng)了整個(gè)數(shù)理科學(xué)的發(fā)展。在各門基礎(chǔ)學(xué)科的術(shù)語中，“力”無所不在。彈性力學(xué)的理論體系的建立是科學(xué)發(fā)展史上一個(gè)范例。非線性科學(xué)中分岔的基本概念和分析方法萌芽于固體力學(xué)中的壓桿穩(wěn)定問題。固體力學(xué)研究的對(duì)象包括自然界中表現(xiàn)形式最豐富的物質(zhì)形態(tài)和人類創(chuàng)造的絕大多數(shù)技術(shù)材料，它所研究的力學(xué)過程是宇宙間最基本的過程之一。它通過數(shù)學(xué)力學(xué)理論、物理力學(xué)、力化學(xué)、天體力學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、生物力學(xué)等交叉科學(xué)與其它所有基礎(chǔ)科學(xué)門類相聯(lián)系。

國(guó)際著名固體力學(xué)專家賴斯（J.R.Rice）教授在《不列顛百科全書》（1993年版）“固體力學(xué)”條目中列舉了下述可利用固體力學(xué)概念來研究的命題: “在地幔中如何發(fā)生流動(dòng)從而牽帶大陸板塊的遷移及海床在它們之下的伸入? 山脈是如何形成的? 地震時(shí)斷層處發(fā)生了什么過程? 這些擾動(dòng)是怎樣以地震波的形式傳播，且震撼并可能摧毀建筑物和橋梁?滑坡如何產(chǎn)生?土壤和巖石基礎(chǔ)在不破壞的前提下可以承受建筑物對(duì)它的多大壓力? 如何選擇、配置和成形各種材料，47 從而控制它們的承載來制成安全、可靠、耐久、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)（這些結(jié)構(gòu)包括飛機(jī)骨架、橋梁、船舶、建筑物、人工心臟瓣膜和計(jì)算機(jī)集成電路芯片）？如何利用這些固體材料來制造諸如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、自行車之類的機(jī)器? 結(jié)構(gòu)表面形狀的變化或流體介質(zhì)的不均勻性如何引起運(yùn)輸工具（如汽車、飛機(jī)、輪船）的振動(dòng)? 如何由振動(dòng)控制來達(dá)到舒適、減噪和避免疲勞破壞的目標(biāo)? 在結(jié)構(gòu)循環(huán)加載時(shí)（如橋梁、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼或油箱）裂紋擴(kuò)展的速度有多快，什么時(shí)候會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的裂紋擴(kuò)展? 我們?nèi)绾慰刂平Y(jié)構(gòu)物在沖擊過程的變形，從而在設(shè)計(jì)運(yùn)輸工具時(shí)使其具有耐撞性? 如何成形材料或技術(shù)產(chǎn)品（如金屬和高聚物的模具擠壓、板材軋制、復(fù)雜形狀模壓等等）? 多晶體塑性和蠕變應(yīng)變時(shí)歷經(jīng)了何種微觀過程? 如何將不同的材料相元配置在一起，像纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一樣，來實(shí)現(xiàn)實(shí)用中所需要的剛度和強(qiáng)度的綜合性能在體育用品（如滑雪板和網(wǎng)球拍）中所需要的材料綜合性能和總體響應(yīng)是什么? 人類頭骨在事故中的沖擊響應(yīng)是什么? 人體的心臟肌肉如何控制血液的泵壓，且動(dòng)脈瘤的發(fā)生源于何種控制功能紊亂?”上述種種問題對(duì)自然界演化的解釋，對(duì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)人類的生存保護(hù)都是非常重要的。（2）固體力學(xué)的歷史發(fā)展

固體力學(xué)是人類科學(xué)技術(shù)史上最先發(fā)展的少數(shù)學(xué)科之一，在人類文明進(jìn)化過程中幾度占有中心地位。

固體力學(xué)是在牛頓力學(xué)的偉大成就下得到迅速發(fā)展的一門力學(xué)學(xué)科，但遠(yuǎn)在牛頓之前就有過很多重要的固體力學(xué)研究工作: 如列奧納多.達(dá)芬奇（L.da Vinci，1452年～1519年）關(guān)于線材拉伸強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)和伽利略（1564年～1642年）關(guān)于受拉和受彎桿件破壞強(qiáng)度的研究。關(guān)于應(yīng)力、應(yīng)變和彈性的基本概念是在公元1660年到1822年期間逐步形成的。胡克（R.Hooke）、伯努利（J.Bernoulli）、歐拉（L.Euler）、庫(kù)侖（C.A.Coulomb）、柯西等著名科學(xué)家為此作出了重要的歷史貢獻(xiàn)。在18、19世紀(jì)和20世紀(jì)上半葉，借助于梁、柱、板、殼等簡(jiǎn)化理論，固體力學(xué)成為當(dāng)時(shí)工業(yè)的兩大支柱建筑業(yè)和機(jī)械制造業(yè)的主要技術(shù)分析手段。小變形彈性力學(xué)的一般理論在19世紀(jì)20年代由柯西總結(jié)形成，大變形彈性力學(xué)理論經(jīng)過19世紀(jì)中葉格林（G.Green）、皮奧拉（G.Piola）和基爾霍夫（G.R.irchhoff）的奠基，于本世紀(jì)中期通過瑞夫林（R.S.Rivlin）的工作推至可供實(shí)用的階段。

