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中国科学技术协会青托沙龙暨中国力学学会第114次青年学术沙龙纪要

发布日期:2021-12-16

20211212日,中国科学技术协会青托沙龙暨中国力学学会第114次青年学术沙龙通过腾讯会议在线上举行,并在视频网站上同步直播。本次活动由中国科协培训和人才服务中心、中国力学学会主办,中国力学学会青年工作委员会、大连理工大学运载工程与力学学部、工业装备结构分析国家重点实验室、工业装备数字孪生辽宁省重点实验室等承办。本次沙龙活动的主题为“面向东北振兴的先进装备结构力学”,得到了中国科协青托沙龙项目的大力支持。来自清华大学、浙江大学、北京航空航天大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、同济大学、西北工业大学、兰州大学、华中科技大学、东北大学、大连理工大学等高校,中科院力学所、航天一院、航天五院等研究所的600余名力学科研工作者参加了本次活动,同时在视频网站上的直播最高人气值达到了2000+

沙龙开幕式由中国力学学会青年托举人才、大连理工大学郝鹏教授主持。莅临本次会议的嘉宾包括中科院院士、大连理工大学原校长程耿东院士,中国力学学会副理事长、浙江大学曲绍兴教授,学会专职副秘书长汤亚南女士,学会副秘书长、北京航空航天大学陈玉丽教授,学会项目主管周冬冬女士,大连理工大学运载工程与力学学部部长、工业装备结构分析国家重点实验室主任李刚教授,大连理工大学科研院院长王博教授,大连理工大学工程力学系副主任阎军教授等。

程耿东院士首先进行致辞,表达了对青年科研工作者的关心,并指出规律的生活节奏和良好的心态是取得科研成绩的基础。随后他强调了沙龙主题中的“面向东北振兴”,号召青年学者面向国家需求,解决“卡脖子”问题,无论是面向基础研究还是面向前沿研究,都是要为促进国家发展、经济建设做贡献。

中国力学学会副理事长曲绍兴教授随后进行了致辞,他对大连理工大学为本次沙龙活动付出的辛勤工作表示感谢,回顾并肯定了大连理工大学在面向东北振兴的先进装备结构力学研究方面做出的努力和贡献。然后,曲绍兴教授介绍了青年托举沙龙的背景和历史,并希望今后的沙龙活动能够继续得到广大青年才俊的关注和支持。

大连理工大学科研院院长王博教授也进行了致辞,指出青年人举办青托学术沙龙,是牵动整个科技推进的后备军,是一个非常重要的学术阵地,也是一种宣传方式。同时,王博教授也对青年学者围绕先进装备结构力学主题开展研讨表示大力支持,并希望更多的青年学者能够通过学会的平台快速成长,也欢迎各位老师来大连理工大学进行交流和指导工作。

上午的沙龙报告分别由中国力学学会副秘书长、北京航空航天大学陈玉丽教授和工业装备数字孪生辽宁省重点实验室主任、大连理工大学姜孝谟教授主持。上午的活动共邀请了五个学术报告。其中,特别邀请了兰州大学王记增教授和哈尔滨工业大学吕海宝教授两位国家杰青来介绍先进装备结构力学中的前沿难题和挑战,以及力学是如何应用于东北振兴这一国家重大战略。

王记增教授应邀做题为《非线性力学问题求解的多分辨分析方法》的报告。当通过解析或数值的方法来解决一个自然现象或者工程问题的时候,会不可避免的引入各种非线性因素。非线性问题求解,尤其是高效精确的求解是计算力学非常难的问题之一。传统方法在求解非线性问题的时候,会存在封闭性问题。王记增教授团队借助多分辨分析的数学理论,从紧支撑正交小波基函数的构建入手,给出了有效逼近格式,进而提出了非线性问题求解方法,并针对不同非线性特征力学问题进行了检验。

