導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，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

關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)構(gòu) 凱恩方法 動(dòng)力學(xué)分析

中圖分類號(hào)：TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0214-01

多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是研究由若干個(gè)剛性或者柔性物體相互連接所組成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門新興學(xué)科，它包括多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。機(jī)械多體系統(tǒng)是對(duì)航空航天、數(shù)控機(jī)床、大型船舶等重型機(jī)械領(lǐng)域機(jī)電系統(tǒng)的高度濃縮。對(duì)多體系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，是實(shí)現(xiàn)虛擬樣機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)的前提條件之一[1]。它在力學(xué)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，形成不同的研究方向和研究領(lǐng)域，并孕育而生了多款商業(yè)化軟件。

它們的研究方法主要以矢量力學(xué)方法和分析力學(xué)方法為主。經(jīng)過多年的發(fā)展，又形成了以凱恩力學(xué)為基礎(chǔ)的兼顧矢量力學(xué)和分析力學(xué)優(yōu)點(diǎn)的建模方法。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法已趨于成熟，但大部分動(dòng)力學(xué)模型是建立在關(guān)節(jié)空間中的。在關(guān)節(jié)空間中進(jìn)行仿真將增加計(jì)算量，提高了運(yùn)算強(qiáng)度，可能導(dǎo)致計(jì)算精度的喪失甚至丟失。此外，在關(guān)節(jié)空間中，我們常使用的PD控制會(huì)引出并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的問題[2]。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程復(fù)雜、極難求解。更重要的是，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解具有多組解。通過調(diào)整關(guān)節(jié)空間，未必可以使操作手臂得到我們需要的位姿。另外需要注意的是機(jī)構(gòu)的可控性，當(dāng)位移矩陣是病態(tài)矩陣時(shí)，機(jī)構(gòu)的可控性更加容易受到影響。

該文在凱恩方法的基礎(chǔ)上，建立了3-PUU并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，方程簡(jiǎn)潔、變量少，易于計(jì)算。為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

1 凱恩方程

凱恩方法的理論基礎(chǔ)是多自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可以用廣義速率代替廣義坐標(biāo)來(lái)描述。關(guān)注點(diǎn)在于運(yùn)動(dòng)，而不在是位姿，其優(yōu)點(diǎn)在于不使用動(dòng)力學(xué)函數(shù)求導(dǎo)，求解過程可以大大簡(jiǎn)化。應(yīng)用達(dá)朗伯原理建立動(dòng)力學(xué)方程，它融合了矢量力學(xué)和分析力學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，適用于完整系統(tǒng)和非完整系統(tǒng)[3]。利用凱恩方法求解多自由度復(fù)雜的多體系統(tǒng)，可以明顯減少計(jì)算步驟，使求解過程變得容易簡(jiǎn)單。

結(jié)語(yǔ)

在對(duì)3-PUU并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，采用凱恩方法建模時(shí)，參數(shù)少，約束少，方程少，無(wú)需求導(dǎo)數(shù)，計(jì)算效率較其他方法有顯著的提高。

另外，各種驅(qū)動(dòng)鏈的計(jì)算也完全是獨(dú)立的，采用并行計(jì)算也可以提高動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算速度。

參考文獻(xiàn)

[1] V.E.Gough，S.Whitehall.Universal Tyre Test Machine.Proceedings of the 9th International Teeh.Congerss，F(xiàn).I.S.1.T.A.，2011，Vol.177：112-113.

篇2

系里設(shè)立了應(yīng)用化工專業(yè)和化工分析與檢驗(yàn)專業(yè)（高職?？疲?，專門培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能的化工操作人才，其中，應(yīng)用化工專業(yè)是培養(yǎng)化工總控工的，就業(yè)崗位包括化工工藝操作、化工工程操作，化工設(shè)備操作、維護(hù)，化工儀表控制，化工DCS操作，化工安全管理，化工產(chǎn)品的包裝與銷售等。

專業(yè)的課程設(shè)置

由完成工作所需要的能力，確定以下學(xué)習(xí)領(lǐng)域：1、物理化學(xué)的知識(shí)體系一般公認(rèn)的物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容大致可以概括為三個(gè)方面:化學(xué)體系的宏觀平衡性質(zhì)以熱力學(xué)的三個(gè)基本定律為理論基礎(chǔ)，研究宏觀化學(xué)體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律性。在這一情況下，時(shí)間不是一個(gè)變量。屬于這方面的內(nèi)容有化學(xué)熱力學(xué),溶液、膠體和表面化學(xué)?；瘜W(xué)體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以量子理論為理論基礎(chǔ)，研究原子和分子的結(jié)構(gòu)，物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。屬于這方面的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)?；瘜W(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起體系中發(fā)生的化學(xué)變化過程的速率和變化機(jī)理。在這一情況下，時(shí)間是重要的變量。屬于這方面的內(nèi)容有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化、光化學(xué)和電化學(xué)。物理化學(xué)的主要理論支柱是熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)三大部分。熱力學(xué)和量子力學(xué)分別適用于宏觀和微觀系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)則為二者的橋梁。原則上用統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法能通過個(gè)另分子、原子的微觀數(shù)據(jù)來(lái)推斷或計(jì)算物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象。物理化學(xué)由化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)三大部分組成。2、應(yīng)用化工專業(yè)所需內(nèi)容的選擇對(duì)照操作崗位的知識(shí)和能力需要，本著實(shí)用、夠用，適當(dāng)拓展的原則，選取化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)兩大部分，主要內(nèi)容有物質(zhì)PVT性質(zhì)、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)在多組分體系和相平衡體系中的應(yīng)用、化學(xué)平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、膠體、粗分散系和表面化學(xué)。根據(jù)課程內(nèi)容及深度，決定選用高職高?；瘜W(xué)教材編寫組編寫的《物理化學(xué)》（第三版，化學(xué)工業(yè)出版社）為基本教材，以傅獻(xiàn)彩主編《物理化學(xué)》（第五版，高等教育出版社）為主要參考資料。3、物理化學(xué)課程定位學(xué)習(xí)物理化學(xué)需要大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)，物理化學(xué)又為學(xué)習(xí)化工設(shè)備基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、煤化工工藝學(xué)等課程打下基礎(chǔ)。因此，《物理化學(xué)》課程是應(yīng)用化工專業(yè)的重要專業(yè)課，是其他主要專業(yè)課的基礎(chǔ)。

基于工作過程的教學(xué)方法

確定了內(nèi)容，就需要對(duì)知識(shí)按照工藝崗位的實(shí)際情況，進(jìn)行解構(gòu)和重構(gòu)，即以工作過程為載體，以工作任務(wù)為情境，構(gòu)建認(rèn)知系統(tǒng)。通過綜合分析周邊化工企業(yè)生產(chǎn)工藝，歸納典型崗位，決定選取新能鳳凰甲醇的生產(chǎn)工藝為載體，對(duì)物理化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。新能鳳凰甲醇的生產(chǎn)采用的是德士古技術(shù)工藝，主要工段有空氣分離制取液氧，制取水煤漿，水煤漿燃燒氣化，甲醇合成與精制，各工段對(duì)應(yīng)的知識(shí)如下表：（表略）通過完成任務(wù)，提高了學(xué)生掌握知識(shí)的目的性；在學(xué)生自主決策與計(jì)劃中，激發(fā)其主觀能動(dòng)性，掌握解決問題的方法與步驟；通過任務(wù)實(shí)施，培養(yǎng)其動(dòng)手實(shí)踐能力；通過教師的檢查與評(píng)價(jià)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的愉悅，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效率和效果。

篇3

關(guān)鍵詞：機(jī)械動(dòng)力學(xué)；ADAMS；交互式動(dòng)態(tài)教學(xué)；案例教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：郭良斌（1973-），男，湖北武漢人，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，副教授；丘常偉（1990-），男，湖北羅田人，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院本科生。（湖北武漢430081）

中圖分類號(hào)：G642     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）11-0042-02

隨著現(xiàn)代機(jī)械向高速、精密、輕型、重載和低噪聲等方向發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)人員中加強(qiáng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用，將有助于提高機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能和工作品質(zhì)。[1]21世紀(jì)以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，客戶對(duì)產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化的要求愈加迫切。采用以計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論為核心的虛擬樣機(jī)仿真軟件（如ADAMS）進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)和任意次數(shù)的仿真測(cè)試，部分取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，有利于降低生產(chǎn)成本、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短研發(fā)周期，快速響應(yīng)市場(chǎng)，有助于節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。[2]

虛擬樣機(jī)技術(shù)不僅是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的成功應(yīng)用，更是一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念。一方面，傳統(tǒng)的仿真一般是針對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)的仿真，而虛擬樣機(jī)技術(shù)則是強(qiáng)調(diào)整體的優(yōu)化，它通過虛擬樣機(jī)與虛擬環(huán)境的耦合，對(duì)產(chǎn)品多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測(cè)試、評(píng)估，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，直到獲得最優(yōu)的整機(jī)性能；另一方面，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法是一個(gè)串行過程，忽略了各子系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)交互與協(xié)同求解，因此設(shè)計(jì)的不足往往到產(chǎn)品開發(fā)的后期才被發(fā)現(xiàn)，造成嚴(yán)重浪費(fèi)；而運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以快速地建立包括機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)等在內(nèi)的虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，把虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試分析作為整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的驅(qū)動(dòng)。[3]

為使學(xué)生了解和掌握一些基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)新理念和新工具，武漢科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保?007年開始，在機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的全體本科生中開設(shè)了“機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及仿真”選修課程。經(jīng)過5年的教學(xué)實(shí)踐，該課程的教學(xué)目的、內(nèi)容、方式基本明確下來(lái)，本文即是對(duì)5年教學(xué)探索的簡(jiǎn)要總結(jié)。

一、教學(xué)目的和開設(shè)時(shí)機(jī)

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析具有明確的基本概念，具有必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、一定的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模能力和分析計(jì)算能力，同時(shí)掌握機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)軟件ADAMS/View的基本操作和使用。

教學(xué)實(shí)踐表明，開設(shè)本課程需要學(xué)生必須具備高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、計(jì)算機(jī)算法語(yǔ)言等相關(guān)課程基礎(chǔ)，我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生在本科一、二年級(jí)已完成上述課程的學(xué)習(xí)，因此在本科三年級(jí)引入該課程是合理的。至于在三年級(jí)上學(xué)期還是下學(xué)期開設(shè)，可按各自情況酌情處理，我校安排在三年級(jí)上學(xué)期開設(shè)該課程，目的是讓參加全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等大學(xué)生科技競(jìng)賽的學(xué)生能夠早一些使用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行作品設(shè)計(jì)，提高作品的質(zhì)量，同時(shí)也可以為畢業(yè)設(shè)計(jì)早做準(zhǔn)備。

二、課程教學(xué)內(nèi)容的選擇

對(duì)于本科生而言，純粹的計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論涉及大量的公式推導(dǎo)，課程內(nèi)容抽象、深?yuàn)W晦澀，學(xué)生不易掌握，授課難度較大。[4，5]在當(dāng)前大學(xué)生特別注重課程的實(shí)用性、特別希望能學(xué)以致用的背景下，欲提高教學(xué)質(zhì)量，需要轉(zhuǎn)變單純傳授知識(shí)的傳統(tǒng)教育思想，樹立融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高為一體的全面發(fā)展的教育觀念，著重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和動(dòng)手操作能力。[5]因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，考慮將計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模理論和虛擬樣機(jī)軟件ADAMS/View的操作使用同時(shí)納入，目的是既讓學(xué)生能較快地使用ADAMS/View進(jìn)行一些基本的輔助設(shè)計(jì)，又能為其貯備一些進(jìn)一步自學(xué)和提高ADAMS/View使用技能所需的理論基礎(chǔ)。

在多體系統(tǒng)建模理論方面，主要講授由Chance和Haug提出的笛卡兒絕對(duì)坐標(biāo)方法，它是當(dāng)今較為流行的建模方法，國(guó)際上最著名的兩個(gè)動(dòng)力學(xué)分析商用軟件ADAMS和DADS都是采用這種建模方法。在系統(tǒng)類型方面，由于學(xué)時(shí)限制，主要講授平面系統(tǒng)笛卡兒坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，其中尤以常見運(yùn)動(dòng)副約束建模和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組的自動(dòng)組集為重點(diǎn)。機(jī)械系統(tǒng)各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式是由相應(yīng)運(yùn)動(dòng)副的約束性質(zhì)確定的，這是機(jī)械系統(tǒng)區(qū)別于其他系統(tǒng)（如機(jī)械結(jié)構(gòu)）的本質(zhì)特征。