工程結(jié)構(gòu)的輕型化和金屬加工的迅速發(fā)展推動(dòng)了固體力學(xué)中另一分支學(xué)科塑性力學(xué)的發(fā)展。塑性力學(xué)的若干基本概念起源于庫(kù)侖（1773年），蓬斯萊（J.V.Poncelet，1840年）和蘭金（W.J.M.Rankine，1853年）等關(guān)于延性材料屈服的研究，而近代宏觀塑性理論奠基于屈雷斯加（H.Tresca，1864年），胡伯（M.T.Huber，1904年），馮.密賽斯（Von Mises，1913年），普朗特（L.Prandtl，1920年）和漢基（H.Hencky，1923年）等人的研究理論之上。在戰(zhàn)后經(jīng)依留申（A.A.Il'iushin），希爾（R.Hill），普拉格（W.Prager）和德魯克（D.C.Drucker）等人的工作而建立了塑性理論的數(shù)學(xué)框架。

航空與航天工程的發(fā)展要求航空航天結(jié)構(gòu)物具有盡可能低但又確?？煽啃缘陌踩禂?shù)，從而使固體力學(xué)成為不可缺少的分析工具，除了關(guān)于充分發(fā)揮強(qiáng)度儲(chǔ)備的塑性極限分析、薄壁結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定性分析以外，關(guān)于應(yīng)力集中、疲勞、振動(dòng)、減噪方面的研究得到了迅速發(fā)展。在第二次世界大戰(zhàn)期間美國(guó)自由輪的大量低應(yīng)力脆斷解體事故促使由格里菲思（A.A.Griffith，1920年）首先提出但未受到普遍重視的斷裂力學(xué)的基本思想迅速發(fā)展為一門固體力學(xué)的重要分支學(xué)科——斷裂力學(xué)。由此產(chǎn)生的斷裂分析方法迅速應(yīng)用于航空、航天、核能結(jié)構(gòu)完整性、石油化工壓力容器與管道防爆、以及海洋結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

固體力學(xué)本世紀(jì)發(fā)展的另一個(gè)特征在于從宏觀和微觀并行不悖的研究逐漸轉(zhuǎn)向宏微觀相結(jié)合的研究。1905年彈性力學(xué)與數(shù)學(xué)家沃爾泰拉（V.Volterra）首先分析了位錯(cuò)固體的彈性靜態(tài)應(yīng)力和位移場(chǎng)。1934年泰勒（G.L.Taylor），奧羅萬（E.Orowan）和波拉尼（M.Polanyi）各自獨(dú)立提出了位錯(cuò)的概念。上述數(shù)學(xué)和物理研究?jī)烧叩慕Y(jié)合為揭示固體塑性變形的一類基本規(guī)律奠立了基礎(chǔ)。位錯(cuò)研究是理論超前于研究、并指導(dǎo)人類認(rèn)識(shí)的范例。它為近二三十年來固體力學(xué)與材料科學(xué)的結(jié)合打下了基礎(chǔ)。我國(guó)固體力學(xué)研究從宏觀層次向更精細(xì)物質(zhì)層次的深入得益于錢學(xué)森倡導(dǎo)的物理力學(xué)。錢學(xué)森提出了“細(xì)觀力學(xué)”的名稱，專指對(duì)具有內(nèi)稟材料微結(jié)構(gòu)的固體連續(xù)介質(zhì)的研究。

實(shí)驗(yàn)是提出理論模型和工程準(zhǔn)則的基本出發(fā)點(diǎn)，也是檢驗(yàn)它們的準(zhǔn)繩。力學(xué)發(fā)展一方面受到實(shí)踐中反映出來的大量新現(xiàn)象的推動(dòng)，另一方面通過實(shí)驗(yàn)，更深入細(xì)致地取得第一手資料，以此做為建立理論的基礎(chǔ)，使學(xué)科得到發(fā)展。實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)不僅涉及力學(xué)，還涉及其它多種學(xué)科，特別是新技術(shù)領(lǐng)域。

49（3）當(dāng)代固體力學(xué)發(fā)展

第二次世界大戰(zhàn)后近50年間，形成了固體力學(xué)的近代理論基礎(chǔ)，在宏觀力學(xué)上取得了一系列重大成就。現(xiàn)概述如下: 1）宏觀固體力學(xué)已經(jīng)形成一個(gè)初步框架。理性力學(xué)在50年代至70年代的迅速發(fā)展使宏觀力學(xué)的基本理論在表觀上形成比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系。

2）以有限元為代表的計(jì)算固體力學(xué)高速發(fā)展。有限元法的數(shù)學(xué)思想曾由著名數(shù)學(xué)家柯朗（R.Courant）在1943年后加以初步描述，但該方法的物理基礎(chǔ)卻歸功于固體力學(xué)家在50年代與60年代所提出的廣義變分原理。有限元法在80年代廣泛應(yīng)用于幾乎所有工程技術(shù)領(lǐng)域。常規(guī)的結(jié)構(gòu)固體力學(xué)計(jì)算已經(jīng)基本解決。

3）斷裂力學(xué)的建立（針對(duì)于斷裂、損傷、疲勞、磨損、腐蝕等破壞模式）擴(kuò)展了固體破壞理論，并發(fā)展了基于不同破壞特征量的缺陷評(píng)定體系。

4）固體的宏觀本構(gòu)理論描述盡管尚不封閉，但在材料對(duì)稱性描述和通常條件下的彈塑性大變形本構(gòu)方面取得了重要進(jìn)展。

5）固體力學(xué)的測(cè)試技術(shù)更新?lián)Q代。用計(jì)算機(jī)控制加載路徑的試驗(yàn)機(jī)已取代了老式試驗(yàn)機(jī);光測(cè)法的精度已提高到微米乃至納米量級(jí);計(jì)算機(jī)控制的振動(dòng)平臺(tái)可對(duì)大型機(jī)械和結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè);動(dòng)態(tài)測(cè)試的應(yīng)變率已達(dá)到106～108/秒量級(jí);無損探傷技術(shù)得到了發(fā)展。