吕海宝教授应邀做题为《软物质凝聚态的跨尺度力学》的报告。软物质科学有两个公认的科学挑战,第一个是学科交叉带来的复杂性问题,第二个是软物质与环境交换带来的柔顺性问题。近30年来,软物质科学的发展与凝聚态物理结合非常紧密,凝聚态物理提供了物理和化学交叉产生的一些科学问题,在尺度效应中为软物质科学提供理论支撑。吕海宝教授针对凝聚态的尺度效应开展了跨学科研究,揭示了软物质科学的分子运动规律以及宏观力学行为,并展示了其在先进装备中的应用。

清华大学柳占立教授做题为《基于力学仿真和数据驱动的结构材料设计》的学术报告。近年来随着深度学习的出现,给人工智能的发展带来了一个新的发展契机,目前该技术已经在策略游戏、机器视觉、新药研发、机器人设计等方面已经得到了非常广泛的应用。数据驱动的机器学习技术为声学超材料的结构和功能设计提供了一种新方法。柳占立教授介绍基于深度学习的声学超材料虚拟设计和基于强化学习的层状声子晶体材料设计。柳占立教授发展了基于监督学习、强化学习的方法,来实现这种具有新颖功能的结构材料的设计方法,可以对传统有限元方法进行虚拟仿真设计,也解决了知识无法继承积累的问题。

东北大学王延庆教授做题为《转动组合结构动力学》的学术报告。航空发动机是被誉为现代工业皇冠上的明珠,由于其结构构型和工作环境都非常复杂,航空发动机部件结构的动力学分析一直存在诸多挑战。新一代航空发动机的发展需要结构动力学研究进入到组合部件级,也就是组合弹性体系。王延庆教授针对转动锥-柱组合壳动力学和转动轴-叶片及轴-盘结构动力学开展研究,建立了一种分析任意边界转动锥-柱组合壳自由振动的一般方法。同时,王延庆教授通过研究发现,局部弹性支撑可以有效提高转动锥-柱组合壳的稳定性,石墨烯增强相的引入对于提高转动组合结构的强度和刚度有着显著的优势。

大连理工大学郝鹏教授做题为《变刚度轻质结构承载性能分析、智能设计与应用》的学术报告。结构轻量化对于我国先进装备设计是一个永远追求的主题,尤其是对于航空航天装备,它是火箭提升运力,导弹提升射程,高速飞行器提升速度的主要途径。对于航天装备来讲,薄壁板壳结构往往会占到整个装备结构干重比的80%以上。因此这类板壳结构的精细化设计,对航空航天装备的轻量化是至关重要的。郝鹏教授针对变刚度结构开展研究,获得了承载性能优异的结构设计,可进一步应用于未来的军/民型号设计,通过等几何方法实现提升变刚度结构的分析效率1倍以上,并应用智能布局设计方法展现出了变刚度结构极大的设计潜力。

下午的沙龙报告分别由青托人才天津大学王艳峰副教授和大连理工大学孙直副教授主持,邀请了七位优秀青年学者做邀请报告。

哈尔滨工业大学刘立武教授做题为《智能软材料可变形结构设计及其力学行为研究》的学术报告。形状记忆材料主要应用于空间整开结构和4G打印等方面,智能软材料结构已经在包括航天航空、生物医疗、柔性电子等领域有了一些初步的应用。刘立武教授围绕介电弹性体失稳及软体机器人、形状记忆空间展开结构设计和4D打印形状记忆变形结构设计等智能软材料的三个方向开展研究。刘立武教授基于形状记忆材料研制了国旗锁紧释放机构,国际上首次实现了形状记忆复合材料展开结构在深空探测工程中的应用,展示了智能软材料的应用前景。

中科院力学所钱桂安研究员做题为《增材制造材料的超高周疲劳研究》的学术报告。增材制造技术作为一种“快速原型制造”技术,其制造约束较少,可大幅减少制造工序,降低研发试制周期的生产成本。相比传统加工方法,增材制造因其独特的制造过程,能够制造高度复杂的结构部件。但增材制造构件由于存在较多缺陷和残余应力,其疲劳性能较差,针对增材制造材料超高度疲劳性能的研究也较为欠缺。钱桂安研究员通过试验研究了增材制造材料的疲劳裂纹的萌生机理,并发展了神经网络方法来精确预测增材制造结构的疲劳寿命。