在虛擬樣機(jī)軟件ADAMS/View的操作使用方面，以樣機(jī)約束建模、ADAMS/View函數(shù)與載荷施加、機(jī)構(gòu)參數(shù)化建模與優(yōu)化為重點(diǎn)。其中的難點(diǎn)內(nèi)容是在冗余約束系統(tǒng)中如何用一定量的基本副替代低副來(lái)消除冗余約束。實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)為增加系統(tǒng)剛性、減輕構(gòu)件質(zhì)量常常設(shè)計(jì)了冗余約束，選擇哪幾個(gè)低副，且用什么樣的基本副替代，這依賴于用戶對(duì)一個(gè)具體的復(fù)雜系統(tǒng)中構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和每個(gè)基本副約束自由度的特性有正確的理解，否則很難正確地消除過約束。這是決定學(xué)生能否正確使用ADAMS/View軟件建模的關(guān)鍵問題之一，教師在教學(xué)實(shí)際中予以著重講述。教學(xué)內(nèi)容除強(qiáng)調(diào)必須和夠用外，同時(shí)還應(yīng)考慮一定的彈性，筆者在軟件操作的課堂教學(xué)中布置了較多的自學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能在后續(xù)的科技競(jìng)賽或畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)行自學(xué)，并在實(shí)踐中進(jìn)一步提高軟件操作技能。

三、教學(xué)方式靈活化

在信息技術(shù)高度發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用匯集了大量的資源，廣泛且可迅速獲取信息，突破了書本的局限、大大擴(kuò)展了學(xué)生的視野、豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)創(chuàng)造了有力條件，教師不再被視為知識(shí)的唯一擁有者和化身。[6，7]因此教師要由傳授知識(shí)轉(zhuǎn)向引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生探尋、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造性應(yīng)用知識(shí)，充分培養(yǎng)學(xué)生個(gè)體的獨(dú)立學(xué)習(xí)和研究能力。在相應(yīng)教學(xué)方式上，教師應(yīng)該由傳統(tǒng)的“灌輸式”、“填鴨式”教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式、交互式動(dòng)態(tài)教學(xué)方法。[8，9]在教學(xué)手段上，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)靈活應(yīng)用課堂教學(xué)、案例教學(xué)、課后作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式。在多體系統(tǒng)建模理論教學(xué)中，由于數(shù)學(xué)公式多，理論性強(qiáng)，考慮采用漸進(jìn)式和突出重點(diǎn)的方法進(jìn)行課堂講授，必要的公式推導(dǎo)以板書為主，多媒體課件為輔，增加和學(xué)生的課堂交流，努力提高教學(xué)的趣味性。另外對(duì)于關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)布置課后作業(yè)，以加深學(xué)生的理解和掌握。

在ADAMS/View軟件操作教學(xué)中，則采用基于交互式動(dòng)態(tài)教學(xué)方法的案例教學(xué)來(lái)進(jìn)行，每一次課都從一個(gè)實(shí)例開始，把ADAMS/View軟件的基本功能融入到虛擬樣機(jī)的建模及仿真計(jì)算過程中講授，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，還積極引導(dǎo)了學(xué)生學(xué)以致用。鼓勵(lì)學(xué)生把手提電腦帶到課堂上來(lái)，教師用自己的手提電腦現(xiàn)場(chǎng)演示軟件的操作過程，學(xué)生可以在各自的手提電腦上同步操作，操作使用中的各種問題課上課下可及時(shí)提出和迅速解答。這種交互式的動(dòng)態(tài)教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，優(yōu)化了課堂教學(xué)過程，提高了學(xué)習(xí)效率。軟件操作部分除課堂教學(xué)外還精心設(shè)計(jì)了與重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容緊密結(jié)合的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，以期通過獨(dú)立的軟件操作加深學(xué)生對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容的理解和掌握，并通過教師在學(xué)院CAD室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)上機(jī)答疑予以監(jiān)督和保障。

教學(xué)考核不再以試卷考試作為唯一方式，考核形式多樣化。單純的試卷考試較片面，不能真實(shí)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握深度和應(yīng)用能力；實(shí)踐中采用課后作業(yè)、課程考試、上機(jī)測(cè)試和提問測(cè)試相結(jié)合的方式，綜合考察學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握水平。

四、結(jié)束語(yǔ)

“機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及仿真”教學(xué)實(shí)踐是一個(gè)不斷突出“實(shí)踐性”的過程。人類的創(chuàng)造性活動(dòng)離不開實(shí)踐，只有當(dāng)人們?cè)趯?shí)踐中提出問題、解決問題，才會(huì)產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)和升華，創(chuàng)造力隨之提升，這種從知識(shí)到能力的飛躍蘊(yùn)藏在“實(shí)踐”教學(xué)手段中。由于各種條件的限制，機(jī)械專業(yè)學(xué)生的“動(dòng)手環(huán)節(jié)”常常受到制約。虛擬樣機(jī)技術(shù)只需要借助計(jì)算機(jī)就可完成“動(dòng)手環(huán)節(jié)”，并且學(xué)生在軟件應(yīng)用中可以反復(fù)嘗試、反復(fù)修改、大膽創(chuàng)新，給學(xué)生插上了“多動(dòng)手”、“巧動(dòng)手”的翅膀，受到了學(xué)生的歡迎。[10]本課程為我校機(jī)械學(xué)院部分學(xué)生在全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等賽事中取得好成績(jī)，提供了有力的支持。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的單學(xué)科工程分析方法在準(zhǔn)確模擬產(chǎn)品的真實(shí)性能方面的局限性越來(lái)越突出，多學(xué)科耦合和集成的工程分析方法可以有效解決這種局限性帶來(lái)的問題，正在成為CAE行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。MSC.Software公司在ADAMS 2007之后推出了MD ADAMS（MD，Multi-Discipline多學(xué)科），它是適應(yīng)多學(xué)科仿真市場(chǎng)需求應(yīng)運(yùn)而生的新一代虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)本課程授課教師自身的理論基礎(chǔ)、相關(guān)軟件的操作技能和應(yīng)用水平提出了更高的要求。另外，如何用簡(jiǎn)潔、生動(dòng)的語(yǔ)言，把數(shù)量多而冗長(zhǎng)的多體動(dòng)力學(xué)模型數(shù)學(xué)公式用學(xué)生易于理解的方式講解出來(lái)，仍然是本課程授課教師需要深入思考和不斷提高教學(xué)水平的努力方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒惠君,李瑞琴,郭為忠,等.機(jī)構(gòu)學(xué)10年來(lái)主要研究成果和發(fā)展展望[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2003,(12):22-30.

[2]席俊杰.虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2006,(11):19-22.

[3]楊鶯,王剛.虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)引入高校工科類課程教學(xué)[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,8(5):78-79.

[4]余聯(lián)慶,梅順齊,杜利珍,等.ADAMS在機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào),2008,(3):5-8.

[5]陳兵,王文瑞,郜志英.機(jī)械動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)改革[J].中國(guó)冶金教育,

2011,(4):16-18.

[6]王少林.現(xiàn)代教學(xué)方法設(shè)計(jì)探討[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),

2010,(8):44-45.

[7]于濤.工科數(shù)學(xué)教材創(chuàng)新模式的構(gòu)建[J].黑龍江高教研究,2008,(8):

158-159.

[8]郭衛(wèi)東,劉榮,李繼婷,等.機(jī)械原理課程教學(xué)方法和手段的改革與實(shí)踐[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008,(S1):57-60.

篇4

面對(duì)當(dāng)今力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱的土木專業(yè)工程碩士研究生，這兩門課程的建設(shè)與改革也應(yīng)順應(yīng)時(shí)展的要求，以增強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力為主線，合理采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。例如，可以結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，加強(qiáng)案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造學(xué)有所用的良好氛圍；除了安排必要的課程教學(xué)外，應(yīng)留有對(duì)課程相關(guān)的內(nèi)容及實(shí)際工程問題進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論的余地，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)用以解決工程實(shí)際問題的能力，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。為強(qiáng)化對(duì)土木專業(yè)工程碩士研究生工程素質(zhì)的培養(yǎng)，初步設(shè)想力學(xué)基礎(chǔ)課程群由以下三個(gè)知識(shí)模塊組成：

1.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模塊：研究結(jié)構(gòu)體系在各種動(dòng)荷載作用下的力學(xué)行為。通過該模塊知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確動(dòng)荷載作用和靜荷載作用的本質(zhì)區(qū)別，牢固掌握結(jié)構(gòu)振動(dòng)的普遍規(guī)律和結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的基本研究及計(jì)算方法，為改善工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在動(dòng)力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，從而有助于在今后的工程設(shè)計(jì)和工程建設(shè)中減少振動(dòng)危害，讓振動(dòng)為人類服務(wù)。

2.彈塑性力學(xué)模塊：研究可變形固體受到外載荷、溫度變化及邊界約束變動(dòng)等作用時(shí)，彈塑性變形和應(yīng)力狀態(tài)。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生牢固掌握固體變形的規(guī)律，掌握非線性變形與塑性變形的概念和分析方法，深入了解結(jié)構(gòu)的承載力問題，會(huì)用彈塑性理論對(duì)工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形進(jìn)行準(zhǔn)確地描述和計(jì)算，以解決工程中的實(shí)際問題。

3.有限元分析技術(shù)模塊：有限元法是解決工程實(shí)際問題的一種有力的數(shù)值計(jì)算工具，在土木工程分析與設(shè)計(jì)中有非常廣泛的應(yīng)用。該知識(shí)模塊要求學(xué)生掌握有限元方法的基礎(chǔ)理論，了解有限元法的特點(diǎn)及有限元法的基本步驟，掌握梁、板、殼、三維實(shí)體和一些特殊單元的線性和非線性特性，會(huì)根據(jù)研究目的及研究對(duì)象的不同，選擇合適的單元建立有限元模型。目前，各種專用的和通用的有限元軟件已經(jīng)使有限元方法轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力。土木專業(yè)的工程碩士研究生在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、彈塑性力學(xué)的基本理論知識(shí)和有限元分析的基本方法以后，應(yīng)能采用大型有限元軟件（如ANSYS、ABAQUAS等）計(jì)算分析實(shí)際的工程問題。

二、課程群教學(xué)研究

由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、彈塑性性力學(xué)、有限元分析等課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，涉及到材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等許多先修課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，綜合性很強(qiáng)，要求學(xué)生有較扎實(shí)的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，而目前的土木專業(yè)工程碩士研究生此方面都較欠缺。因此，該課程群的教學(xué)要求應(yīng)以面向?qū)嶋H應(yīng)用制定教學(xué)計(jì)劃，從原先以力學(xué)基礎(chǔ)理論為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳碚摵蛯?shí)踐并重的培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)以理論指導(dǎo)實(shí)踐、在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論并強(qiáng)化其應(yīng)用和創(chuàng)新的螺旋式上升的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)安排上，應(yīng)針對(duì)各校土木專業(yè)工程碩士研究生的實(shí)際狀況，充分注意和本科階段力學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)相銜接，及時(shí)復(fù)習(xí)課程中涉及到的達(dá)朗伯原理、矩陣運(yùn)算、Fourier變換、常微分方程的求解、偏微分方程等相關(guān)知識(shí)，并對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容加以精選，根據(jù)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程問題、注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)概念和理論實(shí)踐能力，對(duì)繁瑣的公式推導(dǎo)和手算能力不做過高的要求，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代通用有限元軟件進(jìn)行建模、分析計(jì)算并能對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行對(duì)錯(cuò)定性判斷的能力，在實(shí)踐中較全面、系統(tǒng)、深入地掌握土木工程專業(yè)的基本力學(xué)理論和分析計(jì)算方法。在教學(xué)方法上可以將老師講解和同學(xué)討論相結(jié)合，采用啟發(fā)式、討論式、演示式等多種教學(xué)方式，營(yíng)造師生互動(dòng)的課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生從多角度去討論問題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。為了提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)科研能力，可以將學(xué)生分成3～4人一組，每組設(shè)計(jì)不同的實(shí)際工程題目，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)、分工協(xié)作、集中討論，在教師指導(dǎo)下有理有據(jù)地完成項(xiàng)目，同時(shí)撰寫科研報(bào)告，并通過分組答辯評(píng)定成績(jī)。

三、課程群建設(shè)的預(yù)期效果

篇5

一、 職教《物理》力學(xué)和《建筑力學(xué)》的聯(lián)系。

對(duì)一般專業(yè)如市政、建筑、材料等，靜力學(xué)理論、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論、剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)理論等在建筑力學(xué)中都是經(jīng)常要用的。建筑力學(xué)本身所包含的內(nèi)容很多，不同專業(yè)的建筑力學(xué)對(duì)物理學(xué)理論的需求是不同的。

