導(dǎo)語：如何才能寫好一篇智能醫(yī)學(xué)工程學(xué)科評估，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1．1體制不健全、職責(zé)不明確

自20世紀(jì)70年代我國建立臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)科以來，全國各級醫(yī)院相繼組建了臨床醫(yī)學(xué)工程科(部)，但在管理體制上比較混亂，有的隸屬后勤部門，有的隸屬醫(yī)技部門。在職責(zé)上差別也很大，有的只重視醫(yī)療儀器設(shè)備的采購，而忽視了儀器設(shè)備的功能開發(fā)和利用；有的只重視維修和日常管理，而忽視了儀器設(shè)備質(zhì)量安全性、可靠性的控制和檢測；有的甚至將總務(wù)后勤部門的水、電、氣、機(jī)械等動力方面的維修摻雜進(jìn)醫(yī)學(xué)工程科的日常工作，使得醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員不堪重負(fù)，這些都嚴(yán)重影響了臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的健康發(fā)展。

1.2領(lǐng)導(dǎo)不重視、重醫(yī)輕工思想嚴(yán)重

目前，各級醫(yī)療行政部門的領(lǐng)導(dǎo)中，醫(yī)學(xué)工程專業(yè)出身的很少，對此專業(yè)不甚了解，未能充分認(rèn)識到醫(yī)學(xué)工程科在醫(yī)院發(fā)展中的重要性。同時，因為醫(yī)學(xué)工程科不能像臨床科室那樣直接創(chuàng)造效益，往往造成領(lǐng)導(dǎo)院忽視醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員在設(shè)備采購論證、應(yīng)急搶修、預(yù)防性維護(hù)及質(zhì)量控制等方面所帶來的間接經(jīng)濟(jì)效益，對于醫(yī)學(xué)工程科在人員配備、進(jìn)修培訓(xùn)、職稱評定等方面給予了限制。

1．3自身整體素質(zhì)不高，技術(shù)水平參差不齊

據(jù)江蘇某高校對4個省部分醫(yī)院的調(diào)查，醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的學(xué)歷結(jié)構(gòu)為：研究生占1．8％，本科占12％，大專占33．7％，高中和中專占53．5％。湖南某高校調(diào)查30所醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的高、中、初級職稱結(jié)構(gòu)為8．4％，35．9％，55．7％tz】。不僅學(xué)歷與職稱結(jié)構(gòu)不合理，而且真正醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)的人員占的比例也很少，許多現(xiàn)有人員未經(jīng)過正規(guī)的醫(yī)療設(shè)備專業(yè)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，缺乏相關(guān)專業(yè)理論基礎(chǔ)，知識面狹窄。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展及各種新型醫(yī)療設(shè)備的引進(jìn)使得醫(yī)院迫切需要素質(zhì)高、能力強(qiáng)、知識面廣的醫(yī)學(xué)工程通用型人才。

1．4在職培訓(xùn)工作落后，發(fā)展進(jìn)步受限

一方面，由于編制人員較少，醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的日常設(shè)備維修及計量質(zhì)控等任務(wù)較重，再加上這些工作不直接產(chǎn)生效益，管理層不予以重視，醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員較少能獲得與臨床醫(yī)生一樣出去培訓(xùn)進(jìn)修的機(jī)會。據(jù)調(diào)查顯示，縣以上醫(yī)院64％的醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員從未參加過繼續(xù)教育。另一方面，目前我國醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的職稱評定沒有一個專門的機(jī)構(gòu)和組織，往往是掛靠在其他行業(yè)。而職稱考試很少涉及專業(yè)知識，職稱評定也沒有專業(yè)評委，導(dǎo)致一些醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的晉升困難，甚至?xí)x升“無門”。在職教育培訓(xùn)、職稱晉升及待遇得不到相應(yīng)解決，造成了醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員進(jìn)取心不強(qiáng)或人才流失。

1．5制度守舊，積極性和能動性得不到充分發(fā)揮

由于歷史原因，在大多數(shù)醫(yī)院，醫(yī)學(xué)工程科的主要職能定位在醫(yī)療設(shè)備的維修上，從而使得醫(yī)療設(shè)備在購買時沒有醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員的論證參與，以致許多性能沒有充分開發(fā)，功能閑置。由于儀器設(shè)備的使用管理都在臨床科室，經(jīng)常出現(xiàn)不按章操作，不定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的情況，甚至帶故障運(yùn)行，造成更大的損壞；有的設(shè)備由于使用頻繁，臨床使用科室往往找借口阻礙醫(yī)學(xué)工程人員對設(shè)備進(jìn)行必要的檢修和質(zhì)量安全檢測，從而使的設(shè)備的安全性和可靠性得不到保證。同時，由于醫(yī)學(xué)工程人員的工作很難用指標(biāo)直接量化，他們的勞動價值很能被凸顯出來，工作性質(zhì)和成效被低估，在勞務(wù)補(bǔ)貼方面往往與臨床科室有較大的差距，從而導(dǎo)致醫(yī)學(xué)工程部門的工作職能得不到充分體現(xiàn)，醫(yī)學(xué)工程人員的能動性、積極性得不到充分發(fā)揮，工作效率不高。一

2臨床醫(yī)學(xué)工程部門需強(qiáng)化的主要職能

隨著科技的飛速發(fā)展，臨床醫(yī)學(xué)越來越依賴高精尖設(shè)備與技術(shù)，臨床醫(yī)學(xué)工程師已經(jīng)成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)與工程學(xué)之間的橋梁，醫(yī)學(xué)工程的學(xué)科發(fā)展也逐漸得以完善，醫(yī)院對醫(yī)學(xué)工程部門的重要性也越來越重視。我們必須抓住機(jī)遇，順應(yīng)醫(yī)院的發(fā)展建設(shè)，滿足臨床醫(yī)療的需要，保障醫(yī)療設(shè)備使用的有效性和安全性。因此，作為臨床醫(yī)學(xué)工程部門，必須強(qiáng)化以下5個方面的職能。

2．1強(qiáng)化參謀職能。做好設(shè)備引進(jìn)過程中的科學(xué)論證和把關(guān)工作

醫(yī)療設(shè)備的采購是一個復(fù)雜而又十分重要的過程，科學(xué)規(guī)范的采購必然會給醫(yī)院帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，否則就會給醫(yī)院帶來巨大損失。首先，在設(shè)備采購之前。要廣泛征求意見，根據(jù)使用科室的實(shí)際情況和發(fā)展需要，對待引進(jìn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評估預(yù)測；了解不同廠商設(shè)備的性能指標(biāo)、價格、維持費(fèi)用以及此類設(shè)備在其他醫(yī)院的運(yùn)行狀況等；對醫(yī)療設(shè)備的配置做出較為合理的方案，并寫出可行性論證報告，為醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的決策提供有力的依據(jù)，從而確保所引進(jìn)的設(shè)備既能滿足臨床科室的日常工作和科研需要，又不至于因為一味的貪多求全發(fā)揮不了設(shè)備的最大效益，造成資源浪費(fèi)。其次，設(shè)備到貨安裝后，醫(yī)學(xué)工程部門要依據(jù)合同條款，對設(shè)備進(jìn)行驗收檢測，包括設(shè)備的軟硬件指標(biāo)、性能參數(shù)及電氣安全等，以保證所購設(shè)備的安全性和有效性，降低源頭風(fēng)險。

