一般力学发展报告

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1、（转载，留存）2力学学科发展现状与趋势　　　　　　　　力学学科有许多分支学科，国际上并无统一的分法。在我国大学的力学或工程力学系中，通常都设一般力学、固体力学和流体力学三个专业，它们是按研究对象划分的。一般力学研究的对象是质点系、刚体及离散系统，固体力学和流体力学分别研究有固体变形和流体流动的力学问题。除了以上三门力学分支以外，在一些学校、许多科研机构里，在我国历次学科规划中以及在国外，还有理性力学、岩土力学、地球动力学、空气动力学、高速气体动力学、稀薄气体力学、水动力学、弹性力学、塑性力学、结构力

2、学、板壳力学、爆炸力学、物理力学、化学流体力学、生物力学、地震工程力学、电磁流体力学、等离子体动力学、宇宙气体力学、微重力流体力学、计算力学、实验力学等分支学科。在这份报告里为叙述方便，我们将力学归纳为一般力学、固体力学、流体力学以及力学中的交叉学科四类分支学科，考虑到理性力学研究力学中带有共性的基础问题，我们把它放在一般力学门类中；而最后一类突出了力学与其他学科交叉的特点，虽然这并不表示前三分支与其他学科就没有交叉。计算力学和实验力学的发展是和以上四类分支学科的发展紧密融合在一起的，其内容将分别结

3、合以上四类分支学科进行讨论。下面就按这四类分支学科讨论当代力学的发展趋势.2.1一般力学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　本节讨论一般力学和理性力学两部分的内容，它们都是力学中具有基础性质的分支学科.　　2.1.1一般力学　　2.1.2理性力学　　一般力学是力学学科的一个分支。一般力学研究牛顿力学的一般原理和宏观离散系统的力学现象，国际上往往将一般力学的内容概括为“动力学、振动与控制”。随着科技的发展，研究范围从离散系统动力学扩展到陀螺力学、振动理论、运动稳定性理论、控制理论、机器人动力学等等；

4、近年来又扩展到复杂系统的动力学、振动与控制及非线性系统的分岔、混沌、突变和孤立子等。不少连续介质力学问题可以经过离散化而变成有限自由度系统的问题来求解，因而一般力学中的原则和方法也往往适用于连续介质力学。　　它的研究对象可分为三个层次：　　１）有限自由度系统的动力学、振动与控制；　　２）复杂多体系统，即包含多刚体、多柔体、充液腔体的多体系统耦合的动力学、振动与控制；　　３）复杂大系统，即包含有光机电计算机控制与信息智能控制以至包含生物体的大系统的动力学、振动与控制。这是对自然对象（如天体、生物体），

5、以及对工程对象（如机械、航天航空飞行器、船舰、车辆、机器人等）的运动规律的抽象，其特点是多学科的交叉和各分系统间的强耦合和强非线性，其动力学行为十分复杂.　　一般力学是一门基础性学科，同时又具有很强的、直接的自然科学和工程技术应用的背景，在近代科技发展中占有重要的地位.　　（1）发展的现状与趋势　　（2）建议中近期着重研究的领域(1)发展现状与趋势　　回顾历史，可以说近代力学和近代科学技术的奠基性学科发展是从一般力学开始的。一般力学发源于天体运动的研究，17世纪牛顿力学建立，其后拉格朗日(J.L.L

6、agrange)，哈密顿(W.R.Hamilton)等人建立的分析力学达到比较完美的境界，对物理学、数学的发展都起到过巨大的推动作用，它的理论和方法是物理学以及力学中其他学科分支发展的基础。自产业革命以来，在工业技术的发展中，一般力学也曾大显身手，至今也还是工业技术和工程设计的基础之一.　　一般来说，学科发展有两个动力。一是由于学科自身发展规律的推动。例如现代数学的发展和计算手段的完善，推动了混沌等现象及其规律的发现。一个新的发现，往往可以开辟一个崭新的领域。二是由于工程实际和科学技术发展需求的牵引

7、。高新科技产业和各种大型工程建设中对一般力学提出了越来越多的迫切的需要。例如航天器的高精度要求，高速列车的平顺性和稳定性，高速旋转机械轴系的稳定性等等。可以说，近代一般力学正面临着一个蓬勃发展的新时期，呈现出旺盛的生命力。　　近代科学的发展是多学科的交叉和融合。现代数学的成就为一般力学的发展提供了强有力的手段；电子计算机的飞速发展使一般力学获得极为丰富的新成果；人工智能理论的发展为一般力学提供许多新的方法；当代物理学，测试技术和通信科学为一般力学提供了更为精细的实验手段。　　一般力学作为基础学科，它

8、的成就往往可对其他学科产生重要、深远的影响。例如，运动稳定性理论是一般力学的重要分支，是100年前由李雅普诺夫(A.M.Lyapunov)的工作所奠基的，其后由于航天、航空、武器系统、控制理论发展的推动，获得了极大的发展，现今其触角已深入到工程技术、自然科学以至社会、经济、生态、管理诸多领域，它的理论和方法，可说已成为耗散结构论、协同论、突变论等横断学科发展的基础.　　一般力学（动力学、振动及控制）包含着丰富的研究内容，在基础研究方面，重要的研究领域有：非线性动力学，