2021年土木工程院士知名专家系列讲座暨第十二届全国研究生暑期学校——力学专题

2021年7月26日14:00-15:20

会议号：264408622

密   码：210726

非线性工程问题求解的多分辨分析方法研究

王记增，兰州大学土木工程与力学学院教授，固体力学与工程力学博士生导师，1996年于兰州大学力学专业获学士学位，2001年获固体力学博士学位，2002-2009年在德国马普金属研究所和美国布朗大学工学院从事访问研究。2009年回到兰州大学后受聘为萃英学者特聘教授，同年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2016年获聘甘肃省飞天学者特聘教授，2017年被聘为国家级高层次人才，2018年入选甘肃省领军人才第一层次，2019年获国家杰出青年科学基金资助，2020年入选甘肃省拔尖领军人才支持计划。目前兼任甘肃省力学学会理事长，中国力学学会常务理事，力学名词审定委员会副主任，固体力学专业委员会秘书长，计算力学专业委员会委员，《应用数学与力学学报》副主编，《Acta Mechanica Sinica》生物力学方向执行主编，以及《Acta Mechanica Solida Sinica》等期刊编委。王记增教授目前主要从事非线性力学问题基础算法与应用，以及细胞力学理论与实验研究。曾获教育部自然科学一等奖，钱令希计算力学青年奖，中国力学学会青年科技奖以及全国徐芝纶力学优秀教师奖等。

随着工程科学研究向多学科交叉与跨尺度关联方面深入发展，由不同因素与不同尺度耦合关联而引起的强非线性成为这类新型工程科学问题的显著数学特征，也不可避免地造成了其定量描述与求解研究所面临的严峻挑战。针对这一现状，我们基于具有多分辨分析特征的小波数学理论，从底层基函数的构建出发，提出了普遍适用的高精度函数近似逼近理论，发展了与其逼近特点相匹配且完全基于多分辨分析手段，针对一般强非线性工程初边值问题求解的全新方法体系。并在具有不同特征强非线性固体与流体力学问题的求解中得到了充分而有效地验证。

2021年7月26日15:30-16:50

会议号：264408622

密   码：210726

局域共振超材料带隙耦合研究

王立峰，南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室教授、博士生导师。中国振动工程学会理事，中国力学学会微纳米力学工作组委员、青年工作委员会委员，Acta Mechanica Sinica等7种期刊编委。2005年获得南京航空航天大学一般力学与力学基础专业博士学位，主要从事纳尺度系统动力学、超材料隔振等方面的研究。发表期刊论文77篇，其中SCI论文59篇，被他人引用1100余次。2009年获全国优秀博士学位论文奖，作为第五完成人获得2012年国家自然科学奖二等奖，2015年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金项目资助，入选2015年度国家级高层次人才，2018年当选第十三届全国人大代表，2019年获得国家杰出青年科学基金资助。

力学超材料由于其超常的性能，有着广阔的应用前景。本报告介绍将多谐振器引入到超材料结构单元中，实现多条负等效质量频带。构建了两种周期结构对带隙进行拓宽，对双原子局域共振超材料进行研究，精确的将多条带隙进行耦合形成一条超宽带隙，并进行实验验证。对多原子局域共振超材料进行优化，得到了低频超宽带隙。讨论了阻尼对超材料中波动行为的影响。进一步，设计了具有零频超宽带隙的超材料。最后介绍通过分流电路改变压电材料的等效物理参数，实现减振隔振、滤波、可编程波导以及负折射等功能。

2021年7月27日9:00-10:20

会议号：158726025

密   码：210727

基于“积木式”方法的飞机结构抗冲击设计—— 以抗鸟撞设计为例

索涛，西北工业大学航空学院教授、博士生导师。现任“飞行器结构力学与强度技术”重点学科实验室主任，国家科技部“冲击动力学及其工程应用”国际联合研究中心副主任、陕西省“冲击动力学及工程应用”重点实验室副主任，兼任中国力学学会青年工作委员会副主任委员，中国航空学会鸟撞分会副主任委员、结构与强度分会委员，中国核学会核工程力学分会理事，中国兵工学会体系工程专业委员会委员，《力学学报》、《实验力学》和《爆炸与冲击》编委，《航空学报（中英文版）》、《固体力学学报（英文版）》特邀青年编委。2011入选教育部新世纪优秀人才计划，2015年获国家自然科学基金优秀青年基金、入选国家级高层次人才，2017年获第十四届中国航空学会青年科技奖，2018年入选陕西省特支计划科技创新领军人才，2020年获国家自然科学基金杰出青年基金。2019年团队入选陕西省重点科技创新团队。

冲击动力学在力学学科前沿和国家重大工程研究中发挥着重要作用。特别是在航空航天领域，飞行器在服役过程中难免遭受冲击载荷的作用，直接威胁着飞行安全，甚至造成机毁人亡的灾难性事故。飞行器结构抗冲击设计时，冲击动力学问题的复杂性导致必须把设计分析、数值仿真和试验验证有机结合起来。受结构材料动态性能及本构参数匮乏、实验方法及仪器装备能力不足等问题的制约，导致结构抗冲击设计周期长、效率低。近年来，项目组围绕飞机结构抗鸟撞设计，基于“积木式”设计方法，在结构材料和鸟体动态性能及本构参数确定、连接结构动态失效行为、新概念抗鸟撞结构设计等方面开展了系列创新研究工作，并在国家重点型号飞机结构抗鸟撞设计中得到了应用。本报告将对这些工作进行较系统的概述。