2．2強(qiáng)化維修職能。做好設(shè)備的應(yīng)急維修和預(yù)防性維護(hù)工作

應(yīng)急維修也稱一線維修，這是臨床醫(yī)學(xué)工程師必須具備的素質(zhì)和技能。設(shè)備在使用工程中不可避免會出現(xiàn)各種故障，只有及時排除故障，才能保證設(shè)備安全有效的使用，滿足臨床醫(yī)療的需要。預(yù)防性維護(hù)(PreventiveMaintenance)是指周期性地對儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和功能檢查，動態(tài)觀察設(shè)備的運(yùn)行狀況，它是對儀器設(shè)備的一種動態(tài)管理。隨著越來越多的先進(jìn)儀器設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)院臨床，對醫(yī)療設(shè)備的動態(tài)管理提出了更高的要求，作為醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員，我們要將設(shè)備的維護(hù)管理模式由原始的被動搶修向預(yù)防性維護(hù)過渡，動態(tài)掌握設(shè)備有效生命周期中的運(yùn)行信息(包括它的運(yùn)行環(huán)境條件、技術(shù)參數(shù)指標(biāo)、使用消耗狀況等)，做好記錄，建立設(shè)備檔案，并以此為依據(jù)對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)的分析，制定可行的周期性維護(hù)保養(yǎng)方案，通過預(yù)防性的檢修避免突發(fā)性事件，保證設(shè)備處于良好狀態(tài)，降低設(shè)備的故障發(fā)生率，延長設(shè)備的使用壽命J。

2．3強(qiáng)化管理職能。做好設(shè)備的質(zhì)量管理與控制工作

科技的發(fā)展極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人們在應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備的同時，由于對其潛在的風(fēng)險和臨床應(yīng)用質(zhì)量安全問題認(rèn)識不足，造成在醫(yī)療設(shè)備在應(yīng)用中時常出現(xiàn)安全隱患、引發(fā)醫(yī)療事故、對患者或操作人員造成傷害的案例。這已經(jīng)引起了人們對醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量與安全的廣泛關(guān)注。近年來，醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制已成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)備管理部門研究的一個重要課題。2006年，總后衛(wèi)生部率先對醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制進(jìn)行了試點(diǎn)和摸底，并于2008年6月下達(dá)了《軍隊衛(wèi)生裝備質(zhì)量控制實(shí)施通用要求(試行)》及《軍隊衛(wèi)生裝備質(zhì)量控制檢測技術(shù)規(guī)范(試行)》的通知。2010年1月，國家衛(wèi)生部頒發(fā)了《醫(yī)療器械臨床使用安全管理規(guī)范(試行)》，其中明確指出，醫(yī)學(xué)工程部門具體負(fù)責(zé)本醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)療器械臨床使用安全管理和工程技術(shù)支持工作，這賦予了我們醫(yī)學(xué)工程部門新的使命任務(wù)。我們要充分認(rèn)識開展醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制工作的重要性，切實(shí)樹立以臨床為中心的觀念，拓展醫(yī)學(xué)工程部門的技術(shù)保障服務(wù)范圍，通過制定醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量管理控制方針、目標(biāo)、職責(zé)、程序、制度等，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備在論證、采購、使用、維護(hù)、維修、退役等全過程的質(zhì)量管理與控制，確保醫(yī)療工作質(zhì)量，保證患者診治安全有效，提高醫(yī)院綜合效益，從而推進(jìn)醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建設(shè)，提升醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員地位。

2．4強(qiáng)化培訓(xùn)職能。做好醫(yī)護(hù)人員的安全培訓(xùn)與考核工作

隨著越來越先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備廣泛應(yīng)用于臨床，在幫助醫(yī)護(hù)人員診治患者的同時，也要求醫(yī)護(hù)人員必須掌握更多的知識，才能夠很好地駕馭它們，任何一點(diǎn)小的失誤，都可能影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，從而影響臨床的診斷和治療，嚴(yán)重時可能會造成誤診、漏診，甚至威脅到患者的生命安全。因此，對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行醫(yī)療設(shè)備的操作規(guī)程、安全使用及維護(hù)技能的培訓(xùn)和考核，也是醫(yī)學(xué)工程部門必須強(qiáng)化的一項重要職能。首先，要加強(qiáng)對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行使用操作技能培訓(xùn)和考核，促使他們在使用儀器設(shè)備時能嚴(yán)格按章操作，保證儀器設(shè)備的使用環(huán)境條件，盡量避免因設(shè)備操作不當(dāng)引起的不良后果的發(fā)生。其次，要加強(qiáng)對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)知識的培訓(xùn)和考核，提高醫(yī)護(hù)人員對設(shè)備儀器日常維護(hù)保養(yǎng)重要性的認(rèn)識，增強(qiáng)其責(zé)任心，及時有效地開展維護(hù)保養(yǎng)工作，避免因日常維護(hù)保養(yǎng)不到位而造成儀器設(shè)備的損壞。再次，要加強(qiáng)對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行質(zhì)量安全方面的政策法規(guī)教育，使他們對儀器設(shè)備的計量及質(zhì)量控制檢測的重要性有更清醒的認(rèn)識，這樣才能使他們更好地配合醫(yī)學(xué)工程人員對設(shè)備開展計量檢定和質(zhì)量控制檢測工作，保證醫(yī)療儀器設(shè)備使用的安全有效。

2．5強(qiáng)化學(xué)習(xí)職能，努力提高醫(yī)學(xué)工程人員自身素質(zhì)

學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵在于自身素質(zhì)的提高，醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員應(yīng)走在醫(yī)療領(lǐng)域的前沿，及時掌握醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展趨勢和動態(tài)。今后醫(yī)療設(shè)備將朝著數(shù)字化、智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這就需要醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員積極參加在職學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不斷更新觀念，改善知識結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)技術(shù)水平；同時，醫(yī)學(xué)工程部門要進(jìn)一步完善內(nèi)部建設(shè)機(jī)制，優(yōu)化人才隊伍結(jié)構(gòu)，積極引進(jìn)優(yōu)秀人才，建立一支德才兼?zhèn)?、掌握高科技專業(yè)知識、具有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng)、會管理、梯次合理的人才隊伍，積極主動作為，用實(shí)際行動和工作業(yè)績來改善和塑造自身形象，確立醫(yī)學(xué)工程部門在醫(yī)院不可或缺的地位和作用。

篇2

本刊訊（通訊員 何 雷）5月14日，由第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院牽頭獲得的國家973計劃“活細(xì)胞的THz波無標(biāo)記檢測技術(shù)基礎(chǔ)研究”項目啟動會召開。作為國家重大基礎(chǔ)科研課題，項目共獲國家科研基金2000萬元，這也是西南醫(yī)院牽頭進(jìn)行的第四項973科研課題。

檢驗醫(yī)學(xué)領(lǐng)域迎來革命性創(chuàng)新機(jī)遇

很多患者覺得身體不舒服，前往醫(yī)院就診，要準(zhǔn)確找到病因可能需要做很多檢查，如X光、CT、核磁共振等一系列放射檢查，B超、彩超等超聲檢查，還有抽血化驗、病理學(xué)活檢等等?；蛟S，在將來的一天，我們只需要用一種檢查就能快速準(zhǔn)確地給出結(jié)論。

據(jù)介紹，基礎(chǔ)科學(xué)的飛速發(fā)展，極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)疾病診斷水平的提高，使現(xiàn)在的疾病診斷越來越迅速準(zhǔn)確，診斷成本越來越低廉。盡管如此，目前患者要確診大部分疾病仍然需要通過醫(yī)學(xué)檢查才能確診，并有較長的等待結(jié)果時間。為了準(zhǔn)確查出各類常見、不常見、甚至罕見疾病，西南醫(yī)院僅檢驗科就有1000多個檢驗項目。