物理作為基礎(chǔ)理論課程，雖然承擔(dān)著為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)和分析解決問題方法的任務(wù)，但職教物理教材的編寫絕不可能僅僅為某一門后續(xù)課程服務(wù)，因而某些內(nèi)容的介紹不可能像專業(yè)或?qū)I(yè)理論課程那樣具體詳細(xì)。物理教材的編寫為了保持其內(nèi)容系統(tǒng)性和連續(xù)性，往往會(huì)將在建筑力學(xué)中要用到的知識(shí)和內(nèi)容分散在不同的部分和不同的章節(jié)中。但由于課時(shí)少或其它原因，現(xiàn)行的職教物理教學(xué)仍以經(jīng)典物理學(xué)為主，近代物理學(xué)部分內(nèi)容一般都簡(jiǎn)略或不講，而這些內(nèi)容恰恰對(duì)學(xué)生今后建筑力學(xué)的學(xué)習(xí)是非常有益的。筆者認(rèn)為，在教學(xué)過程中，物理教師要能夠因地制宜地對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)內(nèi)容作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，為學(xué)生學(xué)習(xí)建筑力學(xué)奠定基礎(chǔ)。

現(xiàn)代科學(xué)的另一個(gè)重要趨勢(shì)是綜合，特別是要增進(jìn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。物理作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，也是學(xué)生涉及最早與工程實(shí)踐最有聯(lián)系的一門學(xué)科，為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)提供了許多理論基礎(chǔ)和方法。對(duì)此，物理提供的方法是極其有用的工具。物理學(xué)研究方法既不是籠統(tǒng)的對(duì)經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，也不是深究細(xì)微的描述分類或一絲不茍的邏輯，它強(qiáng)調(diào)的是事物發(fā)展的主要矛盾，闡明基本原理，得出物體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。實(shí)際工程的情況往往相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)分析是不容易的。因此，從物理力學(xué)到建筑力學(xué)的過渡是一個(gè)必要的漸進(jìn)過程。加強(qiáng)物理力學(xué)和建筑力學(xué)教學(xué)的銜接是十分必要的。

二、物理力學(xué)和建筑力學(xué)教學(xué)銜接

1、教學(xué)內(nèi)容的銜接

教學(xué)改革是這幾年來(lái)職教教學(xué)的熱門話題，如何加強(qiáng)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課以及專業(yè)基礎(chǔ)課程之間的教學(xué)聯(lián)系，是近年來(lái)研究較多的內(nèi)容之一。職教物理力學(xué)和建筑力學(xué)有著非常緊密的聯(lián)系，如何加強(qiáng)其教學(xué)法銜接，是值得探討研究的重要問題。

建筑力學(xué)課程就其內(nèi)容來(lái)說(shuō)，由理論力學(xué)和材料力學(xué)兩部分組成，隨著職教教學(xué)不斷改革，建筑力學(xué)的課時(shí)數(shù)已經(jīng)銳減。因此，在實(shí)際教學(xué)中理論力學(xué)內(nèi)容涉及少一些，一般只能講靜力學(xué)部分，而在材料力學(xué)學(xué)習(xí)中還要用到運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等相關(guān)的知識(shí)。職教物理力學(xué)同樣包含了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等部分，因而筆者認(rèn)為，在物理教材編寫上，要力求做到與建筑力學(xué)的有機(jī)銜接，真正為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到一個(gè)好的基礎(chǔ)作用。同時(shí)在職教物理教學(xué)中，物理教師不應(yīng)該仍然死守著過去那種保證本課程教學(xué)完整性的傳統(tǒng)思想，相反要能夠針對(duì)不同的專業(yè)要求對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組、調(diào)整，引入相互交叉的、必備的相關(guān)知識(shí)，并貫徹少而精的教學(xué)原則，使教學(xué)內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少的矛盾加以解決，以適應(yīng)不斷改革的教學(xué)要求。

此外，物理力學(xué)概念、定理、定律和公式在建筑力學(xué)中也得到廣泛使用，例如：力和力矩平衡原理，作用力和反作用力原理，力的分解和合成原理，功的原理，牛頓定律，轉(zhuǎn)動(dòng)定律等等。但現(xiàn)有的職教物理和建筑力學(xué)教材對(duì)同一概念及定理定律的表述往往不一致，二者之間的脫節(jié)很容易造成學(xué)生的誤解。由于教基礎(chǔ)課程的教師不懂專業(yè)課，而專業(yè)課程的老師也不去研究基礎(chǔ)課程，因而缺少教學(xué)溝通，造成教學(xué)脫節(jié)。如何在教材編寫和教學(xué)過程中加強(qiáng)它們之間的聯(lián)系，對(duì)我們教師提出了較高的要求。

2、研究和解決問題方法的教學(xué)銜接

物理力學(xué)和建筑力學(xué)研究的側(cè)重點(diǎn)不同，物理側(cè)重于對(duì)事物運(yùn)動(dòng)普遍存在的基本規(guī)律的研究，建筑力學(xué)更側(cè)重于對(duì)工程實(shí)踐中存在的力學(xué)規(guī)律的研究，因而其研究方法也有所不同，但它們有著許多共性和相似之處。因此在基礎(chǔ)課的教學(xué)中不能僅僅局限于本課程的要求，應(yīng)盡可能做到為專業(yè)課程服務(wù)。

物理力學(xué)在分析和解決問題的方法上也應(yīng)盡可能做到與建筑力學(xué)一致。例如：對(duì)任意力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化，在建筑力學(xué)中總是簡(jiǎn)化為一個(gè)力(主矢)和一個(gè)力偶(主矩)，在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的最后結(jié)果或者說(shuō)簡(jiǎn)化到最簡(jiǎn)單的力系，而物理力學(xué)中一般只考慮主矢，不考慮主矩，往往易使學(xué)生產(chǎn)生誤會(huì)。

篇6

關(guān)鍵詞：課程群；力學(xué)；知識(shí)模塊；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）14-0214-02

近年來(lái)，隨著我國(guó)高等教育規(guī)模的不斷擴(kuò)大，研究生的整體理論水平出現(xiàn)了明顯的下滑現(xiàn)象，尤其是土木專業(yè)工程碩士研究生普遍的力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱，這給結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與彈塑性力學(xué)等力學(xué)類基礎(chǔ)課程的教學(xué)帶來(lái)了很大的困難。而結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與彈塑性力學(xué)都是土木工程專業(yè)碩士研究生的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程，理論性很強(qiáng)，在學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中起著重要的承上啟下作用。因此，如何提高力學(xué)類課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)土木專業(yè)碩士研究生工程能力和素質(zhì)的提高，是值得認(rèn)真探索和研究的問題。

一、課程群建設(shè)的目標(biāo)

由于課程群承載著技能培養(yǎng)目標(biāo)、協(xié)調(diào)著課程之間的關(guān)系，使培養(yǎng)目標(biāo)更明確化[1]。因此，為促進(jìn)教學(xué)資源優(yōu)化配置，提高土木專業(yè)工程碩士研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，強(qiáng)化教學(xué)效果，把課程體系中內(nèi)在聯(lián)系緊密的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和彈塑性力學(xué)等課程建設(shè)成力學(xué)基礎(chǔ)課程群，以面向土木工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)和工程理念的教育。通過此課程群的學(xué)習(xí)，使土木工程的專業(yè)碩士研究生能夠站在一定的理論高度，較全面扎實(shí)地掌握工程結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力分析的典型方法及其原理，會(huì)應(yīng)用所學(xué)力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際的工程問題。

二、課程群主要建設(shè)思路及知識(shí)模塊

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和彈塑性力學(xué)都是技術(shù)性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及數(shù)學(xué)建模、演繹、計(jì)算方法和數(shù)值模擬等多個(gè)研究領(lǐng)域，它們的共同特點(diǎn)是公式多而冗長(zhǎng)、計(jì)算難而復(fù)雜、求解繁瑣而難以掌握、涉及面廣而不易理解[2]。面對(duì)當(dāng)今力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都較薄弱的土木專業(yè)工程碩士研究生，這兩門課程的建設(shè)與改革也應(yīng)順應(yīng)時(shí)展的要求，以增強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力為主線，合理采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。例如，可以結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，加強(qiáng)案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造學(xué)有所用的良好氛圍；除了安排必要的課程教學(xué)外，應(yīng)留有對(duì)課程相關(guān)的內(nèi)容及實(shí)際工程問題進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論的余地，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)用以解決工程實(shí)際問題的能力，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。為強(qiáng)化對(duì)土木專業(yè)工程碩士研究生工程素質(zhì)的培養(yǎng)，初步設(shè)想力學(xué)基礎(chǔ)課程群由以下三個(gè)知識(shí)模塊組成：

1.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模塊：研究結(jié)構(gòu)體系在各種動(dòng)荷載作用下的力學(xué)行為。通過該模塊知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確動(dòng)荷載作用和靜荷載作用的本質(zhì)區(qū)別，牢固掌握結(jié)構(gòu)振動(dòng)的普遍規(guī)律和結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的基本研究及計(jì)算方法，為改善工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在動(dòng)力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，從而有助于在今后的工程設(shè)計(jì)和工程建設(shè)中減少振動(dòng)危害，讓振動(dòng)為人類服務(wù)。

2.彈塑性力學(xué)模塊：研究可變形固體受到外載荷、溫度變化及邊界約束變動(dòng)等作用時(shí)，彈塑性變形和應(yīng)力狀態(tài)。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生牢固掌握固體變形的規(guī)律，掌握非線性變形與塑性變形的概念和分析方法，深入了解結(jié)構(gòu)的承載力問題，會(huì)用彈塑性理論對(duì)工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形進(jìn)行準(zhǔn)確地描述和計(jì)算，以解決工程中的實(shí)際問題。

3.有限元分析技術(shù)模塊：有限元法是解決工程實(shí)際問題的一種有力的數(shù)值計(jì)算工具，在土木工程分析與設(shè)計(jì)中有非常廣泛的應(yīng)用。該知識(shí)模塊要求學(xué)生掌握有限元方法的基礎(chǔ)理論，了解有限元法的特點(diǎn)及有限元法的基本步驟，掌握梁、板、殼、三維實(shí)體和一些特殊單元的線性和非線性特性，會(huì)根據(jù)研究目的及研究對(duì)象的不同，選擇合適的單元建立有限元模型。目前，各種專用的和通用的有限元軟件已經(jīng)使有限元方法轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力。土木專業(yè)的工程碩士研究生在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、彈塑性力學(xué)的基本理論知識(shí)和有限元分析的基本方法以后，應(yīng)能采用大型有限元軟件（如ANSYS、ABAQUAS等）計(jì)算分析實(shí)際的工程問題。

三、課程群教學(xué)研究

由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、彈塑性性力學(xué)、有限元分析等課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，涉及到材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等許多先修課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，綜合性很強(qiáng)，要求學(xué)生有較扎實(shí)的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，而目前的土木專業(yè)工程碩士研究生此方面都較欠缺。因此，該課程群的教學(xué)要求應(yīng)以面向?qū)嶋H應(yīng)用制定教學(xué)計(jì)劃，從原先以力學(xué)基礎(chǔ)理論為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳碚摵蛯?shí)踐并重的培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)以理論指導(dǎo)實(shí)踐、在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論并強(qiáng)化其應(yīng)用和創(chuàng)新的螺旋式上升的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)安排上，應(yīng)針對(duì)各校土木專業(yè)工程碩士研究生的實(shí)際狀況，充分注意和本科階段力學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)相銜接，及時(shí)復(fù)習(xí)課程中涉及到的達(dá)朗伯原理、矩陣運(yùn)算、Fourier變換、常微分方程的求解、偏微分方程等相關(guān)知識(shí)，并對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容加以精選，根據(jù)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程問題、注重培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)概念和理論實(shí)踐能力，對(duì)繁瑣的公式推導(dǎo)和手算能力不做過高的要求，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代通用有限元軟件進(jìn)行建模、分析計(jì)算并能對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行對(duì)錯(cuò)定性判斷的能力，在實(shí)踐中較全面、系統(tǒng)、深入地掌握土木工程專業(yè)的基本力學(xué)理論和分析計(jì)算方法。在教學(xué)方法上可以將老師講解和同學(xué)討論相結(jié)合，采用啟發(fā)式、討論式、演示式等多種教學(xué)方式，營(yíng)造師生互動(dòng)的課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生從多角度去討論問題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。為了提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)科研能力，可以將學(xué)生分成3～4人一組，每組設(shè)計(jì)不同的實(shí)際工程題目，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)、分工協(xié)作、集中討論，在教師指導(dǎo)下有理有據(jù)地完成項(xiàng)目，同時(shí)撰寫科研報(bào)告，并通過分組答辯評(píng)定成績(jī)。

四、課程群建設(shè)的預(yù)期效果

通過力學(xué)基礎(chǔ)課程群的建設(shè)，以適應(yīng)面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的培養(yǎng)目標(biāo)為主導(dǎo)，進(jìn)一步修訂完善力學(xué)基礎(chǔ)課程群的教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，使土木工程專業(yè)的工程碩士研究生，既能站在一定的理論高度，較全面地掌握實(shí)際土木工程結(jié)構(gòu)分析的基本原理及其典型方法，又會(huì)借助有限元分析技術(shù)解決實(shí)際的工程問題，并為以后的科學(xué)研究工作打下堅(jiān)實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣方純，陸云帆.工學(xué)結(jié)合教學(xué)改革中課程群建設(shè)的需求與設(shè)計(jì).深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，8（1）：15-18.