2021年7月27日14:00-15:20

会议号：158726025

密   码：210727

图像特征辅助的数字图像和体图像相关法及其并行计算实现

蒋震宇，华南理工大学土木与交通学院教授、博士生导师，中国力学学会实验力学专业委员会实验力学新方法专业组成员、中国颗粒学会青年理事、广东省力学学会理事。2005年毕业于中国科学技术大学，获学士（1999）和博士（2005）学位。2005–2011年期间，分别在德国凯撒斯劳滕工业大学、香港理工大学、英国贝尔法斯特女王大学作博士后，2011年加入华南理工大学大学。主要研究方向为实验固体力学和复合材料力学，具体包括：光测技术及其在形貌和变形测量中的应用；微纳米多尺度复合材料的力学性质及增强机制；先进聚合物混凝土研制及力学性能。发表期刊论文80余篇，其中SCI收录期刊论文60余篇，被引用超过2000次（Google scholar citations），应邀担任二十余个国际学术期刊的审稿人。获授权专利6项，软件著作权2项。先后主持多项国家自然科学基金及企事业单位委托科技项目。曾获中国力学学会全国徐芝纶力学优秀教师奖，作为主要成员获教育部自然科学一等奖，广东省科技进步二等奖。

将图像特征与迭代式数字图像相关法（Digital image correlation, DIC）或数字体图像相关法（Digital volume correlation, DVC）结合，能够使DIC和DVC方法兼具对复杂大变形的强适应性和变形测量的高精准度。本报告以作者近年来一系列工作为例，分别介绍了SIFT特征在2D和3D DIC方法中的应用及技术要领、3D SIFT算法的原理及其辅助的DVC方法。在确保高精度和强适应性的同时，我们利用基于图形处理器（Graphics processing unit, GPU）的并行计算技术对上述DIC和DVC方法进行加速，实现了保持数千至一万考察点高分辨率下的DIC实时运算，在个人计算机上将DVC的运算速度从文献报道中的每秒数百点提升至每秒近一万点。

2021年7月27日15:30-16:50

会议号：158726025

密   码：210727

力学超材料概述及其连续介质建模的思考

刘金兴，现为江苏大学力学与工程科学系教授。研究方向包括（1）岩石和混凝土等材料的准脆性损伤断裂力学、（2）金属材料的微纳观弹塑性理论和（3）点阵超材料等具有复杂微结构材料的广义连续介质理论等。在Mechanics of Materials、 Composite Structures、Engineering Fracture Mechanics、Applied Mathematical Modelling和International Journal of Damage Mechanics等力学刊物上发表文章40余篇。

随着3D打印等先进制造技术的进步，力学超材料不断涌现。这里首先介绍了本人了解过的几类力学超材料，包括负泊松比超材料、多稳态材料、隐身五模材料等。接着，将介绍关于力学超材料连续介质模型的有关思考，以点阵材料为例，介绍了其微极连续介质理论中的几个基本问题：（1）微观转动在曲梁点阵中的直观意义；（2）曲梁手性结构导致负泊松比的原因分析；（3）微极特征尺寸关于微尺度参数的解析表达；（4）进行宏观均匀化时胞元选取的挑战；（5）边界效应还是应变梯度效应？（6）如何严格实现周期性边界条件？这些问题的澄清，将有助于力学超材料多尺度力学理论体系的建立。

2021年7月28日08:40-10:00

会议号：306447567

密   码：210728

氯离子侵蚀与载荷共同作用下混凝土破坏过程模拟

郭力，博士，东南大学土木工程学院工程力学系教授。现任江苏省力学学会常务理事、副秘书长，江苏省计算力学专业委员会副主任委员。1990-1997年在兰州大学力学系学习，获工学学士学位、理学硕士学位，2005年在东南大学获得结构工程博士学位，1997年至今受聘于东南大学土木工程学院。主持完成国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（“973”）子课题、江苏省“六大人才高峰”（B类）、重大工程科技攻关等10余项项目。研究方向涉及计算力学、结构健康监测、土木工程材料与结构耐久性等领域。在国内外期刊发表论文80余篇，授权国家发明专利9件。获得东南大学优秀青年教师、江苏省优秀力学教师、中国力学学会徐芝纶优秀力学教师等称号。

混凝土是除水之外人类使用最为广泛的材料，氯离子侵蚀是导致混凝土发生耐久性破坏的重要原因之一。外部载荷作用容易导致混凝土中细宏观裂纹的萌生和动态扩展，进而显著扩大氯离子侵蚀混凝土的通道。因此，氯离子侵蚀与载荷共同作用下混凝土的损伤破坏是强非线性过程。本次讲座将主要介绍模拟混凝土破坏过程的计算力学方法，包括混凝土多相复合材料建模、多尺度近场动力学理论以及过程耦合的有限元求解技术。