“放射科、檢驗科、超聲科、病理科??????這么多的檢測手段、檢驗人員、設(shè)備試劑，都是對患者有用且必須的，但是很多科學(xué)家都有一個科幻的想法，我們能不能讓檢驗更簡單更一站式？”西南醫(yī)院檢驗科主任、973項目首席科學(xué)家府偉靈形象地比喻，如果說一站式檢驗是科幻電影，現(xiàn)在檢驗醫(yī)學(xué)科學(xué)家做的事情，就是為這個科幻情節(jié)找理論依據(jù)和前提條件，先要有想法，未來才會有實(shí)現(xiàn)的可能。

本次973太赫茲技術(shù)研究項目，就是期望通過物理學(xué)、醫(yī)學(xué)等各學(xué)科頂尖科學(xué)家的共同攻關(guān)，讓科學(xué)家在生物醫(yī)學(xué)微觀和宏觀領(lǐng)域最終解釋各種生命現(xiàn)象，為疾病的診斷、治療、評估、監(jiān)測和預(yù)警及后續(xù)藥物設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和評價帶來革命性改變。

太赫茲波技術(shù)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用廣泛

“相較于現(xiàn)有醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，太赫茲波光譜成像技術(shù)具有更獨(dú)特、更適用的物理特征。”府偉靈說，由于太赫茲波具有反應(yīng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的指紋特性，并且光子能量低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X射線能量，不會對生物大分子、生物細(xì)胞和組織產(chǎn)生有害電離，特別適合于對生物組織進(jìn)行活體檢查。

醫(yī)院檢驗科教授黃慶介紹，與現(xiàn)有X光、核磁共振等檢測手段相比，太赫茲波的最大特點(diǎn)是能將檢測細(xì)致到細(xì)胞級別。

“如果把X光等檢測方法和太赫茲比作不同型號的相機(jī)，那么太赫茲就具有像素更高、快門速度更快的優(yōu)勢。”黃慶說，像素更高是由于太赫茲的頻率很高，所以其空間分辨率也很高。又由于它發(fā)出脈沖的時間很短（皮秒量級），所以具有很高的時間分辨率，時間分辨率就相當(dāng)于快門速度。

另外，太赫茲與X光等現(xiàn)有檢測方式相比，輻射劑量幾乎為零，對人體傷害非常小。

據(jù)介紹，太赫茲波是頻率在0.1～10THz的電磁波，處于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的波段。國際上，太赫茲生物醫(yī)學(xué)研究隨著歐盟2000年設(shè)立的國際聯(lián)合項目“THz-Bridge”正式啟動。美國政府將太赫茲技術(shù)評為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，日本將其列為“國家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首，并將生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用列為主要方向之一，歐洲也連續(xù)10年將生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用作為首要研究方向。

太赫茲-檢測醫(yī)學(xué)（THz-LabMed）是當(dāng)前受到極大重視，涉及醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、計算機(jī)學(xué)、信息和材料等多學(xué)科的綜合交叉前沿學(xué)科，是以生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗診斷應(yīng)用為目的，采用太赫茲（THz）波技術(shù)無標(biāo)記、無損檢測生物大分子、生物細(xì)胞和組織醫(yī)學(xué)和物理交叉的新學(xué)科。基于THz波技術(shù)的THz-LabMed是我國與全球同步開展的THz-BioMed研究領(lǐng)域，可以從新的視角為檢驗醫(yī)學(xué)提供分子、細(xì)胞和組織偵檢的革命性科學(xué)手段，形成檢驗醫(yī)學(xué)優(yōu)勢新學(xué)科和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

以乳腺癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤為初期研究對象

府偉靈表示，目前規(guī)劃的初步研究中，期望能夠獲得以乳腺癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤的太赫茲波譜規(guī)律，建成模式數(shù)據(jù)庫，讓太赫茲活細(xì)胞檢測技術(shù)走向臨床。

篇3

[關(guān)鍵詞] 力學(xué) 學(xué)科 發(fā)展報告

福建省力學(xué)學(xué)科在廣大的省內(nèi)力學(xué)工作者長期不懈努力下，通過與國內(nèi)外同行廣泛交流、相互學(xué)習(xí)，以及不斷從國內(nèi)外引進(jìn)優(yōu)秀力學(xué)人才，近十年來取得不少成果。目前，雖然總體上在國內(nèi)還無法處于先進(jìn)行列，但在某些領(lǐng)域的一些研究成果達(dá)到了國內(nèi)甚至國際先進(jìn)水準(zhǔn)，國內(nèi)影響也日益增加。但是，福建畢竟是力學(xué)小省，從事力學(xué)研究的隊伍很小，真正從事力學(xué)理論、基礎(chǔ)研究的人才更少。迄今，我省高校還沒有設(shè)置力學(xué)專業(yè)，更沒有力學(xué)或航空航天學(xué)院。正因為我們沒有強(qiáng)大的力學(xué)研究隊伍，我們的研究成果不夠系統(tǒng)，也無法形成國內(nèi)外影響力大的研究團(tuán)隊。力學(xué)是目前世界上發(fā)展非常快的一個學(xué)科，是眾多工程技術(shù)的基礎(chǔ)，其研究成果被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的航天航空技術(shù)、艦船技術(shù)、兵器技術(shù)、尖端的建筑領(lǐng)域、車輛技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、高速精密機(jī)床、電子技術(shù)、防震救災(zāi)等等。力學(xué)學(xué)科強(qiáng)的省份，其工程技術(shù)各個領(lǐng)域普遍也強(qiáng)。由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限，福建省同其他一些省市一樣，對力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科重視不夠，導(dǎo)致工程技術(shù)人才隊伍總體素質(zhì)不是很高，研究后勁不足。除了高層建筑、大型橋梁、水庫等事關(guān)國計民生的大項目外，很少見到生產(chǎn)企業(yè)借助力學(xué)尋找疑難問題的答案，或開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品。為此，總結(jié)力學(xué)學(xué)科發(fā)展，不僅僅是有助于本學(xué)科更快更好的發(fā)展，更重要的是促進(jìn)力學(xué)對工業(yè)進(jìn)步的推動作用。此外，還可以幫助年輕的力學(xué)工作者、力學(xué)愛好者，以及政府有關(guān)部門，更快更好了解我省乃至全世界力學(xué)發(fā)展動態(tài)、應(yīng)用與存在的問題，促進(jìn)力學(xué)人才隊伍的發(fā)展壯大。雖然我省力學(xué)人才數(shù)量與培養(yǎng)機(jī)制在國內(nèi)處于劣勢，然而，力學(xué)學(xué)科也同其他學(xué)科一樣， 有能力、也期待在海西建設(shè)中發(fā)揮更大的作用、得到更快的發(fā)展。

目前，我省力學(xué)學(xué)科研究領(lǐng)域主要集中固體力學(xué)、流體力學(xué)、計算力學(xué)、機(jī)械動力學(xué)與控制、細(xì)觀力學(xué)、實(shí)驗力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面。研究內(nèi)容既有理論方面的，也有許多工程實(shí)際應(yīng)用的，還有關(guān)于力學(xué)教育的。本學(xué)科報告將根據(jù)上述7個領(lǐng)域展開。

1固體力學(xué)

固體力學(xué)研究變形固體在外界因素（如載荷、溫度、濕度等）作用下受力、變形、流動、斷裂等。包括桿件及理想彈性體變形和破壞；變形固體塑性變形與外力的關(guān)系；細(xì)長桿穩(wěn)定性理論；桿系結(jié)構(gòu)、薄板殼以及它們的組合體；裂紋尖端應(yīng)力場、應(yīng)變場以及裂紋擴(kuò)展規(guī)律。復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能、變形規(guī)律和設(shè)計準(zhǔn)則。固體力學(xué)不但促進(jìn)了近代土木建筑、機(jī)械制造和航空航天等工業(yè)的進(jìn)步和繁榮，而且為廣泛的自然科學(xué)提供了范例或理論基礎(chǔ)[1-2]。大到橋梁、航天航空器、核動力結(jié)構(gòu)，小到計算機(jī)芯片、生物組織以及近年來高速發(fā)展的微/納米機(jī)械等都需要借助固體力學(xué)理論和方法。