篇7

【關(guān)鍵詞】 中藥;藥代動(dòng)力學(xué);方法學(xué)

藥物動(dòng)力學(xué)是應(yīng)用動(dòng)力學(xué)的原理與數(shù)學(xué)處理方法,定量地描述藥物通過各種給藥途徑進(jìn)入機(jī)體后的吸收、分布、代謝和排泄等過程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,即研究給藥后藥物在體內(nèi)的位置、數(shù)量、療效與時(shí)間之間的關(guān)系。藥物動(dòng)力學(xué)又被稱為“藥物代謝動(dòng)力學(xué)”、“藥代動(dòng)力學(xué)”等,其中“代謝”含義包括了藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄。藥物動(dòng)力學(xué)是一門新興的介于藥學(xué)與數(shù)學(xué)之間的邊緣學(xué)科,已成為生物藥劑學(xué)、臨床藥劑學(xué)、藥理學(xué)、臨床藥理學(xué)、分子藥理學(xué)、生物化學(xué)、藥劑學(xué)、毒理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)推動(dòng)著這些學(xué)科的蓬勃發(fā)展。近幾十年藥物動(dòng)力學(xué)的研究成果對(duì)指導(dǎo)新藥研究、制定臨床最佳給藥方案、評(píng)價(jià)制劑質(zhì)量、改進(jìn)藥物劑型等方面發(fā)揮了重要作用。中藥藥代動(dòng)力學(xué),其研究對(duì)象是中藥及其復(fù)方,是指在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下,利用動(dòng)力學(xué)的原理與數(shù)學(xué)處理方法,定量地描述中藥有效成分、有效部位、單味中藥和中藥復(fù)方通過各種給藥途徑進(jìn)入機(jī)體后的吸收、分布、代謝和排泄等過程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。中藥藥物動(dòng)力學(xué)對(duì)中藥現(xiàn)代化和中藥走向世界具有極為重要的意義。其研究方法大體可分為:血藥濃度法和生物效應(yīng)法兩大類。同時(shí)隨著中藥藥代動(dòng)力學(xué)研究的越來(lái)越受重視,先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的不斷增加,出現(xiàn)了一些新技術(shù)新方法,如臨界流體萃取、在體微透析、核磁共振、生物電阻抗、細(xì)胞培養(yǎng)研究體外吸收模型、證治藥動(dòng)學(xué)[1]、中藥血清藥理學(xué)[2]、中藥胃腸藥動(dòng)學(xué)等。下面就對(duì)常用的藥代動(dòng)力學(xué)研究方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 血藥濃度法

適用于有效成分比較明確的中藥及其復(fù)方制劑,通過中藥復(fù)方給藥后,用現(xiàn)代分析儀器如氣相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用法、高效液相色譜法或液-質(zhì)聯(lián)用等,分析生物樣品中有效成分原型或代謝物,進(jìn)行中藥復(fù)方的體內(nèi)成分分析、體內(nèi)過程和動(dòng)力學(xué)研究。目前用藥物濃度法進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)研究已成為中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究的熱點(diǎn),近年這方面的研究報(bào)道很多。如報(bào)道大鼠口服黃芩湯后用HPLC法測(cè)定血漿中的多種成分:黃芩苷、漢黃芩苷、千層紙素A苷、黃芩素、漢黃芩素、千層紙素A、芍藥苷、甘草苷、甘草素、甘草酸、烏拉爾甘草次酸、paeonimetabolin-I(PM-I),再分別計(jì)算各自的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)[3];用HPLC法測(cè)定大鼠口服甘草附子湯后血漿中烏拉爾甘草次酸的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)[4];用SPE和HPLC法研究大鼠口服四物湯后血漿中白花素、芍藥苷的藥動(dòng)學(xué)特征[5];用LC-ESI-MS法研究大鼠口服黃連解毒湯后血漿中小檗堿、巴馬丁的藥動(dòng)學(xué)特征[6]。然而,在采用藥物濃度法進(jìn)行中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究中,盡管有些報(bào)道檢測(cè)了復(fù)方給藥后體內(nèi)多種成分,再對(duì)每一種成分逐一進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,從而避免了單一成分的藥動(dòng)學(xué)脫離了中醫(yī)藥整體觀思想,但這些研究仍沒有闡明多種成分與復(fù)方藥效的關(guān)系,因此,這種多種成分的藥動(dòng)學(xué)研究也難以合理地闡明中藥復(fù)方的藥代動(dòng)力學(xué)特征。中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究中,上述常用的藥物濃度法也存在缺陷[7]。由于中藥復(fù)方化學(xué)成分的復(fù)雜性、中藥藥效的多效性和中醫(yī)臨床應(yīng)用的辨證施治及復(fù)方配伍的中醫(yī)特色等特點(diǎn),使得中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究有別于化學(xué)藥品的藥代動(dòng)力學(xué)研究,而有其特殊性和復(fù)雜性[8]。

2 生物效應(yīng)法

適用于有效成分尚不明確的中藥及其復(fù)方制劑。采用單一組分為指標(biāo),用體液藥物分析方法求得的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)代表中藥整體的藥動(dòng)學(xué)有很大的局限性。20世紀(jì)80年代初期產(chǎn)生了以藥效為指標(biāo)進(jìn)行藥動(dòng)學(xué)研究的理論和方法,主要包括毒理效應(yīng)法、藥理效應(yīng)法和微生物指標(biāo)法。這些方法體現(xiàn)了整體觀,從而使中藥藥動(dòng)學(xué)研究邁向了一個(gè)新階段。

2.1 毒理效應(yīng)法 該法分為急性累計(jì)致死率法及LD50補(bǔ)量法。急性累計(jì)致死率法基本原理是將藥物動(dòng)力學(xué)中的血藥濃度多點(diǎn)測(cè)定原理與用動(dòng)物急性致死率測(cè)定藥物蓄積性的方法結(jié)合起來(lái),即給多組動(dòng)物不同時(shí)間間隔給藥,求出不同時(shí)間體存百分率的動(dòng)態(tài)變化,由此推算藥動(dòng)學(xué)參數(shù)。LD50補(bǔ)量法在急性累計(jì)致死率法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),將第2次腹腔注射同量藥物改為求測(cè)LD50(t)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果更精確,誤差小;但動(dòng)物用量成倍增加,操作更加復(fù)雜。用此法進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)研究的有含劇毒藥馬錢子的九分散和疏風(fēng)定痛丸,結(jié)果表明:兔體內(nèi),兩者均符合一房室模型;馬錢子在體內(nèi)吸收迅速,而疏風(fēng)定痛丸吸收較九分散慢,從而降低毒性和不良反應(yīng)[9],為臨床合理用此類中藥提供了依據(jù)。劉延福等[10]研究附子理中丸在小鼠體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)參數(shù),結(jié)果表明:按一級(jí)動(dòng)力學(xué)消除,呈二室開放模型。此法觀察指標(biāo)明確,實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便,但只適用于藥理效應(yīng)和毒理效應(yīng)是同一組分的中藥。同時(shí)它以藥物毒性為主要指標(biāo)來(lái)反映藥代動(dòng)力學(xué)規(guī)律,不能代表有效量的藥代動(dòng)力學(xué)規(guī)律。

2.2 藥理效應(yīng)法 基本原理和方法是假定藥物在體內(nèi)呈線性配置,藥物在作用部位的藥量Q(t)與藥物效應(yīng)強(qiáng)度(E)存在函數(shù)關(guān)系Q(t)=f[E(t)],而Q(t)又與給藥劑量(D)成正比。所以給藥后某時(shí)刻生物相藥量Q(t)與該時(shí)刻的效應(yīng)強(qiáng)度E之間的函數(shù)關(guān)系便可以用給藥劑量D與效應(yīng)強(qiáng)度E的函數(shù)關(guān)系D=f[E(t)]來(lái)表示,建立“時(shí)間-效應(yīng)曲線”,然后再變換為“血藥濃度-時(shí)間曲線”,求出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。該法以越來(lái)越廣泛地用于中藥及其復(fù)方制劑地藥動(dòng)學(xué)研究中。如富杭育等[11-14]分別以解熱、發(fā)汗、抗炎、抑制腸蠕動(dòng)等藥理效應(yīng)為指標(biāo),研究了麻黃湯、桂枝湯、銀翹散、桑菊飲等的藥物動(dòng)力學(xué)。盧賀起等[15]以血小板聚集抑制率為藥效指標(biāo),研究了四物湯的藥動(dòng)學(xué),結(jié)果表明:家兔經(jīng)口服給藥后體內(nèi)過程符合一室模型,t1/2α=0.37 h,t1/2β=0.4 h。藥理效應(yīng)法研究中藥復(fù)方藥動(dòng)學(xué),更能體現(xiàn)中醫(yī)藥的整體思想,符合中醫(yī)藥的基本理論,是一極具發(fā)展前景的方法。但由于生物差異性,以及測(cè)定方法的準(zhǔn)確度、精密度等限制,所得參數(shù)具有表觀性;難于找到靈敏又準(zhǔn)確地定量療效的藥理指標(biāo);而且由于所選藥效指標(biāo)的不同,測(cè)得的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)差異較大。

2.3 微生物指標(biāo)法 其原理主要是含試驗(yàn)菌株的瓊脂平板中抗菌藥擴(kuò)散產(chǎn)生的抑菌圈直徑與其濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。選擇適宜的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)細(xì)菌菌株,可以測(cè)定體液生物樣品濃度,計(jì)算藥動(dòng)學(xué)參數(shù)。王西發(fā)等[16]選用金葡菌為試驗(yàn)菌株,用此法測(cè)定了鹿蹄草素在兔體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)。潘嘉等[17]以抑菌效應(yīng)為指標(biāo),測(cè)定川芎揮發(fā)油藥動(dòng)學(xué)參數(shù),符合一室開放模型。此法適用于具有或以抗菌活性為主要藥效的中藥制劑,有簡(jiǎn)便易行,體液用量少等優(yōu)點(diǎn)。但特異性不高,測(cè)定結(jié)果包括具有抗菌活性的代謝物;機(jī)體內(nèi)外抗菌效應(yīng)作用機(jī)制的差異、細(xì)菌選擇的得當(dāng)與否、可在一定程度上影響藥代參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3 PK-PD模型、PB-PK模型的建立及應(yīng)用

3.1 PK-PD模型應(yīng)用 藥物PK-PD模型[18]反應(yīng)了藥物濃度-時(shí)間-效應(yīng)的三維關(guān)系,體現(xiàn)了特定時(shí)間內(nèi)藥物濃度與藥效之間的關(guān)系,故能描述和預(yù)測(cè)一定劑量下藥物的時(shí)間-效應(yīng)過程。藥物動(dòng)力學(xué)(PK)解釋的是“機(jī)體對(duì)藥物的處置”問題;藥效動(dòng)力學(xué)解釋的是“藥物對(duì)機(jī)體的作用”問題,將二者分開研究所得到的信息并不全面和充分。與藥效或不良反應(yīng)密切相關(guān)的被測(cè)藥物濃度隨時(shí)間的變化過程是我們迫切需要掌握的信息,這樣的PK研究才有意義;PD研究只涉及時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系,未涉及到效應(yīng)室中藥物濃度隨時(shí)間變化的藥效變化過程,實(shí)際情況中藥效峰值出現(xiàn)時(shí)間常滯后于血藥濃度峰值(藥效與血藥濃度之間存在逆時(shí)針滯后環(huán)),孤立的進(jìn)行PK或PD研究不能闡明藥物的體內(nèi)過程,故有必要建立PK-PD結(jié)合模型,對(duì)藥物的濃度-時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系進(jìn)行估算,通過對(duì)靶部位藥物濃度及藥效的關(guān)聯(lián)度分析,評(píng)估藥物的體內(nèi)過程。