2021年7月28日10:10-11:40

会议号：740651575

密   码：202107

土木工程结构智能检测与实时监测技术

张建，东南大学土木工程学院教授、博士生导师、副院长。担任智慧建造与运维国家地方工程中心副主任。长期从事结构健康监测研究及工程应用，成果应用于南沙大桥、江苏大剧院等重大工程。先后入选国家级高层次人才、交通部科技创新人才计划、江苏省双创人才计划、江苏省杰青项目、江苏省中青年领军人才，牵头江苏省省优秀科技创新团队。担任CACIE、SCHM等期刊编委、EVACES国际学术会议大会主席、ISHMII国际学会理事。获国家技术发明二等奖、江苏省科学技术一等奖、中国公路学会科学技术一等奖、日内瓦国际发明展金奖、ISHMII国际学会Aftab Mufti奖章、IASCM国际学会Takuji Kobori 奖章。

传统检测技术为保障土木工程结构的安全运营提供了有效手段，但面临依赖人工、效率低、量化难等问题。新型传感、人工智能、云计算等新技术的快速发展为土木工程结构的智能化检测与实时监测提供了独特的发展契机。报告重点介绍两方面工作，一是基于智能空中机器人平台与影像处理的结构病害自动识别、定位和几何信息精准测量的成套方法与装备，解决桥梁高墩、桥塔、桥底等关键区域病害难测的问题；二是基于数字图像、三维激光扫描和微波雷达的系列化结构位移非接触测量技术，解决桥梁关键构件变形和位移难以高效、精准测量的问题。报告还将介绍上述技术应用于苏通大桥等重点工程的检测和评估工作。

2021年7月28日14:00-15:20

会议号：900827046

密   码：210728

光测力学技术的发展与新应用

杨福俊，工学博士，东南大学工程力学系教授，江苏省力学学会实验力学专委会主任委员。2001年毕业于大连理工大学固体力学专业并获工学博士学位，2001年东南大学博士后流动站工作，2002年新加坡国立大学机械系研究工程师，2004年起任职于东南大学土木工程学院。2011年受国家留学基金资助于美国匹兹堡大学医学院力学生物实验室做访问研究。任现职以来主要从事光学非接触变形测试技术、光力学图像处理等研究。主持完成泡沫铝及其夹心结构性能测试，基于激光干涉技术的三维微变形测量系统等有关的国家自然科学基金研究项目3项，目前主持在研碳纤维增强复合材料高温力学性能与疲劳特性，以及密集颗粒体力学性能多尺度测试与表征方法等国家自然科学基金研究项目2项，以及航天协作在研项目1项；参与完成国家自然科学基金重点项目，科技部支撑计划及863项目等各1项；在国内外核心期刊发表学术论文80余篇。

基于光波干涉及数字图像相关、图像视觉的光学测试方法具有非接触，全场测量等优点，随着光电传感、计算机及图像处理等技术的发展，光学变形测试过程与数据分析自动化程度越来越高，其测量结果通过图像处理技术变得更为直观可视。本报告主要介绍国内外光测力学技术的发展及应用概况，同时结合报告人近年来应用光测技术开展在生物、新型材料与结构静动态力学变形响应测量以及结果可视化处理分析等方面所做的研究作介绍与报告。

2021年7月28日15:30-16:50

会议号：900827046 

密   码：210728

纳米力学及其理论分析、实验研究和数值模拟示例

糜长稳，东南大学土木工程学院教授、博士生导师、工程力学系副主任、江苏省工程力学分析重点实验室副主任、江苏省力学学会理事、南京欧美同学会理事。研究方向涵盖微纳米力学、生物力学、物理力学及其应用、表面力学与界面力学、接触力学和应力腐蚀断裂力学。主持过国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、教育部高等学校博士学科点基金、教育部留学回国人员创新基金、人事和社会保障部择优资助项目、国家重点研发计划子课题等科研项目。曾获东南大学“第九届吾爱吾师”我最喜爱的十大老师和“第十届吾爱吾师”最具魅力老师称号。主讲的“建筑力学”课程荣获教育部“来华留学英语授课品牌课程”和“江苏高校省级外国留学生英文授课精品课程”称号；主讲的“材料力学”课程荣获国家精品在线开放课程和江苏省高等学校在线开放课程；主讲的“弹性力学”课程入选教育部首批在线教学国际平台全英文MOOC。

理论和实验均已表明，表界面残余应力、表界面薄膜刚度、表界面弯曲刚度等表界面力学性能对纳米材料和结构的应力分布和宏观力学性能具有重要影响，影响的强度随纳米材料和结构特征尺寸的减小而迅速增强，因此开展纳米力学研究对于MEMS和NEMS器件设计和优化具有重要意义。报告首先简要介绍纳米技术和纳米力学的研究背景，接着以纳米接触力学、聚合物基复合材料界面粘结强度改良和含孔洞纳米晶体铜的弹塑性力学行为为例，分别从理论分析、实验研究和分子动力学数值模拟视角介绍纳米力学研究领域的一些近期研究成果。