1.1 我省固體力學(xué)研究現(xiàn)狀

1.1.1 斷裂與疲勞方向

通過三點(diǎn)彎曲疲勞試驗，分別跟蹤監(jiān)測了40Cr鋼及它的兩種表面處理試樣疲勞損傷過程，得出了40Cr鋼經(jīng)過兩種表面處理對其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結(jié)果，提出了對疲勞裂紋萌生壽命測量的一種新方法[3]。根據(jù)材料對稱循環(huán)持久極限和靜載強(qiáng)度極限，導(dǎo)出任意循環(huán)特征下材料持久極限的估算公式。通過非線性有限元方法對橡膠―鋼球支座的橡膠層與鋼球粘結(jié)界面上及橡膠中間層在扭轉(zhuǎn)載荷作用下存在中心裂紋和環(huán)形邊緣裂紋的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出撕裂能與裂紋尺寸、載荷和橡膠層厚度的關(guān)系曲線[4]。針對抽油機(jī)井常用油管在循環(huán)載荷作用下的疲勞斷裂問題進(jìn)行了理論與實(shí)驗研究。在實(shí)測油管載荷譜與應(yīng)變譜的基礎(chǔ)上應(yīng)用彈塑性有限元法計算油管螺紋內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場，并進(jìn)行了有關(guān)的疲勞實(shí)驗，以得到油管的疲勞強(qiáng)度。

* 第一執(zhí)筆人：嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動與電子控制研究所所長、教授。

1.1.2 板殼、薄壁桿件及復(fù)合材料方向

利用群論方法提出周期區(qū)域的分片正交多項式連續(xù)函數(shù)，在周期區(qū)域內(nèi)利用正交分片多項式逼近位移函數(shù)可以大大地降低計算量[5]。推導(dǎo)了一般各向異性板彎曲的積分方程，運(yùn)用加權(quán)殘數(shù)配點(diǎn)法求解了正交各向異性板彎曲的積分方程。提出了兩種新的近似基本解加權(quán)雙三角級數(shù)廣義各向同性板解析形式的基本解和加權(quán)雙三角級數(shù)的疊加。根據(jù)Timoshenko幾何變形假設(shè)和Boltzmann疊加原理，推導(dǎo)出控制損傷粘彈性Timoshenko中厚板的非線性動力方程以及簡化的Galerkin截斷方程組;然后利用非線性動力系統(tǒng)中的數(shù)值方法求解了簡化方程組[6]。假設(shè)翹曲位移及切向位移的分布函數(shù)，考慮剪切變形的影響，利用最小勢能原理建立了單位均布畸變荷載作用下的薄壁桿件畸變角微分方程[7]。采用一般解法對該畸變角微分方程進(jìn)行求解，并推導(dǎo)求解的初參數(shù)法。采用加權(quán)余量法提出一個簡支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計算公式；利用這個式子算出的值與試驗結(jié)果以及其它數(shù)值方法等得到的結(jié)果吻合得很好，說明文獻(xiàn)[7]提出的公式能迅速、有效地計算薄壁桿件的橫向臨界荷載。以均布荷載下的拋物線鋼管拱為研究對象，在考慮雙重非線性的有限元分析基礎(chǔ)上，提出純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計算的等效柱法[8]。提出了基于桿件連續(xù)分布的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果不僅更接近理論解，而且克服了理論解的非均勻各向異性材料的制造困難，也完全避免了各種數(shù)值拓?fù)鋬?yōu)化普遍具有的數(shù)值不穩(wěn)定問題[9]。

1.1.3 彈性動力學(xué)方向

分析了一般粘彈結(jié)構(gòu)特征值問題的特點(diǎn)，建立了一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析方法。與粘彈結(jié)構(gòu)已有的模態(tài)分析方法相比，該方法通用于更一般的粘彈結(jié)構(gòu)，在形式上不涉及粘彈本構(gòu)關(guān)系項，并只涉及一種模態(tài)向量[10]。導(dǎo)出了時間步長內(nèi)計算擾動的確定方法，并進(jìn)一步采用同步計算消除計算擾動效應(yīng)和后續(xù)步計算消除計算擾動效應(yīng)，兩種途徑抵消其不利影響?；贒istorted-Born Iterative方法，提出了一種求解彈性波強(qiáng)非線性逆散射問題的迭代方法。在數(shù)值模擬運(yùn)算時利用矩陣法進(jìn)行離散處理，并采用正則化原理避免求解病態(tài)矩陣方程。應(yīng)用多重尺度法推得從平方非線性振動系統(tǒng)勢能井逃逸的時間。近似勢能法用于克服非線性帶來的困難。推導(dǎo)了系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)方程。分析表明，結(jié)合系統(tǒng)動量及動量矩守恒關(guān)系得到的系統(tǒng)廣義Jacobi關(guān)系為系統(tǒng)慣性參數(shù)的非線性函數(shù)。證明了借助于增廣變量法可以將增廣廣義Jacobi矩陣表示為一組適當(dāng)選擇的慣性參數(shù)的線性函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)參數(shù)未知時由空間機(jī)械臂末端慣性空間期望軌跡產(chǎn)生機(jī)械臂關(guān)節(jié)鉸期望角速度、角加速度的增廣自適應(yīng)控制算法。在高速公路剛架拱實(shí)橋動測及單車荷載作用研究基礎(chǔ)上，建立多車荷載激振模型，發(fā)展了研究剛架拱橋車激共振特性的可視化仿真方法，探討剛架拱橋在高速多車荷載作用下的共振條件，分析車距、車速和車數(shù)對豎向瞬態(tài)振動峰值的影響，編制運(yùn)行多車荷載下振動仿真分析可視化程序。提出了基于壓力傳感器的汽車重心實(shí)時監(jiān)測機(jī)理的力學(xué)模型。利用該模型能實(shí)時監(jiān)測汽車的整車重量、重心位置，提供安全裝載和安全車速監(jiān)測與報警，可為汽車安全系統(tǒng)提供可靠的重心計算力學(xué)模型，為研制汽車重心實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)提供了必要參數(shù)與依據(jù)。論述數(shù)值計算中新的小波基無單元方法，即用小波基函數(shù)取代傳統(tǒng)無單元方法中的冪級數(shù)基之后，使無單元法具有了小波變換的局域化和多分辨率等優(yōu)良特性，并能有效地克服有限單元法的網(wǎng)格敏感性和單元之間應(yīng)力不連續(xù)現(xiàn)象，從而不但拓展和豐富了無單元法的理論內(nèi)容，也為其工程應(yīng)用開辟了新的途徑[11]。

1.1.4 工程應(yīng)用

推導(dǎo)了T型截面梁的彎矩-軸力-曲率關(guān)系，提出了分析大偏心體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量和梁彎曲性能的通用方法。比較荷載作用前后，轉(zhuǎn)向座和錨具的變形差，計算出體外筋的應(yīng)變和應(yīng)力。因此這一方法考慮了體外筋的變形協(xié)調(diào)條件，同時自動地考慮了體外筋偏心距的損失。以B樣條函數(shù)結(jié)合配點(diǎn)法直接求解框剪間有限個作用力與力矩，導(dǎo)出的遞推公式對任意水平荷載可直接應(yīng)用。采用動力特解邊界元法在時域內(nèi)求解壩-水-地基動力相互作用問題特性，研究了壩體、地基和系統(tǒng)阻尼對壩體的動力特性、動水壓力、動力放大系數(shù)及穩(wěn)定系數(shù)的影響。提出了一種求解柔性多體系統(tǒng)控制方程數(shù)值方法，在每一時間步，利用Newmark-β直接積分法計算迭代初值，基于控制方程及約束方程的泰勒展開，推導(dǎo)出Newton-Raphson迭代公式，對位移及拉格朗日乘子進(jìn)行修正。引用Blajer提出的違約修正方法對數(shù)值積分過程中約束方程的違約進(jìn)行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撐參數(shù)優(yōu)化的一種新的數(shù)學(xué)模型，在給定的幾條地震波作用下，在滿足框架的規(guī)范層間位移角限值要求下，框架各層安裝的耗能支撐剛度之和最小，從而實(shí)現(xiàn)安裝較少的耗能裝置而能達(dá)到相同的抗震要求[16]。