3.2 PB-PK模型應(yīng)用 血藥濃度法和生物效應(yīng)法目前占據(jù)了復(fù)方藥動(dòng)學(xué)研究的主導(dǎo)地位。PB-PK模型結(jié)構(gòu)與生物體解剖結(jié)構(gòu)大致對(duì)應(yīng)[19],參數(shù)來(lái)自生理解剖資料和藥物理化性質(zhì),PB-PK模型以生理解剖資料和藥物理化性質(zhì)為基礎(chǔ)來(lái)分析藥時(shí)數(shù)據(jù),且有強(qiáng)大的種屬間外推(Interspecies Extrapolation)能力[20],所得參數(shù)更具有實(shí)際的生理意義,相比房室模型更有優(yōu)越性和實(shí)用價(jià)值,可提供其他模型不能提供的參數(shù)(如藥物在人體器官內(nèi)的代謝速率常數(shù)、進(jìn)入器官的彌散系數(shù)等等),故有必要加強(qiáng)中藥復(fù)方的PB-PK模型研究以PB-PK模型參數(shù)提供更多有實(shí)際意義的參數(shù)為復(fù)方配伍規(guī)律進(jìn)行參考。

4 小結(jié)

目前中藥藥代動(dòng)力學(xué)研究尚處于探索階段。對(duì)中藥藥動(dòng)學(xué)研究,雖然已經(jīng)取得了很大進(jìn)展,但仍然在許多方面存在著問題需要我們?nèi)ソ鉀Q。首先對(duì)中藥的整體觀難以把握,目前對(duì)于中藥復(fù)方的研究多數(shù)以其中一種或幾種成分為代表以此成分的代謝過程來(lái)表示整個(gè)復(fù)方的代謝過程。很明顯中藥方劑中依靠單一成分作用于單一靶點(diǎn)而發(fā)揮全部藥效功能的情況很少見,無(wú)論復(fù)方還是單方都是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),多個(gè)成分相互拮抗和協(xié)同產(chǎn)生的綜合作用。所以在研究中不應(yīng)背離中醫(yī)藥整體觀的理論基礎(chǔ),過分依賴西藥化模式和西藥植物藥的研究思路。其次中藥化學(xué)成分是復(fù)雜和多樣的,中藥處方的變異性和狀態(tài)的不可預(yù)測(cè)性,給藥物治療的物質(zhì)基礎(chǔ)研究帶來(lái)許多問題,上述對(duì)純化學(xué)來(lái)源的藥物可以分析的方法,還是難以全面認(rèn)識(shí)中藥作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。還有眾多的中藥復(fù)方雖然臨床療效確切,但長(zhǎng)期臨床應(yīng)用是按中醫(yī)理論和經(jīng)驗(yàn)用藥的,對(duì)其作用機(jī)制的內(nèi)涵以及與物質(zhì)基礎(chǔ)的關(guān)系,尤其是從藥代動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行研究與國(guó)際水平還有相當(dāng)差距。但是我相信隨著藥代動(dòng)力學(xué)的不斷發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出來(lái)的新方法和理論許多新技術(shù)如:超臨界流體萃取、在體微透析、核磁共振、生物電阻抗、細(xì)胞培養(yǎng)研究體外吸收模型等,將會(huì)將為單味和復(fù)方中藥的藥代動(dòng)力學(xué)研究開辟了新思路。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 黃熙,陳可冀.“證治藥動(dòng)學(xué)”新假說(shuō)的理論與實(shí)踐.中醫(yī),1997,38(1):745-747.

[2] 徐海波,吳清和.中藥血清藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的探討.中國(guó)中醫(yī)藥科技,2000,7(1):43-44.

[3] Zuo F Zhou ZM,Zhang Q,et al.Pharmacokinetic Studyonthe Multiconstituents of Huang qin Tang Decoctionin Rats.Biol Pharm Bull,2003,26(7):911-919.

[4] GaoQT,Chen XH,Bi parative Pharmacokinetic Behavior ofGlycyrrhetic Acid after Oral Administration of Glycyrrhizic Acid and Gancao-Fuzi-Tang.Biol Pharm Bull,2004,27(2):226-228.

[5] Sheng Y,Li L,Wang C,et al.Solid-phase extraction-liquid chro-matographic method for the determination and pharmacokinetic stud-ies ofalbiflorin and paeoniflorin in rat serumafter oral administrationofSi-Wu decoction.J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci,2004,806(2):127-132.

[6] Lu T,LiangY,SongJ,et al.Simultaneous determination ofberberine and palmatine in rat plasma by HPLC-ESI-MS after oral administration oftraditional Chinese medicinal preparation Huang-Lian-Jie-Du decoction and the pharmacokinetic application ofthe method.J Pharm Biomed Anal,2006,40(5):1218-1224.

[7] 馬越鳴.中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究方法的評(píng)價(jià)與展望.中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué),2002,7(3):273-275.

[8] 盧弘,李敏,邢東明,等.對(duì)中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究中血藥濃度測(cè)定方法的評(píng)述與思考.世界科學(xué)技術(shù)-中藥現(xiàn)代,2000,24:22-25.

[9] 任天池,王玉蓉,曾立品,等.用藥物累積法研究九分散和疏風(fēng)定痛丸的藥物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn).中成藥,1991,13(7): 2-4.

[10] 劉延福,周毅生,葉纓,等.附子理中丸方藥的藥物動(dòng)力學(xué)研究.中成藥,1992,14(8): 6-7.

[11] 富杭育,賀玉琢,周愛香,等.以解熱的藥效法初探麻黃湯、桂枝湯、銀翹散、桑菊飲的藥物動(dòng)力學(xué).中藥藥理與臨床,1992,8(1): 1-5.

[12] 富杭育,賀玉琢,周愛香,等.以發(fā)汗的藥效法再探麻黃湯、桂枝湯、銀翹散、桑菊飲的藥物動(dòng)力學(xué).中藥藥理與臨床,1992,8(5): 1-5.

[13] 賀玉琢,富杭育,周愛香,等.經(jīng)抗炎的藥效法再探麻黃湯、桂枝湯、銀翹散、桑菊飲的藥物動(dòng)力學(xué).中藥藥理與臨床,1993,9(1): 1-4.

[14] 富杭育,賀玉琢,周愛香,等.經(jīng)抑制胃腸亢進(jìn)作用再探麻黃湯、桂枝湯、銀翹散、桑菊飲的藥物動(dòng)力學(xué).中成藥,1993,15(1): 35-36.

[15] 盧賀起,張智,魏雅川,等.以藥效法測(cè)定四物湯藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的研究.中藥藥理與臨床,1995,11(1): 11-13.

[16] 王西發(fā),秦駿,楊彩民,等.微生物測(cè)定家兔體內(nèi)鹿蹄草素藥動(dòng)學(xué)參數(shù).西北藥學(xué)雜志,1997,12(2): 70-71.

[17] 潘嘉,王家葵,鄒文侯,等.抑菌效應(yīng)法測(cè)定川芎揮發(fā)油藥動(dòng)學(xué)參數(shù).中藥藥理與臨床,2002,18(4): 18-19.

[18] Bertera FM,Mayer MA,Opezzo JAW,et al.Pharmacoki-netic-pharmacodynamic modeling of diltiazem in spontane-ously hypertensive rats:A microdialysis study.J Pharmacol Toxicol Methods,2007,56(3):290-299.

篇8

一、現(xiàn)有教學(xué)存在的問題

物理化學(xué)是由物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等知識(shí)構(gòu)成的一門理論基礎(chǔ)課程，包括化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等基礎(chǔ)理論，研究宏觀、微觀規(guī)律?，F(xiàn)有的本科專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)，包括物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理化學(xué)理論課程主要講授理論知識(shí)、原理，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)驗(yàn)證理論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋。物理化學(xué)課程是一門理論性非常強(qiáng)的課程，很難將其與實(shí)際相聯(lián)系，然而，物理化學(xué)所包含的理論知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用過程中又廣泛存在。與其他以應(yīng)用為目的的課程，具有本質(zhì)的不同，實(shí)際應(yīng)用更注重最終結(jié)果，很少對(duì)于原理、規(guī)律進(jìn)行探討研究，這導(dǎo)致物理化學(xué)知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中很難體現(xiàn)。社會(huì)、企業(yè)需求人才與現(xiàn)有高校培養(yǎng)的人才嚴(yán)重不匹配，因此，必須進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型發(fā)展。應(yīng)用技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，是當(dāng)前部分高校為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展、企業(yè)需求而提出的變革性改革。物理化學(xué)課程作為一門理論基礎(chǔ)課程，更需要轉(zhuǎn)型發(fā)展，以應(yīng)用為中心開展教學(xué)?；趹?yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型發(fā)展這一主題，提出物理化學(xué)課授課內(nèi)容、授課方式、考核方式的改革措施。

二、課程教學(xué)改革的內(nèi)容

1.授課內(nèi)容改革

現(xiàn)有輕化工程專業(yè)物理化學(xué)課程授課內(nèi)容大體包括熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、膠體化學(xué)等理論。其優(yōu)點(diǎn)是知識(shí)體系具有高度的完整性、相關(guān)性、系統(tǒng)性，知識(shí)體系完善，即使是18世紀(jì)形成的知識(shí)點(diǎn)、化學(xué)規(guī)律也系統(tǒng)的包含，因此，非常適用于知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。然而，其缺點(diǎn)是現(xiàn)有物理化學(xué)課程內(nèi)容的系統(tǒng)性、完整性與實(shí)際應(yīng)用的廣泛性、局部性存在著嚴(yán)重的不匹配。在現(xiàn)有的課程內(nèi)容中，熱力學(xué)部分是一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)體系，其中包含能量守恒定律、能量轉(zhuǎn)換及反應(yīng)熱效率等系統(tǒng)知識(shí)，其中包含的熱力學(xué)參數(shù)有熱、功、內(nèi)能、焓、熵、自由能等，這些知識(shí)系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程中的技術(shù)人員或操作人員，在實(shí)際應(yīng)用過程中幾乎很少涉及。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，企業(yè)的工人、技術(shù)人員只需按照正確的操作流程進(jìn)行即可，而無(wú)需對(duì)工藝進(jìn)行系統(tǒng)的分析、研究。即使企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)、創(chuàng)新過程中，涉及理論知識(shí)的應(yīng)用分析，也僅是對(duì)部分理論的應(yīng)用，不需要系統(tǒng)的知識(shí)體系。這些理論知識(shí)更適用于一個(gè)企業(yè)項(xiàng)目建設(shè)的前期工作，在企業(yè)還沒有進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)將某個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中涉及的問題通過物理化學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的分析、研究。

基于以上分析可看出，高等教育教學(xué)的原則是以企業(yè)需求為中心。企業(yè)技術(shù)人員需要理論知識(shí)，但需要的程度可以是不系統(tǒng)的。對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，就是要適應(yīng)企業(yè)的需求，那么，相應(yīng)的課題內(nèi)容也必然要與企業(yè)實(shí)際需求相匹配。地方本科院校，定位發(fā)展也是基于本地的需求，不同地區(qū)、不同企業(yè)對(duì)技術(shù)人員的要求是不同的，因此，物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該是基于地方企業(yè)的需求，遼東學(xué)院輕化工程專業(yè)應(yīng)該以遼寧地區(qū)相關(guān)企業(yè)需求為主，兼顧其他地區(qū)相關(guān)企業(yè)需求為輔來(lái)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革。

因此，課程內(nèi)容改革需要分成幾個(gè)階段，第一個(gè)階段是遼寧地方企業(yè)和其他地區(qū)企業(yè)技術(shù)人員需求知識(shí)的調(diào)研、總結(jié)。對(duì)相關(guān)企業(yè)調(diào)研，總結(jié)企業(yè)技術(shù)人員知識(shí)的構(gòu)成體系，分析知識(shí)的需求重點(diǎn)。第二個(gè)階段是基于企業(yè)需求的物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容制定，相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員涉及的知識(shí)，則在物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革時(shí)保留，并重點(diǎn)講授。對(duì)于企業(yè)不涉及的知識(shí)或涉及較少的知識(shí)，僅是從學(xué)習(xí)角度，體現(xiàn)物理化學(xué)完整性的知識(shí)，可作為學(xué)生輔助學(xué)習(xí)知識(shí)。第三個(gè)階段是不斷完善、更新教學(xué)內(nèi)容。社會(huì)進(jìn)步、企業(yè)發(fā)展、產(chǎn)品更新、工藝改進(jìn)，必然涉及知識(shí)的更新，因此，課題教學(xué)內(nèi)容的更新，是對(duì)企業(yè)需求的不斷完善。