北京理工大学李营教授做题为《多尺度防护结构设计方法与应用》的学术报告。隐蔽与探测、打击与防护是舰船装备研制中的两对主要矛盾,其中隐身抗爆多功能防护是关键环节。综合覆盖层和弹药库防护是舰船防护最重要的环节,存在功能少、等级低、重量大等问题。针对上述挑战,李营教授围绕轻量化多功能先进结构开展研究,面向适应战场需要的多物理场综合防护手段重大需求,发展了多物理场下不同尺度结构组元创新构型设计与实现技术。同时,李营教授还介绍了多尺度先进防护结构设计的发展趋势,包括宏微观一体化、多功能一体化、设计制造一体化、智能仿生化、数据驱动的冲击多物理场计算分析方法等五个方面。

同济大学杨斌副教授做题为《复合材料结构多尺度损伤健康监测—感知、评价、监测装备与应用》的学术报告。轻量化复合材料涉及领域广、需求大,研究复合材料结构损伤健康检测技术对性能预测及避免重大事故至关重要。杨斌副教授面向服役过程结构损伤非线性和不确定性及复合材料多尺度损伤耦合模式的挑战,建立了复合材料宏观/细观损伤的原位感知方法、评价模型和在线检测方法,并研制了工程专用检测仪器,为多尺度损伤的精准定位、精确定量、精准评价和在线监测提供了新方法和新手段。同时,杨斌副教授展示了相关技术在核电、航天和汽车等领域的典型应用。

航天一院冯韶伟副主任设计师做题为《航天紧固件材料升级及防松方法研究》的学术报告。紧固件是运载火箭与导弹武器中应用最广泛、使用量最大的基础产品,紧固件的技术水平和产品质量直接影响航天型号的可靠性。紧固件涉及多个学科专业,存在失效模式多、失效机理复杂等特点,对现有基础理论挑战很大。冯韶伟副主任从工程实际应用出发,分别从材料升级和防松机理的角度,开展了航天紧固件防松方法的研究,给出了紧固件材料升级方案和双螺母防松方式,建立了相关行业标准,提高了产品的连接性能,提升了飞行可靠性。

华中科技大学代胡亮副教授做题为《细长结构流固耦合非线性振动机理及其利用研究》的学术报告。细长结构具有轻柔化、弹性支承等特点,受到流体力作用会产生高阶振动、湍流激振等动力学问题,细长结构的流致振动是重大装备工作失效或破坏的重要原因之一。代胡亮副教授研究了核电管道流致振动机理和海洋管线涡激振动机理,发展了非线性约束下的曲管流弹失稳非平面动力学理论模型,建立了后屈曲输流管涡激振动理论模型,提出了振动控制策略,并建立了静变形驱动利用、颤振驱动利用等振动利用设计方法。

航天五院梁东平主任设计师做题为《复杂航天器结构动力学模型修正技术及应用研究》的学术报告。航天器在执行飞行任务过程中要经历复杂的动力学环境条件,受研制周期、成本、试验条件等限制,无法全部开展地面试验进行验证。随着航天事业的发展,对航天器结构轻量化设计提出了近乎苛刻的要求,而高保真度动力学建模技术是确保大型复杂航天器轻量化设计的关键因素。梁东平主任设计师从复杂结构有限元模型修正技术、航天器结构模型修正案例分析和航天器动力学模型修正问题三个方面进行了介绍。相比国外航天机构,梁东平主任设计师提到我国航天器动力学模型修正还没有形成标准规范体系,亟需工程和学术界的足够重视和资源投入。

大连理工大学阎军教授及郝鹏教授在总结发言中提到,本次沙龙邀请了十二位优秀的报告人,涵盖了多位跨专业、跨领域的青年人才,是一场学术盛宴,让参会者了解到了先进装备结构力学的最新研究成果和发展动态,从技术研究到产业应用一应俱全。希望通过本次沙龙,增进了学术交流和产学研合作,在东北振兴的国家战略下,一起出谋划策,为东北的先进装备制造业振兴做出力学人的贡献。

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