1.2 與國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的對比與不足

整體上，我省還沒有建立起幾個系統(tǒng)、穩(wěn)定的固體力學(xué)研究方向。與國內(nèi)外比較尚處于相對落后的研究水平。許多研究領(lǐng)域尚處于空白。系統(tǒng)性、原創(chuàng)性研究成果就更少了。

1.3 國內(nèi)外固體力學(xué)發(fā)展趨勢預(yù)測

固體力學(xué)的研究對象向跨尺度和復(fù)雜性方向發(fā)展；研究手段以跨學(xué)科、交叉性和系統(tǒng)性為特色。 其基本理論以研究力與熱、電、磁、聲、光、化學(xué)及生命領(lǐng)域的相互作用，實(shí)現(xiàn)從原子、分子的微觀結(jié)構(gòu)到納米結(jié)構(gòu)、細(xì)觀顯微結(jié)構(gòu)，直至宏觀結(jié)構(gòu)的多尺度關(guān)聯(lián)理論框架的建立。固體力學(xué)可以將地震、邊坡失穩(wěn)、泥石流、礦井崩塌等自然災(zāi)害提煉成為具有群體缺陷、裂紋和裂隙的不連續(xù)、非均勻介質(zhì)的力學(xué)演化過程，預(yù)測和防范突發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。固體力學(xué)在陸地和海洋石油勘探采集和輸運(yùn)、核電技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)、高壩技術(shù)和高功率水力發(fā)電技術(shù)、大型工程結(jié)構(gòu)的選址等重大工程中也將發(fā)揮愈來愈重要的作用。集傳感功能和驅(qū)動功能為一體的智能材料和結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著許多與傳統(tǒng)領(lǐng)域不同的力學(xué)問題。新型材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學(xué)，包括力－電－磁－熱耦合場基礎(chǔ)理論與體系、破壞理論、智能結(jié)構(gòu)性能等是固體力學(xué)領(lǐng)域充滿生機(jī)的研究方向。 利用生物學(xué)和生物技術(shù)來設(shè)計材料與器件將極大地沖擊整個工程界、生物界和醫(yī)學(xué)界。

1.4 我省固體力學(xué)發(fā)展對策

目前普遍強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用的大社會背景對力學(xué)這門基礎(chǔ)性學(xué)科的發(fā)展是極為不利的。鼓勵自由探索，促進(jìn)系統(tǒng)性、原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性的研究工作是促進(jìn)力學(xué)學(xué)科發(fā)展的最重要基礎(chǔ)工作。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）固體力學(xué)作為影響廣泛的重要基礎(chǔ)學(xué)科，需要長期、穩(wěn)定地投入。自由探索和基礎(chǔ)研究是科學(xué)新思想、新理論和新方法的重要源泉。需要以全面發(fā)展的觀點(diǎn)長期穩(wěn)定地處理好基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程需求的關(guān)系，營造在各方面都鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境。

（2）人才培養(yǎng)，特別是充分發(fā)揮優(yōu)秀人才作用是力學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要源泉。建立有利于人才培養(yǎng)的長期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評價體系，力學(xué)學(xué)科的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)尤其要避免急功近利。各高校在力學(xué)學(xué)科的建設(shè)上不能以其能否直接解決工程實(shí)際問題為取舍的依據(jù)，而要以現(xiàn)有人才和研究基礎(chǔ)為依據(jù)。穩(wěn)定、扎實(shí)的力學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)可以直接惠及眾多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

（3）從固體力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及國家需求來看，目前的重要科學(xué)問題和前沿領(lǐng)域主要有：微納米力學(xué)、多尺度力學(xué)與跨尺度關(guān)聯(lián)和計算、新材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學(xué)、生物材料與仿生材料力學(xué)、科學(xué)與工程計算與軟件、儀器設(shè)備研制及實(shí)驗力學(xué)新技術(shù)與新表征方法。國家建設(shè)需求的重要支撐點(diǎn)和應(yīng)用發(fā)展方向主要有：固體強(qiáng)度與破壞力學(xué)、計算力學(xué)軟件、固體力學(xué)在國家安全以及航空航天工程中的應(yīng)用、大型工程結(jié)構(gòu)與工業(yè)裝備的力學(xué)問題、爆炸與沖擊力學(xué)、環(huán)境與災(zāi)害關(guān)鍵力學(xué)問題等。

2流體力學(xué)

2.1 計算流體力學(xué)

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，它主要研究流體的運(yùn)動以及流體和其它介質(zhì)間相互作用和流動的規(guī)律。流體涉及面廣，它可以是氣、水，也可以是油或其它流變物質(zhì)。流體力學(xué)在氣象、水文、石油勘探、船舶、飛行器和工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。流體力學(xué)數(shù)學(xué)上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各種變化。

空氣動力學(xué)是流體力學(xué)針對空氣運(yùn)動問題的一個分支，也是流體力學(xué)研究的一個主要內(nèi)容。20世紀(jì)初，飛機(jī)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了空氣動力學(xué)的發(fā)展。航空器的研究需要了解飛行器周圍的壓力分布、飛行器的受力狀況和阻力等問題，這就促進(jìn)了流體力學(xué)在實(shí)驗和理論分析方面的發(fā)展。20世紀(jì)中后期，流體力學(xué)開始和其他學(xué)科互相交叉和滲透，形成了新的交學(xué)科，如物理-化學(xué)流體動力學(xué)、磁流體力學(xué)等。

流體力學(xué)研究的手段主要有三：實(shí)驗，理論分析，數(shù)值計算。理論分析是根據(jù)流體力學(xué)基本方程，通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，得出各種定量和定性結(jié)果。由于流體運(yùn)動的復(fù)雜性，實(shí)驗方法在流體力學(xué)中占有重要的地位?，F(xiàn)代流體力學(xué)就是在純理論的古典流體力學(xué)與偏重實(shí)驗的古典水力學(xué)結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來的。實(shí)驗對于驗證流體運(yùn)動的基本規(guī)律，測定經(jīng)驗參數(shù)，解釋物理現(xiàn)象均有重要意義。

隨著計算機(jī)技術(shù)和各種高效計算方法的發(fā)展，使許多原來無法用理論分析或?qū)嶒炑芯康膹?fù)雜流體問題有了求得數(shù)值解的可能性，形成了“計算流體力學(xué)”學(xué)科。從20世紀(jì)60年代起，在飛行器和其它相關(guān)工程的設(shè)計中，開始大量采用數(shù)值模擬，使得數(shù)值模擬成為與實(shí)驗和理論分析相輔相成的一個重要研究手段，并正在成為流體力學(xué)的主要發(fā)展方向。數(shù)值模擬方法特點(diǎn)如下：

①給出流體運(yùn)動區(qū)域內(nèi)的離散解，而不是一般理論分析方法所關(guān)注的解析解；

②它的發(fā)展與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，因為復(fù)雜的流動問題要求大計算量的運(yùn)算；