2.授課方式改革

現(xiàn)有的物理化學(xué)課程教學(xué)授課方式包括理論講授和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是通過學(xué)習(xí)學(xué)生可對(duì)物理化學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的掌握，缺點(diǎn)是學(xué)生學(xué)習(xí)后，總是在問學(xué)了有什么用?實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是將理論知識(shí)通過學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證、分析、應(yīng)用這些理論知識(shí)，缺點(diǎn)是實(shí)踐方式死板、學(xué)生僅是為了驗(yàn)證知識(shí)，而不是去應(yīng)用知識(shí)。應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該是與企業(yè)需求相匹配，然而，現(xiàn)有高等教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)恰恰不是企業(yè)需求的。企業(yè)需求的恰恰是我們所最不具備的，也就是現(xiàn)有理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的缺點(diǎn)。在授課內(nèi)容滿足企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，授課方式也需要進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有理論教學(xué)授課方式的缺點(diǎn)是學(xué)生不知道學(xué)了有什么用，那么，在應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，應(yīng)通過理論授課告訴學(xué)生有什么用。與之對(duì)應(yīng)的授課方式可考慮學(xué)校教師與企業(yè)兼職人員共同授課，校內(nèi)教師講授基礎(chǔ)知識(shí)，企業(yè)兼職人員講授實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)，從而完善知識(shí)的傳授、應(yīng)用。

現(xiàn)有的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程按照實(shí)驗(yàn)類型可分為驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)結(jié)合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程，增加創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的某個(gè)實(shí)際工藝流程，對(duì)工藝流程進(jìn)行了解、驗(yàn)證、提出問題、應(yīng)用理論知識(shí)分析問題、以理論知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問題。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室可以是教師的研究課題中的某個(gè)工藝技術(shù)，也可以是一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)流程，通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

3.考核方式改革

現(xiàn)有的理論課程教學(xué)考核形式以考試為主，以考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握為核心。優(yōu)點(diǎn)是可系統(tǒng)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，缺點(diǎn)是不以知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用為核心。結(jié)合授課內(nèi)容、授課方式，考核方式也應(yīng)該以應(yīng)用為主?？己说暮诵氖窃趯?shí)際應(yīng)用中的知識(shí)，因此，物理化學(xué)課程考試可包括理論知識(shí)的系統(tǒng)考試、實(shí)際應(yīng)用知識(shí)考試、應(yīng)用知識(shí)解決問題的考核三個(gè)部分，相應(yīng)的成績(jī)包括平時(shí)考核(10%)、理論知識(shí)(20%)、企業(yè)應(yīng)用知識(shí)(30%)、解決問題應(yīng)用知識(shí)(40%)。

篇9

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；研究生教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；軟件平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）31-0038-02

一、歷史與現(xiàn)狀

《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》是能源動(dòng)力方向碩士和博士研究生的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程。自上世紀(jì)90年代開設(shè)以來(lái)，前后經(jīng)歷了三次大的變革。在1995—2000年期間，課程名為《葉輪機(jī)械的數(shù)值模擬計(jì)算》，只針對(duì)能源動(dòng)力學(xué)院流體機(jī)械專業(yè)方向的研究生開設(shè)；自2001年起，課程改名為《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》，面向能源動(dòng)力一級(jí)學(xué)科及其下屬各二級(jí)學(xué)科的研究生，并成為能源動(dòng)力學(xué)科方向研究生的一門基礎(chǔ)課程；2006年以前，課程授課內(nèi)容以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方面的原理和方法為主，選課學(xué)生主要為能源動(dòng)力學(xué)科方向的研究生；從2006年開始，為適應(yīng)廣大研究生的選課需要，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，輔以CFD商用軟件的實(shí)例和應(yīng)用，以期實(shí)現(xiàn)理論性與實(shí)踐性并重的教學(xué)理念，并將課程面向全校研究生開放。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用日益廣泛。眾所周知，計(jì)算機(jī)硬件水平的提升，將相應(yīng)地促進(jìn)CFD商用軟件功能更加強(qiáng)大，應(yīng)用更加廣泛，最終使得CFD商用軟件得到了前所未有的發(fā)展。同時(shí)，隨著研究生招生規(guī)模的擴(kuò)大，使得選修《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程的研究生人數(shù)大增，從上個(gè)世紀(jì)90年代的十幾個(gè)學(xué)生，到現(xiàn)在的一百多個(gè)學(xué)生，而且涉及眾多學(xué)科，比如船海、化工、建筑、電氣、交通、材料、光電等?！队?jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程的歷史與現(xiàn)狀在一定程度上給我們將要進(jìn)行的教學(xué)改革提出了新的要求，同時(shí)也為我們指明了課程建設(shè)的新方向，值得我們深入思考，并付之于實(shí)踐。

二、課程定位

《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》作為一門研究生的學(xué)科基礎(chǔ)課程，我們?cè)谶M(jìn)行改革之前，應(yīng)該首先考慮它的定位。華中科技大學(xué)作為一所教育部的“985”和“211”的高校，一直以“研究型”大學(xué)著稱。學(xué)校對(duì)于研究生的培養(yǎng)非常重視，導(dǎo)師為每一位研究生制定了詳細(xì)的培養(yǎng)計(jì)劃，課程的選修均有所考量?；谶x修《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程的研究生人數(shù)眾多，涉及的院系廣泛，經(jīng)任課教師討論，申請(qǐng)學(xué)校研究生院同意，決定將該課程定位為高水平研究生課程。所謂高水平研究生課程，初步確立的含義為，高水平的學(xué)者，采用高水平的教材，以先進(jìn)靈活的形式教授課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)實(shí)寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)深入的專門知識(shí)。高水平課程在內(nèi)容上應(yīng)該具有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和前沿性，前沿性可以體現(xiàn)在任課教師結(jié)合自己的科研實(shí)踐，在講授中融入一些與課程相關(guān)的前沿內(nèi)容。

三、教改實(shí)踐

基于高水平研究生課程這樣一個(gè)定位，我們開始著手進(jìn)行課程的教學(xué)改革，具體內(nèi)容包括：組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)、改革教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。首先，組建一支高水平、高素質(zhì)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)由三位教師組成，他們均具有博士學(xué)位，高級(jí)職稱。其中，課程負(fù)責(zé)人張師帥副教授，長(zhǎng)期從事計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用方面的教學(xué)及研究工作，自2006年起，一直擔(dān)任該課程的主講教師；任課教師郭照立教授，是目前國(guó)內(nèi)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方面的頂尖學(xué)者，國(guó)家杰出青年基金獲得者，并具有較高的國(guó)際知名度。郭教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)外權(quán)威學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上發(fā)表科學(xué)論文100余篇，SCI收錄90余篇，SCI引用1200余次；任課教師陳勝副教授是一位青年學(xué)者，在格子Boltzmann算法研究方面頗有建樹。將《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程建設(shè)成一門高水平研究生課程，得到了教學(xué)團(tuán)隊(duì)中每一位教師的支持，大家一致贊同經(jīng)常開展教學(xué)交流，學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。其次，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)選課研究生人數(shù)眾多，涉及的學(xué)科方向廣泛，重新制定了《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程的教學(xué)大綱，確保講授內(nèi)容的基礎(chǔ)性、專業(yè)性和前沿性。課程主要內(nèi)容包括：控制方程的離散化方法、流場(chǎng)的求解計(jì)算方法、湍流模型及其應(yīng)用、網(wǎng)格生成與計(jì)算技術(shù)、復(fù)雜流動(dòng)的介觀模型和數(shù)值方法、格子Boltzmann算法及其應(yīng)用、經(jīng)典CFD軟件的基本用法等。而對(duì)于控制方程的離散化方法，將重點(diǎn)介紹有限差分法和有限體積法；對(duì)于流場(chǎng)的求解計(jì)算方法，將重點(diǎn)介紹SIMPLE及其系列算法；對(duì)于湍流模型及其應(yīng)用，將重點(diǎn)介紹k-ε模型及其應(yīng)用；對(duì)于網(wǎng)格生成與計(jì)算技術(shù)，將重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法以及并行計(jì)算方法。同時(shí)，還將邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方面的專家學(xué)者前來(lái)開展專題講座。對(duì)《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程進(jìn)行教學(xué)改革是全體任課教師的共同愿望，大家積極討論，并提出在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，編寫具有自己特色的教材等建議。在改革教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還利用學(xué)院現(xiàn)有的條件，建立“計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)”軟件平臺(tái)，該平臺(tái)擁有高性能的計(jì)算工作站，可以開展并行計(jì)算、直接數(shù)值模擬等大型計(jì)算研究，為研究生開展離散方法、網(wǎng)格生成方法、計(jì)算方法以及復(fù)雜流動(dòng)模型等研究工作創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)也為對(duì)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方面的前沿研究課題感興趣的大學(xué)本科生開展創(chuàng)新性研究工作提供了良好條件。與此同時(shí)，該平臺(tái)還擁有多種商用CFD軟件，比如FLUENT、CFX、STAR-CD、PHOENICS、Flo-EFD等，成為廣大研究生開展自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐、相互交流的優(yōu)良場(chǎng)所。還可以根據(jù)研究生的需求，安排任課教師不定期地通過軟件平臺(tái)為學(xué)生解惑答疑，引導(dǎo)研究生探索創(chuàng)新，提高學(xué)術(shù)水平。

眾所周知，研究生學(xué)術(shù)水平的高低是一所大學(xué)學(xué)術(shù)水平的反映，更是一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新能力的反映。研究生不僅需要扎實(shí)掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，更需要具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。目前，高等學(xué)校在培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力、提高研究生學(xué)術(shù)水平方面還有待加強(qiáng)。為此，本文提出了通過對(duì)《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用》課程進(jìn)行教學(xué)改革，并將之建設(shè)成具有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和前沿性的高水平課程，進(jìn)一步培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力，提高研究生的學(xué)術(shù)水平。同時(shí)，本文對(duì)實(shí)踐過程中的一些具體措施和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳新穎.論研究生教育的課程設(shè)置[J].科技導(dǎo)報(bào)，2004，（2）：40-42.

[2]李學(xué)藝，鐘佩思.機(jī)械類全日制專業(yè)學(xué)位研究生教育探索[J].中國(guó)電力教育，2013，（1）：22-23.

[3]李靜波，柴育玲.研究生教育創(chuàng)新模式研究[J].教育理論與實(shí)踐，2010，（5）：10-11.

[4]別敦榮，萬(wàn)衛(wèi).學(xué)術(shù)性學(xué)位與專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式的特性比較[J].研究生教育研究，2011，（4）：77-80.

[5]姚聰莉.我國(guó)研究生教育質(zhì)量透析[J].高等理科教育，2006，（5）：50-54.