6）細(xì)觀力學(xué)于70年代興起，至今已初具輪廓。細(xì)觀固體力學(xué)與材料科學(xué)相結(jié)合，在晶體塑性理論和結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)韌性力學(xué)原理研究中取得了重要進(jìn)展，使科學(xué)家們對(duì)材料的強(qiáng)度和韌性有了更深層次的認(rèn)識(shí)。

7）固體力學(xué)在工程結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性方面取得了重要成果。對(duì)航空航天結(jié)構(gòu)、核動(dòng)力結(jié)構(gòu)、鍋爐與壓力容器、近海石油平臺(tái)、管道等重要工程結(jié)構(gòu)建立了損傷容限評(píng)定或結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定的第一代標(biāo)準(zhǔn)。

盡管固體力學(xué)已呈現(xiàn)出一個(gè)高度發(fā)達(dá)學(xué)科的某些特征，但仍有一批基本問題尚未得到解決:

首先是固體本構(gòu)理論在宏觀連續(xù)介質(zhì)層次上未能實(shí)現(xiàn)封閉，破壞的發(fā)生和傳播機(jī)制在宏觀層次上并不清楚。材料在外界作用下經(jīng)變形、損傷到失穩(wěn)或破壞的過程是固體力學(xué)中最大的難題。固體的破壞同缺陷和微結(jié)構(gòu)形態(tài)緊密相關(guān);該過 50

第二篇：華北工學(xué)院力學(xué)學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略

力學(xué)學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略

一、本學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

作為我國(guó)七大基礎(chǔ)學(xué)科之一的力學(xué)具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性，又有廣泛的應(yīng)用性。力學(xué)的基礎(chǔ)研究，不斷深化和豐富人類對(duì)基本自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不斷為其他學(xué)科的發(fā)展提供認(rèn)識(shí)工具。目前，力學(xué)正在突破經(jīng)典的力學(xué)概念和范疇，進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，力學(xué)的物理內(nèi)容在深化，力學(xué)在與其他學(xué)科交緣處迅速發(fā)展。

力學(xué)的發(fā)展總趨勢(shì)是：①致力于力學(xué)界公認(rèn)的幾個(gè)基本現(xiàn)象和規(guī)律的研究，如湍流運(yùn)動(dòng)，固體介質(zhì)的本構(gòu)、實(shí)效理論，傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的改造，使之可以刻劃非均勻、多尺度、宏微細(xì)觀多層次。②將繼續(xù)以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為重點(diǎn)，同時(shí)大力發(fā)展應(yīng)用力學(xué)。

力學(xué)學(xué)科通常有如下幾個(gè)分支：一般力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)及交叉學(xué)科，其研究前沿為：（1）一般力學(xué) ①非線性動(dòng)力學(xué)：有限維系統(tǒng)的分岔與混沌，②運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性：力學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、大系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒穩(wěn)定性，③多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：剛體運(yùn)動(dòng)與柔體變形的耦合、柔體姿態(tài)穩(wěn)定性等，④隨機(jī)振動(dòng)，⑤近代分析力學(xué)：“幾何動(dòng)力學(xué)理論”等。（2）固體力學(xué) ①以非線性力學(xué)為核心的力學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合，②以宏微細(xì)觀力學(xué)為核心的力學(xué)與物理學(xué)的結(jié)合，③巖土力學(xué)，④實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)，⑤計(jì)算固體力學(xué)⑥流固耦合問題。（3）流體力學(xué) ①湍流，②流動(dòng)穩(wěn)定性，③混沌，④水波動(dòng)力學(xué)，⑤渦動(dòng)力學(xué)，⑥復(fù)雜流場(chǎng)計(jì)算，⑦多相流，⑧非平衡流。（4）力學(xué)中的交叉學(xué)科 ①物理力學(xué)，②電磁力學(xué)，③爆炸力學(xué)，④地球動(dòng)力學(xué)⑤生物力學(xué)，等等。

作為力學(xué)的重要分支，固體力學(xué)兼具技術(shù)科學(xué)與基礎(chǔ)科學(xué)的雙重屬性。雖然固體力學(xué)經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，在宏觀力學(xué)上取得了一系列成果，形成了固體力學(xué)的近代理論。盡管固體力學(xué)已呈現(xiàn)出一個(gè)高度發(fā)達(dá)學(xué)科的某些特征，但仍有一些基本問題尚未解決，如固體本構(gòu)理論在宏觀連續(xù)介質(zhì)層次上未能實(shí)現(xiàn)封閉，破壞的發(fā)生和傳播機(jī)制并不很清楚，疲勞行為的機(jī)制遠(yuǎn)未得到闡明，有生命的 固體與無生命的固體在本構(gòu)響應(yīng)的不同也遠(yuǎn)不清楚，等等。上述問題僅僅是固體力學(xué)尚未解決問題的極小部分，其學(xué)科進(jìn)展是永無止境的。固體力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展動(dòng)態(tài)是：（1）固體力學(xué)應(yīng)用研究 ①工程技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)：固體力學(xué)與諸如土建、機(jī)械、航空航天等工程技術(shù)的緊密結(jié)合，固體力學(xué)的滲入和指導(dǎo)作用，②材料科學(xué)與固體力學(xué)：強(qiáng)韌化原理，材料內(nèi)部缺陷的演變機(jī)制，③微機(jī)電系統(tǒng)：薄膜力學(xué)，微電子元器件的封裝等，④精細(xì)加工：微細(xì)觀力學(xué)的定量研究，⑤能源工程：減災(zāi)力學(xué)，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)，⑥航空航天與交通工程：復(fù)合材料力學(xué)，耐撞性，⑦老齡工程結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估：漏后斷（LBB）準(zhǔn)則，⑧巖石力學(xué)與工程應(yīng)用：流變學(xué)，分形、混沌，巖石固液耦合力學(xué)，⑨土力學(xué)與工程英用：砂土力學(xué)行為。（2）固體力學(xué)學(xué)科研究 ①以非線性力學(xué)為核心的力學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合：引入非線性動(dòng)力學(xué)的方法與概念，②以宏微細(xì)觀力學(xué)為核心的力學(xué)與物理學(xué)的結(jié)合：將力學(xué)引入細(xì)微觀世界，使力學(xué)研究的層次和精確性上一個(gè)水平，③巖土力學(xué)：流變、分形、混沌、滲流等，④實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)：測(cè)試設(shè)備、測(cè)試技術(shù)，圖象處理等，⑤計(jì)算固體力學(xué)：數(shù)值方法、計(jì)算力學(xué)軟件、非線性計(jì)算、計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，⑥流固耦合問題：非線性、屈曲等。