③若物理問題的數(shù)學(xué)模型是正確的，則可在較廣泛的流動參數(shù)（如馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、氣體性質(zhì)、模型尺度等）范圍內(nèi)研究流體力學(xué)問題，且能給出流場參數(shù)的定量結(jié)果。

廈門大學(xué)在計算流體力學(xué)學(xué)科開展了多方面的研究，其主要研究力量分布在數(shù)學(xué)、海洋、化學(xué)、材料、物理機(jī)電等院系，并建立了多套高水平的大型計算服務(wù)器。特別值得一提的工作是：數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院在可壓和不可壓粘性流體數(shù)學(xué)模型的理論探索和高階數(shù)值模擬的研究中取得了具有國際水平的成果，豐富和發(fā)展了下面幾個重要方法:

2.1.1 譜方法（Spectral method）[17-19]。該方法是一類高階方法，它利用整體高階多項式逼近偏微分方程的解。它主要有兩種形式：從弱形式出發(fā)的Galerkin譜方法和從強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法，它們都可以認(rèn)為是加權(quán)殘差法的特殊形式。其中配點(diǎn)方法更像差分法，它要求在配置點(diǎn)上滿足原方程，與差分法不同的是：它用高階多項式的準(zhǔn)確求導(dǎo)代替了導(dǎo)數(shù)的差分逼近。Galerkin譜方法與有限元方法在原理上類似，都是先將偏微分方程定解問題轉(zhuǎn)化成與之等價的變分形式，然后通過試探函數(shù)和檢驗函數(shù)的選取來逼近解，它們的主要不同在于試探函數(shù)和檢驗函數(shù)的選取以及高維情況下基函數(shù)的構(gòu)造。譜方法的收斂速度取決于解的正則度，當(dāng)解無限光滑時可以達(dá)到指數(shù)階收斂，即比任何代數(shù)階的收斂速度都快，這是譜方法相比差分法和有限元法的一個主要優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 擬譜法和譜元法[20-21]。擬譜方法（Pseudo-spectral method）是一類準(zhǔn)譜方法，可以通過從弱形式出發(fā)的廣義Galerkin譜方法構(gòu)造，也可以由強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法得到。兩者在某些特殊情形下是等價的，但對絕大多數(shù)問題，配點(diǎn)法無法導(dǎo)出簡潔的弱形式，導(dǎo)致理論分析十分困難。現(xiàn)在配點(diǎn)法正漸漸淡出研究人員的視線?；趶V義Galerkin方法的擬譜方法的構(gòu)造分兩步：首先構(gòu)造問題的Galerkin譜方法，然后利用高精度Gauss型數(shù)值積分近似弱形式中的積分。有別于標(biāo)準(zhǔn)譜方法中使用的正交多項式基，在擬譜方法中，基函數(shù)通常選擇基于數(shù)值積分的Lagrange多項式基，這給計算，尤其是非線性問題的計算帶來了很大的便利。由于Gauss型數(shù)值積分的高精度，在大多數(shù)情形下擬譜方法的收斂速度與譜方法相同。傳統(tǒng)意義下的譜方法對于復(fù)雜區(qū)域的處理能力極其有限，這限制了它的應(yīng)用范圍。20世紀(jì)80年展起來的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個問題。譜元法結(jié)合了譜方法和有限元法各自的優(yōu)點(diǎn)，既能處理復(fù)雜的計算區(qū)域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計算中取得了很大的成功，如今已是計算流體中最常用的方法之一。譜元法與hp-有限元方法很相似，但兩者在發(fā)展的初期有許多不同點(diǎn)，hp-有限元使用的多項式階數(shù)不高，所使用的基函數(shù)也與譜元法不一樣。不過隨著兩類方法的發(fā)展，它們呈現(xiàn)出越來越多的共同點(diǎn)，有些學(xué)者已把兩類方法歸結(jié)為同一種方法。由于譜方法還具有低耗散，低色散的優(yōu)點(diǎn)，如今它已成為湍流數(shù)值模擬的主要方法。

2.1.3 湍流大渦模擬（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流體運(yùn)動主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動時流線相互平行的流動，而湍流則是無規(guī)則脈動的，有強(qiáng)的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無論是層流還是湍流，它們都服從Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流運(yùn)動特征尺度的多樣性，一般來說，直接數(shù)值模擬(DNS)僅局限于湍流機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究和一些較簡單的問題。湍流大渦模擬（LES）是介于DNS和雷諾平均NS(RANS) 之間的一個折衷方法。LES需要的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)比DNS大大減少，這使得它能夠應(yīng)用于許多實(shí)際工程計算中。LES僅計算大尺度部分，而亞格子尺度運(yùn)動（SGS）通過附加模型實(shí)現(xiàn)。目前廣泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“渦粘性” 模型及其變種，如“尺度相似性” 模型，“動力學(xué)模型”，“代數(shù)渦粘性”模型和“重正化群”模型等，這些模型均在某些特定的情形和適當(dāng)?shù)募僭O(shè)下適用， 且跟所選擇的數(shù)值方法相關(guān)。較新的LES模型包括速度估計模型以及無(顯式)模型的單調(diào)積分LES(MILES)和譜消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非線性高頻限制器來限制高頻波段上的能量振蕩，可以起到與顯式SGS模型同樣的效果。而SVV-LES是在譜元法框架內(nèi)提出的，其基本思想是通過引入線性高頻粘性項來抑制可解尺度量在截斷頻率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡單且無附加計算量。

3計算力學(xué)

20世紀(jì)50年代，隨著計算機(jī)的發(fā)展，計算力學(xué)這個力學(xué)和科學(xué)計算的交叉學(xué)科得到了快速發(fā)展，特別是60年代后有限元法及其相應(yīng)軟件產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得計算力學(xué)這個新興學(xué)科迅速滲透到土木、水利、機(jī)械、航空、電子及生命科學(xué)等各個領(lǐng)域，成為計算機(jī)輔助設(shè)計（CAE）的重要核心內(nèi)容，也使得力學(xué)這個傳統(tǒng)的學(xué)科煥發(fā)了新的強(qiáng)盛的生命力。在當(dāng)今科學(xué)研究和工程實(shí)踐中， 科學(xué)計算已經(jīng)成為與科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗并行的重要科學(xué)方法。2006年美國自然科學(xué)基金委員會了《基于數(shù)值模擬的工程科學(xué)》的研究報告，明確指出計算力學(xué)和數(shù)值模擬在工程科學(xué)發(fā)展中的重要地位。

近年來我省科技工作者在計算力學(xué)及其工程應(yīng)用方面開展了積極的研究工作，取得了一定的科技成果。在計算力學(xué)方法方面，我省學(xué)者系統(tǒng)地發(fā)展了土木水利、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域常見的梁板殼結(jié)構(gòu)的高效無網(wǎng)格分析方法，該方法采用整體坐標(biāo)建立板殼無網(wǎng)格近似，不僅簡便直接，適用于任意復(fù)雜形狀的殼體，并且可以避免參數(shù)變換，大大提高了計算效率。同時該方法利用穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)積分構(gòu)造離散方程，兼顧了穩(wěn)定、效率和精度，為快速準(zhǔn)確地分析和設(shè)計這種類型結(jié)構(gòu)提供了一種有效的數(shù)值工具。同時，針對福建省暴雨天氣常見的土質(zhì)邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的滑坡問題，建立了暴雨條件下土質(zhì)邊坡突發(fā)失穩(wěn)的大變形高效無網(wǎng)格模擬法，該方法可有效模擬失穩(wěn)剪切帶所引發(fā)的邊坡非線性大變形損傷破壞全過程，實(shí)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的高效無網(wǎng)格法全過程仿真分析，可為暴雨條件下邊坡工程的設(shè)計施工、滑坡災(zāi)害的預(yù)報、預(yù)防和加固處理提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，有重要的理論和實(shí)際工程意義。另外，在雜交元研究方面提出了基于基本變形模式的正交化單元構(gòu)造方法，不僅概念明晰，而且由于不依賴于材料參數(shù)而大大提高了計算效率。并且，在拓?fù)鋬?yōu)化方面提出了類桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)體的拓?fù)鋬?yōu)化方法，有效地避免了棋盤格問題。這些計算力學(xué)方法所取得的研究成果得到了國內(nèi)外同行的引用和認(rèn)可。