篇10

[關(guān)鍵詞] 力學(xué) 學(xué)科 發(fā)展報(bào)告

福建省力學(xué)學(xué)科在廣大的省內(nèi)力學(xué)工作者長(zhǎng)期不懈努力下，通過與國(guó)內(nèi)外同行廣泛交流、相互學(xué)習(xí)，以及不斷從國(guó)內(nèi)外引進(jìn)優(yōu)秀力學(xué)人才，近十年來(lái)取得不少成果。目前，雖然總體上在國(guó)內(nèi)還無(wú)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(guó)內(nèi)甚至國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)，國(guó)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(duì)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?yàn)槲覀儧]有強(qiáng)大的力學(xué)研究隊(duì)伍，我們的研究成果不夠系統(tǒng)，也無(wú)法形成國(guó)內(nèi)外影響力大的研究團(tuán)隊(duì)。力學(xué)是目前世界上發(fā)展非?？斓囊粋€(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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(kù)等事關(guān)國(guó)計(jì)民生的大項(xiàng)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(jì)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(duì)工業(yè)進(jìn)步的推動(dòng)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(dòng)態(tài)、應(yīng)用與存在的問題，促進(jìn)力學(xué)人才隊(duì)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(guó)內(nèi)處于劣勢(shì)，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(jì)算力學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制、細(xì)觀力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面。研究?jī)?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(bào)告將根據(jù)上述7個(gè)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(dòng)、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(zhǎng)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(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)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(jì)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(dòng)力結(jié)構(gòu)，小到計(jì)算機(jī)芯片、生物組織以及近年來(lái)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(yàn)，分別跟蹤監(jiān)測(cè)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(duì)其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結(jié)果，提出了對(duì)疲勞裂紋萌生壽命測(cè)量的一種新方法[3]。根據(jù)材料對(duì)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(duì)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(duì)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(yàn)研究。在實(shí)測(cè)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(jì)算油管螺紋內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，并進(jìn)行了有關(guān)的疲勞實(shí)驗(yàn)，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(dòng)與電子控制研究所所長(zhǎng)、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(xiàng)式連續(xù)函數(shù)，在周期區(qū)域內(nèi)利用正交分片多項(xiàng)式逼近位移函數(shù)可以大大地降低計(jì)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(jí)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(jí)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(dòng)力方程以及簡(jiǎn)化的Galerkin截?cái)喾匠探M;然后利用非線性動(dòng)力系統(tǒng)中的數(shù)值方法求解了簡(jiǎn)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(shì)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(duì)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(gè)簡(jiǎn)支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計(jì)算公式；利用這個(gè)式子算出的值與試驗(yàn)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(shuō)明文獻(xiàn)[7]提出的公式能迅速、有效地計(jì)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(duì)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(jì)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(dòng)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(xiàng)，并只涉及一種模態(tài)向量[10]。導(dǎo)出了時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)計(jì)算擾動(dòng)的確定方法，并進(jìn)一步采用同步計(jì)算消除計(jì)算擾動(dòng)效應(yīng)和后續(xù)步計(jì)算消除計(jì)算擾動(dòng)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(shí)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(dòng)系統(tǒng)勢(shì)能井逃逸的時(shí)間。近似勢(shì)能法用于克服非線性帶來(lái)的困難。推導(dǎo)了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方程。分析表明，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)量及動(dòng)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(shí)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(dòng)測(cè)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(duì)豎向瞬態(tài)振動(dòng)峰值的影響，編制運(yùn)行多車荷載下振動(dòng)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(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)理的力學(xué)模型。利用該模型能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)與報(bào)警，可為汽車安全系統(tǒng)提供可靠的重心計(jì)算力學(xué)模型，為研制汽車重心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了必要參數(shù)與依據(jù)。論述數(shù)值計(jì)算中新的小波基無(wú)單元方法，即用小波基函數(shù)取代傳統(tǒng)無(wú)單元方法中的冪級(jí)數(shù)基之后，使無(wú)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(wú)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(jì)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(shí)自動(dòng)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(gè)作用力與力矩，導(dǎo)出的遞推公式對(duì)任意水平荷載可直接應(yīng)用。采用動(dòng)力特解邊界元法在時(shí)域內(nèi)求解壩-水-地基動(dòng)力相互作用問題特性，研究了壩體、地基和系統(tǒng)阻尼對(duì)壩體的動(dòng)力特性、動(dòng)水壓力、動(dòng)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(shí)間步，利用Newmark-β直接積分法計(jì)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(duì)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(duì)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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的對(duì)比與不足

整體上，我省還沒有建立起幾個(gè)系統(tǒng)、穩(wěn)定的固體力學(xué)研究方向。與國(guó)內(nèi)外比較尚處于相對(duì)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(guó)內(nèi)外固體力學(xué)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

固體力學(xué)的研究對(duì)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(cè)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(lái)愈重要的作用。集傳感功能和驅(qū)動(dòng)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(chǎng)耦合力學(xué)，包括力－電－磁－熱耦合場(chǎng)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(lái)設(shè)計(jì)材料與器件將極大地沖擊整個(gè)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(duì)策

目前普遍強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用的大社會(huì)背景對(duì)力學(xué)這門基礎(chǔ)性學(xué)科的發(fā)展是極為不利的。鼓勵(lì)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yíng)造在各方面都鼓勵(lì)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(zhǎng)期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評(píng)價(jià)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(shì)，以及國(guó)家需求來(lái)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(jì)算、新材料與結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合力學(xué)、生物材料與仿生材料力學(xué)、科學(xué)與工程計(jì)算與軟件、儀器設(shè)備研制及實(shí)驗(yàn)力學(xué)新技術(shù)與新表征方法。國(guó)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(jì)算力學(xué)軟件、固體力學(xué)在國(guó)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(jì)算流體力學(xué)

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究流體的運(yùn)動(dòng)以及流體和其它介質(zhì)間相互作用和流動(dòng)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(dòng)力學(xué)是流體力學(xué)針對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)問題的一個(gè)分支，也是流體力學(xué)研究的一個(gè)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(dòng)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(yàn)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(dòng)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(yàn)，理論分析，數(shù)值計(jì)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(dòng)的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)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(yàn)的古典水力學(xué)結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來(lái)的。實(shí)驗(yàn)對(duì)于驗(yàn)證流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，測(cè)定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，解釋物理現(xiàn)象均有重要意義。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種高效計(jì)算方法的發(fā)展，使許多原來(lái)無(wú)法用理論分析或?qū)嶒?yàn)研究的復(fù)雜流體問題有了求得數(shù)值解的可能性，形成了“計(jì)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(jì)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(yàn)和理論分析相輔相成的一個(gè)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(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，因?yàn)閺?fù)雜的流動(dòng)問題要求大計(jì)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(dòng)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(chǎng)參數(shù)的定量結(jié)果。

廈門大學(xué)在計(jì)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(jì)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(guó)際水平的成果，豐富和發(fā)展了下面幾個(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(jià)的變分形式，然后通過試探函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的選取來(lái)逼近解，它們的主要不同在于試探函數(shù)和檢驗(yàn)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(wú)限光滑時(shí)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(gè)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(jià)的，但對(duì)絕大多數(shù)問題，配點(diǎn)法無(wú)法導(dǎo)出簡(jiǎn)潔的弱形式，導(dǎo)致理論分析十分困難?，F(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(xiàng)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(xiàng)式基，這給計(jì)算，尤其是非線性問題的計(jì)算帶來(lái)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(duì)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(lái)的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個(gè)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(jì)算區(qū)域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計(jì)算中取得了很大的成功，如今已是計(jì)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(xiàng)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(lái)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(dòng)主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動(dòng)時(shí)流線相互平行的流動(dòng)，而湍流則是無(wú)規(guī)則脈動(dòng)的，有強(qiáng)的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無(wú)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(dòng)特征尺度的多樣性，一般來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)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(gè)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(jì)算中。LES僅計(jì)算大尺度部分，而亞格子尺度運(yùn)動(dòng)（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(dòng)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(jì)模型以及無(wú)(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(lái)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(xiàng)來(lái)抑制可解尺度量在截?cái)囝l率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡(jiǎn)單且無(wú)附加計(jì)算量。

3計(jì)算力學(xué)

20世紀(jì)50年代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算力學(xué)這個(gè)力學(xué)和科學(xué)計(jì)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(jì)算力學(xué)這個(gè)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(gè)領(lǐng)域，成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）的重要核心內(nèi)容，也使得力學(xué)這個(gè)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(jì)算已經(jīng)成為與科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)并行的重要科學(xué)方法。2006年美國(guó)自然科學(xué)基金委員會(huì)了《基于數(shù)值模擬的工程科學(xué)》的研究報(bào)告，明確指出計(jì)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(lái)我省科技工作者在計(jì)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(jì)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(wú)網(wǎng)格分析方法，該方法采用整體坐標(biāo)建立板殼無(wú)網(wǎng)格近似，不僅簡(jiǎn)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(jì)算效率。同時(shí)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(jì)這種類型結(jié)構(gòu)提供了一種有效的數(shù)值工具。同時(shí)，針對(duì)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(wú)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(wú)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(jì)施工、滑坡災(zāi)害的預(yù)報(bào)、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(jì)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(jì)算力學(xué)方法所取得的研究成果得到了國(guó)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(duì)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(wú)網(wǎng)格分析和模擬，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。對(duì)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(zhǎng)隧洞等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元法進(jìn)行了動(dòng)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(wú)網(wǎng)格計(jì)算的多尺度高性能計(jì)算方法，成功地進(jìn)行了材料微觀設(shè)計(jì)。

雖然我省計(jì)算力學(xué)研究與應(yīng)用已經(jīng)得到快速發(fā)展，但在國(guó)內(nèi)仍然處于相對(duì)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(shí)機(jī)加大科研力度，爭(zhēng)取在高性能計(jì)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(jì)算模擬及評(píng)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(jì)算設(shè)計(jì)等方面取得新的突破，同時(shí)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(dòng)力學(xué)與控制

近年來(lái)，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(dòng)力學(xué)與控制方面做了不少工作。我省的機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制在以下幾個(gè)方面的研究在國(guó)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(dòng)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(dòng)學(xué)規(guī)劃、動(dòng)力學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wú)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(dòng)學(xué)規(guī)劃方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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?？刂啤erminal滑?？刂?、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?？刂啤⒆赃m應(yīng)模糊滑?？刂啤⒒谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)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(jì)方面，給出了各類期望運(yùn)動(dòng)的Terminal滑?？刂啤ackstepping反演控制、于奇異攝動(dòng)法的Backstepping反演控制、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)控制及柔性振動(dòng)的快速實(shí)時(shí)抑制、運(yùn)動(dòng)模糊控制及柔性振動(dòng)主動(dòng)抑制、運(yùn)動(dòng)魯棒跟蹤控制及柔性振動(dòng)主動(dòng)抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會(huì)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(duì)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(dòng)力學(xué)研究

福州大學(xué)針對(duì)立井提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制、攤鋪機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)動(dòng)力學(xué)分析、以及汽車底盤動(dòng)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(dòng)力學(xué)特性的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)，提出了減少其工作過程振動(dòng)的變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法；針對(duì)高等級(jí)道路建設(shè)中重要設(shè)備――攤鋪機(jī)的國(guó)產(chǎn)化改造與開發(fā)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了其工作原理、動(dòng)力學(xué)特性等，建立了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型，確定了影響整機(jī)正常工作的動(dòng)力學(xué)特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國(guó)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(dòng)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(duì)軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)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(jì)。

4.3 研究不足與展望

迄今，還沒有系統(tǒng)地將機(jī)械動(dòng)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(guó)內(nèi)急需高精尖機(jī)床的開發(fā)技術(shù)與動(dòng)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(jì)算機(jī)智能控制等）、工程機(jī)械新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)與分析、汽車整車集成優(yōu)化與設(shè)計(jì)分析、新型汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)、高速設(shè)備性能分析與改進(jìn)、機(jī)械設(shè)備計(jì)算機(jī)智能故障診斷、微型機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)地對(duì)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(dòng)力學(xué)分析研究，對(duì)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(dòng)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(shí)增強(qiáng)完善實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要機(jī)械產(chǎn)品開展動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠性。積極利用國(guó)內(nèi)外的動(dòng)力學(xué)研究成果，開展重要設(shè)備、大型設(shè)備、危險(xiǎn)設(shè)施或設(shè)備的動(dòng)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(duì)固體力學(xué)研究層次的深入以及對(duì)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(lái)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(cè)，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(gè)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(lái)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(chǎng)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(cè)電疇系統(tǒng)，對(duì)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(cè)。同時(shí)，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(chǎng)特征和溫度對(duì)PLZT試樣電疲勞性能影響的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。④基于Raman散射原理，建立原位觀測(cè)電疇翻轉(zhuǎn)的Raman測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在靜電場(chǎng)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(cè)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(duì)皮質(zhì)骨動(dòng)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(dòng)性，增強(qiáng)材料的粘彈性特性。⑥對(duì)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(duì)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(guó)細(xì)觀力學(xué)會(huì)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(guó)內(nèi)知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會(huì)議。

細(xì)觀力學(xué)和微納米力學(xué)在全球、全國(guó)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)態(tài)，多物理場(chǎng)，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(yàn)力學(xué)

1991年，福建省力學(xué)學(xué)會(huì)成立了實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員會(huì)。福建省力學(xué)學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)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(yàn)力學(xué)工作，經(jīng)過多年多方面努力，我省實(shí)驗(yàn)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(yàn)室”被批準(zhǔn)成立，2008年與臺(tái)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(yàn)教學(xué)中心”獲批“福建省本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。2008年福州大學(xué)土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心擁有土木綜合實(shí)驗(yàn)館、工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)館、巖土及地下工程實(shí)驗(yàn)館、水利工程實(shí)驗(yàn)館等場(chǎng)館，總面積超過1.7萬(wàn)多平米，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價(jià)值超過6000萬(wàn)元。其中裝備的美國(guó)MTS大型結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)價(jià)值超過1280萬(wàn)元，共有7個(gè)作動(dòng)器，具備靜載全過程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動(dòng)力試驗(yàn)功能。此外，正在建設(shè)的“福州大學(xué)地震模擬振動(dòng)臺(tái)三臺(tái)陣系統(tǒng)”（價(jià)值2500余萬(wàn)元）包括三個(gè)振動(dòng)臺(tái)，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動(dòng)臺(tái)，兩邊為2.5m×2.5m可移動(dòng)的水平三自由度振動(dòng)臺(tái)各一個(gè)，三個(gè)臺(tái)在12m32m的基坑內(nèi)呈一直線布置，其中邊臺(tái)最大可移動(dòng)距離10m，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實(shí)驗(yàn)的空間，該臺(tái)陣系統(tǒng)將于2009年12月全面建成投入使用。該臺(tái)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(gè)擁有地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)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(duì)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(shí)，在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)部分，融入結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震、車激振動(dòng)等學(xué)科前沿知識(shí)，增加了隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)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(dòng)”的相關(guān)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生原有知識(shí)的有機(jī)融合；有兩項(xiàng)重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補(bǔ)簡(jiǎn)化”計(jì)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(guó)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(guó)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(dòng)到主動(dòng)，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(shì)。我國(guó)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(shí)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(guó)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(kù)建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)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(shí)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)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)數(shù)學(xué)物理科學(xué)部. 力學(xué)學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告[M].北京: 科學(xué)出版社, 2007.