二、本學(xué)科現(xiàn)狀、地位及研究方向

1、本學(xué)科現(xiàn)狀及在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)中的地位

我院力學(xué)學(xué)科的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)特殊的發(fā)展歷程。隨著力學(xué)師資力量的不斷擴(kuò)充和學(xué)力層次的不斷提高，在彈塑性動(dòng)力學(xué)、計(jì)算固體力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、多剛體（柔體）動(dòng)力學(xué)以及工程中的振動(dòng)問題等方面進(jìn)行了積極的探索和研究，并出現(xiàn)了一些理論和應(yīng)用成果，如充液結(jié)構(gòu)的屈曲分析、第二臨界速度新的判別準(zhǔn)則、高壓容器失效、粘彈性問題、熱傳導(dǎo)問題的邊界單元方法、高沖擊損傷實(shí)驗(yàn)研究、慣性導(dǎo)航、減震器動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究及數(shù)學(xué)建模等等。

上述研究工作在各學(xué)科分支研究中已處于靠前位置，有的研究工作（如充液結(jié)構(gòu)屈曲、粘彈性、高沖擊損傷等）已處于本學(xué)科研究工作的前沿位置。但 我院力學(xué)學(xué)科的整體水平尚有較大差距，某些方面還處于初期研究階段，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

2、本學(xué)科擬從事的研究方向

（1）沖擊動(dòng)力學(xué)，（2）數(shù)值模擬與系統(tǒng)仿真，（3）沖擊波效應(yīng)，（4）柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，（5）高沖擊侵徹，（6）減震器疲勞實(shí)驗(yàn)，（7）其它方向（沖擊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、力學(xué)反問題等）。

三、“十一五”本學(xué)科擬上科研課題

1、充液結(jié)構(gòu)的動(dòng)力屈曲、應(yīng)力波效應(yīng)及尺寸效應(yīng)：研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)充液和結(jié)構(gòu)撞水的動(dòng)力屈曲問題（理論及實(shí)驗(yàn)）、大能量高速?zèng)_擊的應(yīng)力波效應(yīng)，大尺寸及小尺寸的尺寸效應(yīng)等；研究成果將用于充液罐的撞擊防護(hù)、彈箭撞水失效、飛行器水上迫降、微型結(jié)構(gòu)傳感器等方面?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)：充液圓柱殼沖擊屈曲理論和數(shù)值模擬。

2、冷熱壓力加工中的力學(xué)反問題研究：研究冷熱加工、成型過程中的彈塑性力學(xué)的反問題，結(jié)合優(yōu)化理論研究實(shí)際工程問題?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)：焊接過程理論及數(shù)值計(jì)算等。

3、混凝土靶高速?zèng)_擊侵徹過程的力學(xué)模型和計(jì)算機(jī)仿真：研究高速?zèng)_擊時(shí)的精確力學(xué)模型，對(duì)侵徹過程進(jìn)行有效計(jì)算機(jī)仿真；研究成果用于彈箭的侵徹效果分析?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)：彈箭測(cè)試系統(tǒng)、高沖擊損傷實(shí)驗(yàn)（電路板沖擊）。

4、高速?zèng)_擊過程中應(yīng)力波傳播對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的影響：研究高速?zèng)_擊的應(yīng)力波對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的影響，對(duì)測(cè)試信號(hào)影響進(jìn)行理論分析研究；研究成果用于動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)：沖擊應(yīng)力波實(shí)驗(yàn)、應(yīng)力波對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的影響。

5、多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與應(yīng)用：研究多柔體系統(tǒng)（剛體、變形體混合系統(tǒng)）的動(dòng)力學(xué)理論及實(shí)用數(shù)值分析程序；研究成果用于機(jī)器人、衛(wèi)星、各類飛行器的設(shè)計(jì)、控制等。現(xiàn)有研究基礎(chǔ)：姿態(tài)測(cè)試研究、多體力學(xué)理論研究。

6、減震器動(dòng)態(tài)疲勞與損傷：研究減震器動(dòng)態(tài)特性，通過疲勞和損傷實(shí)驗(yàn)和理論 分析，討論疲勞和損傷機(jī)理；研究成果用于坦克、裝甲車、火炮等的發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)：減震器動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究。