在工程應(yīng)用方面，我省學(xué)者對汽車減震及管道密封橡膠構(gòu)件的受力斷裂行為進(jìn)行了非線性有限元和無網(wǎng)格分析和模擬，提出了合理的設(shè)計方案。對于大型土木結(jié)構(gòu)例如大跨橋梁、大壩與深水進(jìn)水塔以及深埋特長隧洞等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元法進(jìn)行了動力抗震抗風(fēng)分析，取得了滿意的結(jié)果，提供了有效的工程服務(wù)。另外，應(yīng)用從微觀第一原理到宏觀有限元無網(wǎng)格計算的多尺度高性能計算方法，成功地進(jìn)行了材料微觀設(shè)計。

雖然我省計算力學(xué)研究與應(yīng)用已經(jīng)得到快速發(fā)展，但在國內(nèi)仍然處于相對落后的地位，表現(xiàn)在原創(chuàng)性研究偏少，參與解決工程實(shí)際問題不夠。當(dāng)前我省相關(guān)科研工作者應(yīng)抓住海西發(fā)展的大好時機(jī)加大科研力度，爭取在高性能計算方法、大規(guī)模工程問題數(shù)值仿真分析、災(zāi)害條件下工程機(jī)構(gòu)性能的計算模擬及評估預(yù)防、先進(jìn)的汽車仿真方法與應(yīng)用以及高性能材料計算設(shè)計等方面取得新的突破，同時密切聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)提高解決海西建設(shè)中的工程技術(shù)問題的能力。

4機(jī)械動力學(xué)與控制

近年來，福州大學(xué)、廈門大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、華僑大學(xué)等在機(jī)械動力學(xué)與控制方面做了不少工作。我省的機(jī)械動力學(xué)與控制在以下幾個方面的研究在國內(nèi)具有較鮮明的特色和一定的影響力。

4.1 機(jī)器人系統(tǒng)動力學(xué)與控制問題的研究

福州大學(xué)在單臂、多臂、柔性臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)規(guī)劃、動力學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作。他們研究了載體姿態(tài)無擾、末端爪手障礙規(guī)避、機(jī)械臂關(guān)節(jié)受限等不同目標(biāo)要求下的多種運(yùn)動學(xué)規(guī)劃方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計方面，分別給出了單、雙臂空間機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡及末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的非線性反饋控制、變結(jié)構(gòu)滑?？刂?、Terminal滑模控制、模糊變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合自適應(yīng)控制、終端滑模自適應(yīng)控制、魯棒自適應(yīng)混合控制、自適應(yīng)Backstepping滑?？刂?、自適應(yīng)模糊滑?？刂啤⒒谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)控制、基于速度濾波器的魯棒控制、模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊基函數(shù)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)補(bǔ)償控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制及閉鏈雙臂空間機(jī)器人基于內(nèi)力優(yōu)化配置原則的滑模變結(jié)構(gòu)控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模補(bǔ)償控制等一系列相關(guān)的控制方案[23-35]。在柔性臂空間機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計方面，給出了各類期望運(yùn)動的Terminal滑?？刂?、Backstepping反演控制、于奇異攝動法的Backstepping反演控制、關(guān)節(jié)運(yùn)動自適應(yīng)控制及柔性振動的快速實(shí)時抑制、運(yùn)動模糊控制及柔性振動主動抑制、運(yùn)動魯棒跟蹤控制及柔性振動主動抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會議上發(fā)表與交流。此外，福州大學(xué)還開展了爬墻機(jī)器人安全系統(tǒng)的控制研究，對其提出了變結(jié)構(gòu)控制方法、模糊控制方法等[36-37]。

4.2 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)研究

福州大學(xué)針對立井提升系統(tǒng)動力學(xué)與控制、攤鋪機(jī)和振動壓路機(jī)動力學(xué)分析、以及汽車底盤動力學(xué)控制[38-42]等方面進(jìn)行了系列研究，分析了影響提升設(shè)備動力學(xué)特性的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)，提出了減少其工作過程振動的變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法；針對高等級道路建設(shè)中重要設(shè)備――攤鋪機(jī)的國產(chǎn)化改造與開發(fā)設(shè)計，系統(tǒng)研究了其工作原理、動力學(xué)特性等，建立了相關(guān)的動力學(xué)模型，確定了影響整機(jī)正常工作的動力學(xué)特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國外先進(jìn)的汽車電子控制技術(shù)，開展了系統(tǒng)的汽車底盤總成的動力學(xué)與電子控制技術(shù)的系列研究，其研究成果有助于相關(guān)新產(chǎn)品的問世或改進(jìn)。福州大學(xué)還對軸向運(yùn)動弦線橫向振動控制進(jìn)行了多種控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指導(dǎo)相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。

4.3 研究不足與展望

迄今，還沒有系統(tǒng)地將機(jī)械動力學(xué)及其控制的研究成果應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品的更新?lián)Q代中。目前，國內(nèi)急需高精尖機(jī)床的開發(fā)技術(shù)與動態(tài)分析優(yōu)化技術(shù)等。我省目前是工程機(jī)械大省，但還不是強(qiáng)省，進(jìn)一步提高相關(guān)產(chǎn)品性能與可靠性，仍然需要開展大量的工作。我省的工程機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代（如集成優(yōu)化、計算機(jī)智能控制等）、工程機(jī)械新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計與分析、汽車整車集成優(yōu)化與設(shè)計分析、新型汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計、高速設(shè)備性能分析與改進(jìn)、機(jī)械設(shè)備計算機(jī)智能故障診斷、微型機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計等等，均以力學(xué)的分析研究為其成功的關(guān)鍵。

為改變這個落后局面，尤其是海西經(jīng)濟(jì)建設(shè)中更好發(fā)揮力學(xué)的作用，需要政府、企業(yè)、高校等投入更多人力物力，更積極主動地對重要機(jī)械產(chǎn)品、大批量生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品與汽車等開展機(jī)械動力學(xué)分析研究，對相關(guān)進(jìn)口軟件進(jìn)行二次開發(fā)或早日開發(fā)出自己的專用機(jī)械動力學(xué)分析軟件，以提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力與開發(fā)速度。同時增強(qiáng)完善實(shí)驗?zāi)芰εc手段，實(shí)現(xiàn)對重要機(jī)械產(chǎn)品開展動力學(xué)特性實(shí)驗，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠性。積極利用國內(nèi)外的動力學(xué)研究成果，開展重要設(shè)備、大型設(shè)備、危險設(shè)施或設(shè)備的動態(tài)故障診斷研究，確保這些設(shè)備、設(shè)施安全可靠高效地運(yùn)行。

5細(xì)觀力學(xué)

細(xì)觀力學(xué)是固體力學(xué)的一大分支，即采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法分析具有細(xì)觀結(jié)構(gòu)的材料的力學(xué)問題，是固體力學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，其發(fā)展對固體力學(xué)研究層次的深入以及對材料科學(xué)規(guī)律的定量化表達(dá)都有重要意義。