[2] 中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì). 2006-2007力學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告[M]. 北京: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社, 2007.

[3] 吳維青. 40Cr鋼疲勞裂紋萌生壽命的測(cè)量[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 20(3): 141-144.

[4] 楊曉翔, 劉曉明. 橡膠-鋼球支座在扭轉(zhuǎn)載荷作用下的斷裂分析[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 26(1):176-180.

[5] 林福泳. 板彎曲問題的群論方法[J]. 計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 21(4):459-463.

[6] 程昌鈞, 盛冬發(fā)等. 損傷粘彈性Timoshenko梁的擬靜態(tài)力學(xué)行為分析[J]. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué), 2006, 27(3):267-274.

[7] 王全鳳, 李華煌. 薄壁桿件側(cè)向穩(wěn)定的近似閉合解[J]. 工程力學(xué), 1996, 13 (2):24-33.

[8] 韋建剛, 陳寶春等. 純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計(jì)算的等效柱法[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 26(1):194-200.

[9] 周克民, 李俊峰. 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究方法綜述[J]. 力學(xué)進(jìn)展, 2005, 35(1): 69-76.

[10] 童昕, 顧崇銜. 一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 17(1): 67-75.

[11] 周瑞忠, 周小平等. 小波基無(wú)單元法及其工程應(yīng)用[J]. 工程力學(xué),2003, 20(6):70-74.

[12] 黃慶豐, 王全鳳等. Wilson-θ法直接積分的運(yùn)動(dòng)約束和計(jì)算擾動(dòng)[J]. 計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)，2005,22(4):477-481.

[13] 方德平, 王全鳳. 框-剪結(jié)構(gòu)剪力墻可中斷高度的分析研究[J]. 工程力學(xué),2007,24(4):124-128.

[14] 葉榮華. 框―剪體系無(wú)連續(xù)化假定的簡(jiǎn)化算法[J]. 工程力學(xué), 1994,11(1): 52-59.

[15] 陶忠, 高獻(xiàn). FRP約束混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系[J]. 工程力學(xué), 2005, 22 (4):187-195.

[16] 施景勛, 林建華. 重力壩與水、地基動(dòng)力禍合系統(tǒng)地震反應(yīng)的時(shí)域分析[J]. 工程力學(xué), 1994, 11(3):99-108.

[17] Mejdi Azaiez, Jie Shen, Chuanju Xu, and Qingqu Zhuang, A Laguerre- Legendre Spectral Method for the Stokes Problem in a Semi-Infinite Channel , SIAM J. Numer. Anal., 2008, 47(1): 271-292.

[18] Roger Peyret, Spectral Methods with Application to Incompressible Viscous Flow, Springer Verlag, 2002.

[19] Chuanju Xu, Yumin Lin, A numerical comparison of outflow boundary conditions for spectral element simulations of incompressible flows , Commun. Comput. Phys., 2007,(2): 477-500.

[20] R.Pasquetti, Chuanju Xu, High-Order Algorithms for Large-Eddy Simulation of incompressible Flows, J. Scient. Computing, 2002, 17(1-3): 273-284.

[21] Zhijian Rong, Chuanju Xu, Spectral Vanishing Viscosity for Large-Eddy Simulations by Spectral Element Methods , Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2009, 41(2): 1-7.

[22] Chuanju Xu, Stabilization Methods for Spectral Element Computations of Incompressible Flows, Journal of Scientific Computing, 2006, 27(1-3): 495-505.

[23] 郭益深，陳力. Terminal sliding mode control for coordinated motion of a space rigid manipulator with external disturbance[J]. Applied Mathematics and Mechanacs, 2008, 29(5):583-590.

[24] 陳志煌，陳力. 漂浮基雙臂空間機(jī)器人姿態(tài)與末端抓手慣性空間軌跡協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的模糊滑?？刂芠J]. 力學(xué)季刊, 2008, 29(3): 399-404.

[25] 唐曉騰，陳力.自由漂浮雙臂空間機(jī)器人基聯(lián)坐標(biāo)系內(nèi)軌跡的一種增廣變結(jié)構(gòu)魯棒控制方法[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2008, 19(19): 2278-2282.

[26] 洪昭斌，陳力.雙臂空間機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的一種增廣自適應(yīng)控制方法[J]. 空間科學(xué)學(xué)報(bào)，2007, 27(4): 347-352.

[27] 陳力, 劉延柱. 帶滑移鉸空間機(jī)械臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合自適應(yīng)控制[J]. 高技術(shù)通訊, 2001, 11(10): 78-82.

[28] 陳力. 參數(shù)不確定空間機(jī)械臂系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)混合控制[J].控制理論與應(yīng)用. 2004, 21(4): 512-516.

[29] 梁捷，陳力. 具有未知載荷參數(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)、關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的模糊自適應(yīng)補(bǔ)償控制[J]. 空間科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(3): 338-345.

[30] 洪昭斌，陳力. 基于速度濾波器的漂浮基空間機(jī)械臂魯棒控制[C]. 中國(guó)航天可持續(xù)發(fā)展高峰論壇暨中國(guó)宇航學(xué)會(huì)第三屆學(xué)術(shù)年會(huì), 北京， 2008

[31] 郭益深, 陳力. 漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)、末端爪手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J].工程力學(xué), 2009, 26(7): 181-187.

[32] 郭益深，陳力. 基于RBF神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的漂浮基空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)控制方法[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2008, 19(20): 2463-2468.

[33] 洪昭彬，陳力. 漂浮基雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)控制[J]. 機(jī)器人, 2008, 30(5): 435-439.

[34] 黃登峰, 陳力.Neural Network Feed-forward Control of Free-floating Dual-arm Space robot System in Joint Space.The 59th International Astronautical Congress, Glasgow, Scotland, 29 September 3 October 2008.

[35] 郭益深，陳力.漂浮基柔性空間機(jī)械臂姿態(tài)與關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的Terminal滑?？刂芠J]. 動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào), 2009, 7(2): 158-163.

[36] 嚴(yán)世榕，S.K. Tso，A new suspension-type maintenance system for tall buildings and its mechanical analysis, Proceedings of IEEE mechatronics and machine vision in practice, Perth, Australia,2003.12.

[37] 嚴(yán)世榕，S.K. Tso，爬墻式機(jī)器人安全系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)變結(jié)構(gòu)控制研究[J].機(jī)器人，2002，24(2): 122-125.

[38] 嚴(yán)世榕，劉梅,等. 雙容器提升系統(tǒng)在加速過程中的動(dòng)力學(xué)控制研究[J]. 振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2001，14(3): 322-324.

[39] 嚴(yán)世榕，聞邦椿. 攤鋪機(jī)壓實(shí)機(jī)構(gòu)的一種非線性動(dòng)力學(xué)理論研究[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2000，13(3): 123-126.

[40] 嚴(yán)世榕，林志偉. Study on a new safety control method for a vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2009, Shenyang, 2009.

[41] 嚴(yán)世榕，蘇振海. Dynamic control of an electric steering vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2008, Qingdao, 2008.

[42] 管迪，陳樂生. 振動(dòng)壓路機(jī)的一種非線性動(dòng)力學(xué)建模與仿真[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19(24): 5809-5811,5817.

[43] 張偉，陳立群. Vibration control of an axially moving string system: wave cancellation method. Applied Mathematics and Computation,2006, 175(1).

[44] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)的自適應(yīng)方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2006, 42(4): 96-100.

[45] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)控制的Lyapunov方法[J]. 控制理論與應(yīng)用, 2006, 23(4): 531-535.

[46] 張偉，陳立群. 軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)的線性反饋控制[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23(2): 242-245.

[47] 向宇, 程璇, 張穎. PZT 在機(jī)電疲勞作用下的微裂紋和疇變[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，40(1): 74-80.

[48] 張穎. 關(guān)于鐵電鐵彈材料的自然構(gòu)形[J]. 力學(xué)學(xué)報(bào), 2000，32(2): 213- 222.

[49] 張穎. 外加電場(chǎng)作用下層狀鐵電多晶材料板的模擬[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，38(3): 396-402.

[50] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., Recent progress in observations of domain switching in ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING，34:31-36 Suppl.2 SEP(2005).

[51] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., In situ Raman spectroscopy observation for domain switching of ferroelectric ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2005,41 (6).

[52] Chen ZW, Lu ZY, Chen XM, Cheng X., Zhang Y., Effects of electrical characters on electrical fatigue behavior in PLZT ferroelectric ceramics, HIGH-PERFORMANCE CERAMICS, 2005, 1 (2).

[53] Zhang Y., Chen ZW, Cheng X., Zhang S, In situ XRD investigation of domain switching in ferroelectric ceramics PLZT during an electric fatigue process, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (12).

[54] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Effect of temperature on electric fatigue behaviour of PLZT ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING, 2004, 33 (8).

[55] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Mechanism of electric fatigue in PLZE ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (3).

[56] Ying Zhang, Xuan Cheng, Rong Qian, Fatigue behavior of ferroelectric ceramics under mechanically_/electrically coupled cyclic loads, Materials Science and Engineering A351 (2003):81-85.

[57] Ting Wang, Zude Feng, Dynamic mechanical properties of cortical bone: The effect of mineral content, Materials Letters 59 (2005) 2277 2280.

[58] Zude Feng a,), Jae Rho b, Seung Han c, Israel Ziv, Orientation and loading condition dependence of fracture toughness in cortical bone, Materials Science and Engineering C 11 _2000. 4146.

[59] 馮祖德.皮質(zhì)骨在拉伸型、剪切型和撕裂型加載條件下的斷裂韌性――縱向斷裂和橫向斷裂的比較[J]. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，1997, 14(3): 199-204.

[60] Liu Y. X., Cheng X., Zhang Y. Phase transitions near morphotropic phase boundary in PLZT ceramics observed by in situ Raman spectroscopy, ACTA METALLURGICA SINICA,2008, 44(1):29-33.

[61] ZHANG Sa, CHENC Xuan, ZHANG Ying, In-situ observation on domain switching of PLZT via Raman spectroscopy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16:638-642.

[62] Siwei Li, Zude Feng, Hui Mei, Litong Zhang, Mechanical and microstructural evolution of Hi-Nicalon Trade Mark SiC fibers annealed in O2H2OAr atmospheres, Materials Science and Engineering A 487 (2008):424-430.

[63] Yao R. Q., Wang Y. Y. Feng Z. D., The effect of high-temperature annealing on tensile strength and its mechanism of Hi-Nicalon SiC fibres under inert atmosphere, FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS & STRUCTURES, 2008, 31(9):777-787.

[64] 陳．工程力學(xué)教改實(shí)踐中的幾個(gè)關(guān)鍵問題[J].高等教育研究，1998, (1)．

[65] 祁皚，陳，陳貞鉅．在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程中融入前沿知識(shí)的嘗試[J].力學(xué)與實(shí)踐，2005, 27(4): 70-72.

[66] 陳．貼補(bǔ)法對(duì)圖乘計(jì)算的簡(jiǎn)化[J]. 力學(xué)與實(shí)踐，1996, 18(2): 58, 62.

[67] 陳, 等．考慮Ⅱ階效應(yīng)的剛架拱影響線[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002, (1): 20．

[68] 陳．結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革十年回顧[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（哲社版），2005年教育專輯．

[69] 張建霖等．土木工程專業(yè)力學(xué)教學(xué)的改革與探索[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(哲社版)，2000年增刊．

[70] 陳等．箱梁現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力組合桁式膺架體系研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2004,（11）: 9．

[71] 周克民, 胡云昌．利用有限元構(gòu)造Michell桁架的一種方法[J]. 力學(xué)學(xué)報(bào)，2002, 34(6): 935-944．

[72] 陳, 唐意, 黃文機(jī)．多車荷載下剛架拱橋車振仿真可視化研究[J]. 工程力學(xué)，2005, 22(1): 218-222．

[73] 陳，陳五湖，祁皚．結(jié)構(gòu)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合系統(tǒng)研究[J]. 高等建筑教育，2004, 13(4): 75-77.

課題組成員：

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