第三篇：自然科學(xué)學(xué)科教學(xué)質(zhì)量分析

科學(xué)學(xué)科教學(xué)質(zhì)量分析

趙力杰

教書與育人密不可分，在教學(xué)過程中滲透著情感、態(tài)度、價(jià)值觀的形成。教學(xué)質(zhì)量是學(xué)校的生命線，質(zhì)量既是學(xué)校生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。實(shí)施課程改革以來，新課程倡導(dǎo)的質(zhì)量觀深入人心，著眼于學(xué)生的全面發(fā)展。我認(rèn)真學(xué)習(xí)新課程理念，努力探索促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的評(píng)價(jià)體系，注重了三個(gè)結(jié)合：書面檢測(cè)和非書面檢測(cè)相結(jié)合，教師評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合，定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)價(jià)相結(jié)合，以考察學(xué)生知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀三維目標(biāo)的達(dá)成度?；A(chǔ)知識(shí)方面：新的課程標(biāo)準(zhǔn)注重“知識(shí)與技能、過程與方法、情感、態(tài)度價(jià)值觀”三個(gè)維度，“知識(shí)與技能”是落腳點(diǎn)。課堂教學(xué)如何真正著眼于學(xué)生的發(fā)展，基礎(chǔ)知識(shí)必不可少，課堂教學(xué)更加重視發(fā)揮教師引導(dǎo)者的角色，課堂教學(xué)中教師比較注重教給學(xué)生終身必備的基礎(chǔ)知識(shí)。過程與方法方面：授人以魚，不如授人以漁。學(xué)生掌握了方法，就會(huì)舉一反三，事半功倍。學(xué)生具有較強(qiáng)的解決問題能力，解決問題策略多樣，思維積極、活躍。老師在課堂教學(xué)中努力轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，留給學(xué)生充分的學(xué)習(xí)時(shí)空，在關(guān)鍵處、疑難處對(duì)學(xué)生進(jìn)行方法的引導(dǎo)，努力達(dá)到葉圣陶老先生所言：教是為了不教的境界。拓展運(yùn)用方面：學(xué)習(xí)的目的在于運(yùn)用。新的課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)要樹立大教育觀，加強(qiáng)學(xué)科與生活的聯(lián)系。使學(xué)生得到了較大的發(fā)展，學(xué)生思維較活躍，解決實(shí)際問題的能力越來越強(qiáng)。

下面，我就根據(jù)上學(xué)期的情況具體從兩個(gè)方面重點(diǎn)剖析。

1、由于教學(xué)手段滯后，導(dǎo)致課堂效率不高。這學(xué)期學(xué)校增加了教學(xué)設(shè)備，專業(yè)教室里有了實(shí)物投影和電腦，創(chuàng)造一個(gè)良好的硬件環(huán)境。教師教會(huì)學(xué)生利用拼音打字搜索網(wǎng)頁(yè)，查找文字和圖片資料，現(xiàn)在四年級(jí)到五年級(jí)的每個(gè)學(xué)生都初步學(xué)會(huì)了上網(wǎng)，查找、整理、積累資料記錄在自己的資料卡。

2、針對(duì)上學(xué)期教師不了解兒童的身心特點(diǎn)，工作成人化的不足。我在課余閱讀兒童心理方面的書籍，學(xué)習(xí)很多好的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從愛孩子的角度出發(fā)，對(duì)他們進(jìn)行教育。因?yàn)榻逃窃趷鄣那疤嵯?，學(xué)生就比較容易接受，不會(huì)有以前學(xué)生和老師發(fā)生正面沖突的現(xiàn)象。

正是教師的不斷學(xué)習(xí)，學(xué)校教學(xué)手段的改進(jìn)，使得本學(xué)期學(xué)生的成績(jī)有了較快的提高；但是也存在著問題，比如高年級(jí)學(xué)生成績(jī)有浮動(dòng)，忽高忽低，不穩(wěn)定。

三、今后的努力方向和措施：

今后教學(xué)工作的重點(diǎn)是優(yōu)化課堂教學(xué)，提高課堂效率。教育教學(xué)是學(xué)校的中心工作，提高教學(xué)質(zhì)量當(dāng)前當(dāng)務(wù)之急的是要結(jié)合學(xué)生現(xiàn)狀改進(jìn)教學(xué)策略，強(qiáng)化“三個(gè)注重”——基礎(chǔ)知識(shí)、思維能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

1、注重求真務(wù)實(shí)，繼續(xù)夯實(shí)基礎(chǔ)。

扎實(shí)的基礎(chǔ)是提高能力，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到：新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的三維目標(biāo)：知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀是一個(gè)有機(jī)的整體。教師應(yīng)走出把三維目標(biāo)對(duì)立、分割的誤區(qū)，正確處理好基礎(chǔ)知識(shí)與創(chuàng)新的關(guān)系，在平時(shí)的教學(xué)過程中，立足于真實(shí)，按照新課標(biāo)的要求，把應(yīng)該掌握的基本知識(shí)牢固掌握，夯實(shí)基礎(chǔ)。

2、注重學(xué)生思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

培養(yǎng)學(xué)生的思維和動(dòng)手能力是小學(xué)教育的重要任務(wù)。因此在教學(xué)中，我們不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要注意讓學(xué)生吸納思維方式、思維方法，養(yǎng)成靈活創(chuàng)新的思維品質(zhì)，不斷地提高學(xué)生的感知力、理解力、判斷力、綜合力，以提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、注重學(xué)生良好習(xí)慣的培養(yǎng)。

好習(xí)慣，益終生。培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，我們應(yīng)該站在對(duì)學(xué)生終身負(fù)責(zé)的高度來認(rèn)識(shí)，大處著手，小處著眼，在日常的教學(xué)中反復(fù)抓，抓反復(fù)，通過嚴(yán)格的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、獨(dú)立思考，敢于質(zhì)疑，認(rèn)真細(xì)致、做事嚴(yán)謹(jǐn)?shù)攘己玫膶W(xué)習(xí)習(xí)慣。