前幾年我省在細(xì)觀力學(xué)方面的研究進(jìn)展不多，近幾年來才有所發(fā)展。研究主要集中在PZT和PLZT鐵電陶瓷的電致疲勞機(jī)理，微觀電疇原位觀測，應(yīng)力、高溫、腐蝕性環(huán)境介質(zhì)等耦合作用下固體材料的微結(jié)構(gòu)和變形斷裂行為的演變規(guī)律等幾個方向：

①根據(jù)鐵電材料自發(fā)應(yīng)變與自發(fā)極化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自發(fā)極化過程中材料能量密度是變形梯度和電位移向量的非凸函數(shù)，從能量角度出發(fā)，導(dǎo)出鐵電鐵彈材料的自極化穩(wěn)定構(gòu)形所應(yīng)滿足的必要條件，利用兩電疇的Gibbs 自由能之差作為疇變方向的判據(jù)，由要求板的Gibbs 函數(shù)最小來確定疇變量的大小。②進(jìn)行了PZT 鐵電陶瓷四點(diǎn)彎曲試樣在交變力、交變電場及機(jī)電耦合疲勞作用前后的微裂紋和電疇的觀察，獲得裂紋擴(kuò)展與極化方向，加載類型之間關(guān)系。③發(fā)展了一種原位XRD觀測電疇系統(tǒng)，對電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數(shù)的變化進(jìn)行了原位觀測。同時，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統(tǒng)地進(jìn)行了電場特征和溫度對PLZT試樣電疲勞性能影響的實(shí)驗觀測。④基于Raman散射原理，建立原位觀測電疇翻轉(zhuǎn)的Raman測試系統(tǒng)，對三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在靜電場作用、電循環(huán)作用下的裂紋尖端的疇變行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究；通過原位Raman觀測PLZT材料在準(zhǔn)同型相界附近的相變過程。⑤系統(tǒng)進(jìn)行牛皮質(zhì)骨在拉伸、剪切、撕裂三種載荷類型下的裂紋起裂韌性研究。研究了皮質(zhì)骨中礦物成分對皮質(zhì)骨動態(tài)粘彈性性能的影響，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中的礦物質(zhì)成分存在將降低膠原纖維的可動性，增強(qiáng)材料的粘彈性特性。⑥對牙齒等生物復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)牙齒具有很明顯的壓電效應(yīng)，壓電性能與濕度和細(xì)管的分布密切相關(guān)。⑦研究在不同保護(hù)氣氛中，不同退火溫度對碳化硅纖維的材料斷裂強(qiáng)度的影響，揭示了微結(jié)構(gòu)的演變和宏觀性能之間的相互關(guān)系。2004年3月29～31日，張穎教授于廈門組織召開了全國細(xì)觀力學(xué)會議，清華大學(xué)，中科院力學(xué)所，浙江大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)等國內(nèi)知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會議。

細(xì)觀力學(xué)和微納米力學(xué)在全球、全國范圍內(nèi)正在迅速擴(kuò)展和深入，具有多學(xué)科交叉的強(qiáng)烈特征，國際競爭非常激烈。我省學(xué)者在細(xì)觀力學(xué)方面和微納米力學(xué)方面的投入較少，今后應(yīng)該在非線性，動態(tài)，多物理場，跨尺度、尺度效應(yīng)，微納米力學(xué)和器件等方面加大研究投入。

6實(shí)驗力學(xué)

1991年，福建省力學(xué)學(xué)會成立了實(shí)驗力學(xué)專業(yè)委員會。福建省力學(xué)學(xué)會實(shí)驗力學(xué)專業(yè)委員掛靠福州大學(xué)土木工程學(xué)院。

為更好開展實(shí)驗力學(xué)工作，經(jīng)過多年多方面努力，我省實(shí)驗力學(xué)條件不斷改善。2006年6月福州大學(xué)“工程結(jié)構(gòu)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗室”被批準(zhǔn)成立，2008年與臺灣大學(xué)聯(lián)合成立了“福建省海峽兩岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科實(shí)驗教學(xué)中心”獲批“福建省本科實(shí)驗教學(xué)示范中心”。2008年福州大學(xué)土木工程學(xué)院實(shí)驗中心擁有土木綜合實(shí)驗館、工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗館、巖土及地下工程實(shí)驗館、水利工程實(shí)驗館等場館，總面積超過1.7萬多平米，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價值超過6000萬元。其中裝備的美國MTS大型結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)價值超過1280萬元，共有7個作動器，具備靜載全過程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動力試驗功能。此外，正在建設(shè)的“福州大學(xué)地震模擬振動臺三臺陣系統(tǒng)”（價值2500余萬元）包括三個振動臺，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動臺，兩邊為2.5m×2.5m可移動的水平三自由度振動臺各一個，三個臺在12m32m的基坑內(nèi)呈一直線布置，其中邊臺最大可移動距離10m，可實(shí)現(xiàn)多臺同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實(shí)驗的空間，該臺陣系統(tǒng)將于2009年12月全面建成投入使用。該臺陣系統(tǒng)的建成將使福州大學(xué)成為目前世界上少數(shù)幾個擁有地震模擬振動臺臺陣的單位之一。

7結(jié)構(gòu)力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、道路工程、橋隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，另一方面，它又成為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起著承前啟后的關(guān)鍵作用。

為增強(qiáng)基礎(chǔ)教育并提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在工程中的應(yīng)用，自上世紀(jì)90年代初，我省高校興起結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)法研究熱潮，把結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革推向新的高度，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了模塊結(jié)構(gòu)改革，將結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)型、擴(kuò)展型和研究型模塊。使用高等教育出版社出版的由龍馭球、李廉錕等教授主編的統(tǒng)編教材的同時，在結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分，融入結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震、車激振動等學(xué)科前沿知識，增加了隔震結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的內(nèi)容，補(bǔ)充和修正了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于“伴生自由振動”的相關(guān)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生原有知識的有機(jī)融合；有兩項重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補(bǔ)簡化”計算方法和剛架拱“考慮二階效應(yīng)影響線”問題引入課堂討論，更新了教學(xué)內(nèi)容。

上世紀(jì)90年代末，我省結(jié)構(gòu)力學(xué)平面教材和多媒體立體化教材建設(shè)取得突破，先后出版了《結(jié)構(gòu)力學(xué)解題與思考》（陳，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999。2007年該書由煤炭工業(yè)出版社修訂再版）、《廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)及其工程應(yīng)用》（陳，中國鐵道出版社，2003）、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（祁皚參編，清華大學(xué)出版社，2006）等。

正如王光遠(yuǎn)院士所指出，結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)科呈現(xiàn)出“從狹義到廣義，從被動到主動，從確定到不確定，并與結(jié)構(gòu)工程滲透融合”的發(fā)展趨勢。我國在力學(xué)領(lǐng)域的理論研究已位居世界先進(jìn)行列，但在應(yīng)用軟件的研制方面落后了一大步，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件寥若晨星。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)教育與國際先進(jìn)水平接軌，體現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)教育思想；完善教學(xué)資源庫建設(shè)，加強(qiáng)國際教學(xué)交流是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)工科專業(yè)特點(diǎn)，面向能力培養(yǎng)、面向工程實(shí)踐、面向信息時代、面向一流水準(zhǔn)，應(yīng)是我省結(jié)構(gòu)力學(xué)研究與教學(xué)所追求的目標(biāo)。

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課題組成員：

1、嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動與電子控制研究所所長、教授。

2、周瑞忠，福州大學(xué)土木工程學(xué)院教授（本文顧問）。

3、周克民，華僑大學(xué)土木工程學(xué)院教授。

4、許傳矩，廈門大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授。

5、王東東，廈門大學(xué)建筑與土木學(xué)院教授。

6、陳力，福州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。

7、周志東，廈門大學(xué)材料學(xué)院副教授。