小學(xué)體育與健康教學(xué)分析

姚文富

通過我校課題組成員對(duì)我校體育教師進(jìn)行的體育教學(xué)前測(cè)來看，目前的體育教學(xué)存在著很多問題，在我校體育教師通過學(xué)習(xí)《新體育課程標(biāo)準(zhǔn)》后，雖然在教學(xué)中已經(jīng)有目的進(jìn)行了改進(jìn)，但是還是存在著很多不足。下面就從幾個(gè)方面來分析一下我校的體育教學(xué)現(xiàn)狀。

一、過于嚴(yán)密的教學(xué)組織形式

1、以教師為主的教學(xué)組織形式

在體育教師組織教學(xué)教育時(shí)，教師經(jīng)常不自主的就把自己放在了主體地位上，因?yàn)榻處熎毡橛兄@樣的觀念：學(xué)生成為教學(xué)中的主體時(shí)，那么教師的地位呢？師道尊嚴(yán)呢？師生的位置怎么放？所以，我們體育教師應(yīng)該擺正自己的位置，充分體現(xiàn)出教師在課堂中的作用。另外，現(xiàn)在的體育公開課，由于評(píng)委更多關(guān)注的是教師的一言一行和水平，而忽略了學(xué)生的表現(xiàn)，隨著《體育新課程標(biāo)準(zhǔn)》的進(jìn)一步深入，相信在這個(gè)方面各個(gè)部門會(huì)轉(zhuǎn)變思想，使體育教學(xué)真正做到以學(xué)生為主。

2、一成不變的課堂教學(xué)程序

從我校的體育與健康課前測(cè)來看，我們不難看出，在體育教師的日常體育教學(xué)中依然延續(xù)著幾十年來的課堂教學(xué)模式：開始部分、基本部分、結(jié)束部分。內(nèi)容也是一成不變，已經(jīng)成為了體育課的課堂常規(guī)，學(xué)生學(xué)習(xí)得索然無味、興趣盡失。這樣體育課的學(xué)習(xí)效果能出來嗎？不能！但是，現(xiàn)在的體育公開課已經(jīng)提前走了一步，優(yōu)秀的體育課已經(jīng)在轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)程序，讓課堂更加充滿活力！這就需要我們體育教師通過對(duì)優(yōu)秀公開課的學(xué)習(xí)，在課前準(zhǔn)備上充分為學(xué)生的學(xué)習(xí)考慮，在日常的體育教學(xué)中采取適合于學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好的去完成課堂教學(xué)任務(wù)。

二、學(xué)生的興趣激發(fā)

從以往的體育教學(xué)來看，由于教學(xué)的內(nèi)容過于競(jìng)技化，教學(xué)的方法過于刻板化等因素，導(dǎo)致了許多學(xué)生并不喜歡體育課，能夠堅(jiān)持體育鍛煉的學(xué)生就更少。甚至有的學(xué)生以生病來逃避練習(xí)，有的在課外根本就不練習(xí)。新課程的改革，首先改變了教師與學(xué)生的關(guān)系，建立了合作與互動(dòng)，真誠(chéng)、平等地對(duì)待每一個(gè)學(xué)生，盡量滿足絕大多數(shù)學(xué)生的需求和愛好；其次教學(xué)內(nèi)容要多元化，符合學(xué)生的身心發(fā)展；再者，教學(xué)的手段和方法要多樣化，營(yíng)造輕松、愉快、和諧的課堂教學(xué)氣氛；評(píng)價(jià)的方法要有利于促進(jìn)學(xué)生更努力地學(xué)習(xí)、更好地發(fā)展，要使學(xué)生體驗(yàn)到體育學(xué)習(xí)的進(jìn)步所帶來的快樂。

三、重視學(xué)生的創(chuàng)新能力

目前體育教師一直偏重于傳授各種成熟的運(yùn)動(dòng)技能和身體素質(zhì)的練習(xí)方法，試圖達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)之目的，也一直注重學(xué)生模仿各種動(dòng)作技能，澤導(dǎo)致教師和學(xué)生均缺乏創(chuàng)新的意識(shí)和能力，教師缺乏創(chuàng)新的意識(shí)和行為，學(xué)生又怎么能夠有創(chuàng)新能力呢？所以教師培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力應(yīng)該包括在整個(gè)體育教學(xué)過程之中，如讓學(xué)生設(shè)計(jì)新的游戲方法，主動(dòng)探索更好更快的達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)的最佳途徑，開發(fā)校內(nèi)校外的體育資源等。

小學(xué)體育工作總結(jié)

本學(xué)期我校體育教學(xué)工作從全面落實(shí)“健康第一”思想出發(fā)，牢固樹立和堅(jiān)持教育面向全體學(xué)生的原則，進(jìn)一步從觀念上理解和認(rèn)識(shí)了實(shí)施素質(zhì)教育、改革課堂教學(xué)模式的關(guān)鍵性和重要性，在全面提高學(xué)生素質(zhì)的思想指導(dǎo)下，我校體育工作始終把提高學(xué)生身體素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生良好品質(zhì)和健康心理作為工作的出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)學(xué)期工作計(jì)劃的要點(diǎn)，很好地完成了各項(xiàng)工作目標(biāo)任務(wù)，并取得優(yōu)異的成績(jī)?，F(xiàn)就本期學(xué)校體育工作做如下總結(jié)：

一、以“健康第一”為指導(dǎo)，切實(shí)抓好體育教學(xué)工作學(xué)習(xí)落實(shí)“課標(biāo)”的教育理念，改革學(xué)習(xí)方式、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方式，這就需要每一位教師在教學(xué)實(shí)踐中認(rèn)真反思，努力鉆研，不斷地更新教育觀念，才能準(zhǔn)確地理解“課標(biāo)”精神，才能恰當(dāng)?shù)剡x用新的教法和新的學(xué)法。在教學(xué)中，各教師從現(xiàn)代課堂教學(xué)要求出發(fā)，加強(qiáng)教育教學(xué)理論的學(xué)習(xí)，并進(jìn)行有目的、有計(jì)劃的教學(xué)實(shí)踐，增強(qiáng)了科研意識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量。并做到經(jīng)常性地對(duì)教學(xué)工作進(jìn)行檢查、總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，逐步認(rèn)識(shí)和掌握新課程標(biāo)準(zhǔn)下體育教學(xué)新的規(guī)律。根據(jù)所制定的體育教學(xué)工作計(jì)劃教學(xué)進(jìn)度，結(jié)合教學(xué)的實(shí)際情況上好每節(jié)課

二、常抓不懈，推動(dòng)“二操一活動(dòng)”有序開展學(xué)?！皟刹僖换顒?dòng)”是反映學(xué)生整體面貌的形象“工程”，是學(xué)校整體推進(jìn)素質(zhì)教育的一個(gè)窗口，抓好“兩操”也是學(xué)校管理工作方面的一項(xiàng)重要內(nèi)容。抓好“兩操”更能促進(jìn)學(xué)校的全民健身活動(dòng)的開展。一學(xué)期來，體育組繼續(xù)嚴(yán)格規(guī)范廣播操進(jìn)出場(chǎng)的紀(jì)律及做操質(zhì)量，做到出操靜、齊、快，動(dòng)作規(guī)范、美觀。繼續(xù)實(shí)施“領(lǐng)操周周換”制度，不斷改進(jìn)廣播操動(dòng)作質(zhì)量，樹立各班領(lǐng)操員榜樣模范作用。召開了校體育委員會(huì)議，加強(qiáng)體育檢查小組工作，定人定班定時(shí)間，督促兩操一活動(dòng)的正常開展，進(jìn)一步落實(shí)體育檢查結(jié)果每周點(diǎn)評(píng)制度。針對(duì)全年級(jí)廣播操質(zhì)量不高的情況，通過組織全年級(jí)廣播操比賽，以比賽促質(zhì)量，大大地改進(jìn)了全校做操質(zhì)量及組織紀(jì)律性。

三、多方努力，齊抓共管，做好《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》的測(cè)試登記工作《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》是促進(jìn)學(xué)生體質(zhì)健康發(fā)展、激勵(lì)學(xué)生積極進(jìn)行身體鍛煉的教育手段，是學(xué)生體質(zhì)健康的個(gè)體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是《國(guó)家體育鍛煉標(biāo)準(zhǔn)》在學(xué)校的具體實(shí)施，也是學(xué)生畢業(yè)的基本條件之一。為順利完成學(xué)體育《標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試工作，提高我校體育《標(biāo)準(zhǔn)》成績(jī)，期初即特制定學(xué)校《健康標(biāo)準(zhǔn)》達(dá)標(biāo)計(jì)劃,要求各達(dá)標(biāo)班級(jí)認(rèn)真開展《標(biāo)準(zhǔn)》訓(xùn)練和測(cè)試工作，在校長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)下，由體育組牽頭，以一到六年級(jí)班主任為組織者，以任課體育教師為指導(dǎo)，體育教師、校醫(yī)室協(xié)同配合，多方努力，齊抓共管，共同組織實(shí)施，積極發(fā)動(dòng)全體適齡健康兒童踴躍參加體育鍛煉，高要求、高質(zhì)量地完成推行《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》活動(dòng)。通過多方面的努力，本學(xué)期《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試順利進(jìn)行，成績(jī)優(yōu)良。

四、抓好各業(yè)余訓(xùn)練隊(duì)伍的競(jìng)訓(xùn)工作，為更好地統(tǒng)籌安排各教師資源，做到教練員、運(yùn)動(dòng)員、訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練場(chǎng)地器材四落實(shí)，體育組及早地制訂了切實(shí)可行的計(jì)劃.五、重視場(chǎng)地器材建設(shè)，當(dāng)好領(lǐng)導(dǎo)參謀根據(jù)教育部去年印發(fā)的《中小學(xué)體育器材設(shè)施配備目錄》，逐步配齊體育器材設(shè)施，并切實(shí)落實(shí)體育室器材出借登記、管理制度。

第四篇：學(xué)科調(diào)研報(bào)告

（）學(xué)科調(diào)研報(bào)告

時(shí)間：姓名：

自己下鄉(xiāng)下校所做的其它工作內(nèi)容等，自己可以斟酌著填寫。調(diào)研報(bào)告寫完后麻煩大家傳給我一份，我可以幫大家排好版、存檔，然后打印上交。我的信箱：

調(diào)研報(bào)告各部分可以根據(jù)所寫內(nèi)容的增多可以直接擴(kuò)大版塊，版塊內(nèi)容如有不妥之處，麻煩大家提出建議，謝謝！

第五篇：鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)研報(bào)告

一、基本情況

土們嶺鎮(zhèn)位于九臺(tái)市東南25公里，長(zhǎng)、吉經(jīng)濟(jì)帶中段，長(zhǎng)吉公路、鐵路橫貫全鎮(zhèn)。幅員面積214.36平方公里，鎮(zhèn)轄16個(gè)行政村，114個(gè)生產(chǎn)小組，總?cè)丝?.85萬人，有耕地5976公頃，林地9896公頃，森林覆蓋率為46%（其中鎮(zhèn)區(qū)為88.5%），是一個(gè)交通便利，風(fēng)景奇秀的山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。鎮(zhèn)、村、社三級(jí)干部220人，有致富項(xiàng)目的占20%，項(xiàng)目類別主要是養(yǎng)殖業(yè)（豬、牛、兔）、種植業(yè)（粘玉米、中草藥）、運(yùn)輸業(yè)。

二、交通情況

1、公路、鐵路:長(zhǎng)春至圖們的鐵路，長(zhǎng)春至吉林公路（北線）橫貫全鎮(zhèn)（45—62公里之間），本鎮(zhèn)距長(zhǎng)春市45公里，距吉林市55公里，距九臺(tái)市25公里。

2、客運(yùn)情況：九臺(tái)至土們嶺客班車每日28次（單程）,日均客流量450人左右，長(zhǎng)春至吉林、九臺(tái)至吉林及其它經(jīng)過客班車日均60班次，承載客流量約為70人次，每月逢五逢十為土們嶺商貿(mào)大集，逢集市時(shí)客流量較平日稍有增加。

3、物流情況：由于本鎮(zhèn)地處長(zhǎng)、吉兩市中間，逢集時(shí)，很少有長(zhǎng)吉兩市人員、車輛來趕集。

三、種植情況

1、糧食產(chǎn)量：全鎮(zhèn)在冊(cè)耕地5976公頃，全部是旱田，年均糧食產(chǎn)量57,700噸。

2、綠色產(chǎn)品：土們嶺地區(qū)山脈連綿，屬于長(zhǎng)白山余脈，因此，特色山珍豐富，如：山野菜系列、松仁、榛子、核桃、蘑菇等，分布春、夏、秋三個(gè)盛季。當(dāng)?shù)亟?jīng)營(yíng)山珍加工、銷售的業(yè)戶百余戶，規(guī)模較大的有利達(dá)食品加工廠，恒利農(nóng)產(chǎn)品加工廠、金穗山莊山珍加工廠等，年生產(chǎn)銷售200噸以上。

四、養(yǎng)殖情況

1、禽類存欄：全鎮(zhèn)禽類存欄總數(shù)達(dá)17萬只，年銷售禽類45萬只，主要銷往德大、金鑼集團(tuán)和吉林市。

2、生豬存欄：全鎮(zhèn)禽類存欄8600頭，其中規(guī)模飼養(yǎng)戶2800頭，產(chǎn)品主要銷往金鑼集團(tuán)、德大集團(tuán)、天景集團(tuán)。

五、經(jīng)紀(jì)人情況

1、本地人數(shù)：35人，外地人數(shù)8人，其中吉林市2人。

2、從事項(xiàng)目：粘玉米、山野菜。

六、勞務(wù)輸出情況。

1、本地勞務(wù)輸出情況：

年均輸出780人，XX年底，輸出總量達(dá)3768人。XX年1—6月中旬，新輸出124人。

2、在吉林市勞務(wù)情況

（1）建筑工人：40人（2）家政7人（3）服務(wù)業(yè)14人（4）工商業(yè)3人。計(jì)64人。

七、財(cái)政總量

1、本級(jí)財(cái)政收入（年內(nèi)）670萬元。

2、人均收入4160元（因電廠征地，收入增加幅度大）XX年3350元。

3、來自吉林市的收入約為9.2萬元。

八、特色產(chǎn)業(yè)情況

1、產(chǎn)業(yè)園區(qū)情況：畜禽養(yǎng)殖小區(qū)6個(gè)，專業(yè)屯20個(gè)。

2、品牌情況：利達(dá)產(chǎn)品加工廠注冊(cè)“碧子蘭”牌山野菜系列產(chǎn)品，恒利農(nóng)產(chǎn)品加工廠注冊(cè)“土們嶺”牌農(nóng)村產(chǎn)品。

九、民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體規(guī)劃和發(fā)展思路：

1、規(guī)劃目標(biāo)：“十一五”期間，在全鎮(zhèn)范圍內(nèi)建設(shè)粘玉米特色種植、中草藥種植、豬、牛、兔養(yǎng)殖園區(qū)20個(gè)，完善專業(yè)村6個(gè)，專業(yè)屯20個(gè)，結(jié)構(gòu)調(diào)整比例達(dá)到55%，社會(huì)總產(chǎn)值達(dá)到12億元，財(cái)政全口徑收入達(dá)到1500萬元，農(nóng)民人均純收入達(dá)到5500元，社會(huì)固定資產(chǎn)投入達(dá)到XX萬元，勞務(wù)輸出總量達(dá)7000元。

2、發(fā)展思路：依托天景基地、金鑼集團(tuán)、華能九臺(tái)電廠，大力發(fā)展特色種植、特色養(yǎng)殖，促進(jìn)勞動(dòng)力輸出總量，促進(jìn)人均收入大幅度增長(zhǎng)，為建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村奠定堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)、物質(zhì)基礎(chǔ)。

十、依托吉林，發(fā)展區(qū)位優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略思考

（一）更多地建立勞務(wù)輸出聯(lián)系站，促進(jìn)本區(qū)位勞動(dòng)力輸出。

（二）九臺(tái)市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及各村領(lǐng)導(dǎo)干部，仍然存在本位主義思想，一貫把目光瞄向長(zhǎng)春市，而忽視吉林市場(chǎng)，因此，產(chǎn)品銷售受到局限。