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学术动态
2026年高等断裂力学暑期讲习班在雄安新区举办
发布时间:2026年07月17日      分享:

2026年7月10日至13日, “2026年高等断裂力学暑期讲习班”在河北雄安新区举办。本次讲习班邀请浙江大学杨卫院士、南京航空航天大学郭万林院士、清华大学高华健院士、河海大学章青教授、中国地质大学(北京)夏开文教授、中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心田荣研究员、中国科学技术大学倪勇教授、清华大学魏宇杰教授等断裂力学领域知名专家授课;来自120余家高校、科研院所、企业的300余名老师和研究生参加活动。讲习班由中国力学学会、北京国际力学中心共同主办,清华大学力学与工程交叉研究院、中国力学学会固体力学专业委员会(断裂与疲劳专业组)共同承办。

清华大学魏宇杰教授在开班致辞中表示,本次讲习班借鉴国际成熟模式,在雄安新区以班级研讨形式开展,具有特别意义。他希望大家放下身份差异,以同窗身份开展深入交流、拓宽学术视野、结识领域挚友,在集中学习交流中获得新的启发。

北京国际力学中心科学委员会主席高华健教授在致辞中指出,讲习班举办之际,恰逢Griffith奠基断裂力学105周年、《International Journal of Fracture》创刊六十周年,具有特殊的纪念意义。 他结合自身科研经历,回顾了断裂力学的发展历程及其在材料、工程等领域的重要作用。他表示,断裂力学是一个具有鲜明交叉特色和持续发展活力的重要方向,希望各位学员珍惜此次学习机会,深入探讨科学问题,共同推动学科发展。

开班式由中国力学学会副秘书长、办公室主任张自兵主持。

随后,讲习班进入专题授课环节。

魏宇杰教授以《断裂的能量核心视角》为题,系统梳理了学科发展脉络。从早期孔洞、椭圆孔应力研究,到Griffith开创性引入能量平衡理论,打破传统应力研究局限。他阐释了界面能、层错能、位错运动等微观机制,解析材料韧脆转变的能量竞争机制,并介绍内聚模型、J积分等经典理论与计算方法。同时结合页岩气水力压裂、离散体系模拟等实际案例,展示断裂力学的重要工程价值。

章青教授以《裂纹扩展的计算方法:近场动力学》为题,系统讲解近场动力学(PD)基础理论,梳理模型发展脉络、核心控制方程、损伤断裂判定准则与国内外研究进展。并结合工程实际展示三大应用研究:寒区混凝土冻融多场耦合损伤模拟、土体失水干缩开裂卷曲分析、高铁无砟轨道氯离子侵蚀钢筋锈蚀与疲劳开裂预测。

夏开文教授以《高速断裂实验方法》为题,系统介绍了动态断裂力学实验研究体系。以霍普金森压杆为核心实验平台,区分应变片间接测载、DIC 全场光学直测两类应力强度因子测算思路,详解焦散线、光弹性、高速摄像等经典光学测量手段。结合深地工程需求,介绍了高温、高水压、高应力耦合条件下岩石动态断裂试验技术以及基于DIC实现微米级断层错动观测,发现自发破裂无加速、恒定超剪切传播等新现象,证实自相似模型更适配地震破裂,为深部资源开采与地震动力学研究提供了重要实验支撑。

高华健教授以《Eshelby夹杂理论和断裂力学》为题,系统梳理夹杂理论与断裂力学的发展脉络及前沿突破。他追溯了经典断裂力学理论起源,详解Eshelby单夹杂理论的核心原理与应用局限,同时介绍了可适配多均匀夹杂的能量解法。针对两大经典理论短板,成功将A.G. Khachaturyan的理论推广至非均匀夹杂场景,有效适配裂纹等断裂力学核心研究场景。该创新方法突破传统近似解法瓶颈,可实现复杂非均质材料、多裂纹结构力学场精确求解,还可拓展至力、电、磁多物理场耦合研究,在增材制造、生物复合材料、多孔材料等领域具备广阔应用前景。

7月12日上午,魏宇杰教授以《界面\偏折\分岔裂纹》为题,梳理二维线弹性复变函数解法发展脉络,讲解古尔萨、克罗索夫、穆斯赫里希维利等学者的核心理论,厘清调和函数、柯西黎曼条件、保角映射等基础概念;以施瓦茨-克里斯托费尔映射为核心,演示将椭圆、直裂纹映射为单位圆的完整求解流程,依托柯西积分方程构造双复势函数,可推导全场解析应力解。而后又拓展至偏折、分叉、多裂纹及半平面涂层界面断裂问题,通过级数解法克服几何复杂带来的无封闭解难题,所得应力强度因子与有限元结果高度吻合,同时对比Westergaard近似解,阐明复变方法全场求解的独有优势。

田荣研究员以《裂纹扩展的计算方法:扩展有限元(XFEM)》为题,围绕扩展/广义有限元方法展开系统讲解。他介绍了扩展有限元方法的发展背景及基本思想,指出这类方法核心优势是将解析解先验特征融入近似空间,摆脱传统有限元单纯多项式逼近的局限,无需网格适配裂纹即可实现高精度仿真。并进一步剖析了该方法面临的挑战,包括自由度增加、动力学裂纹扩展精度流失、数值积分复杂等问题。最后讲解了相关改进方法在二维、三维工程疲劳裂纹分析中的应用,并现场演示了裂纹计算的秒级准实时高精度计算。

7月12日下午,郭万林教授以《三维断裂力学导论:从理论到工程实际应用》为题,系统阐述了断裂力学由二维理论向三维结构分析的发展。他指出,真实构件的有限厚度会在裂纹尖端产生离面应力约束,带来对断裂及疲劳寿命的影响。课程介绍了以离面应力约束参数 Tz为核心的三维裂尖场理论,以及三维疲劳裂纹扩展和寿命预测方法,系统介绍了C-GRO自主分析软件的发展及航空航天工程装备设计验证等工程应用案例,展示了三维断裂理论在复杂结构损伤容限分析、疲劳寿命预测和工程装备可靠性保障方面的应用价值。

魏宇杰教授围绕《裂纹尖端的应力奇异》展开讲解,系统梳理了三类静态裂纹尖端奇异性:开槽、台阶结构带来的结构型奇异性、材料本构关系主导的HRR奇异性,以及异种材料界面耦合产生的界面奇异性,区别于动态裂纹尖端调制奇异性。授课重点阐释威廉姆斯级数解与穆斯赫里希维利全场解的优劣,明确结构角度、材料参数会改变裂纹奇异指数。同时深入讲解T应力的物理意义,介绍了T应力对裂纹尖端塑性区、断裂韧性与裂纹扩展稳定性的调控;最后介绍了T应力传统求解难题与新的高效理论求解方法,结合实验验证其工程价值,并提出相关科研思考问题。

7月13日上午,倪勇教授以《裂纹扩展的计算方法:相场法》为题,聚焦断裂相场法的发展、核心原理与工程应用,系统梳理了相场法的演进历程,阐明其通过场变量隐式描述界面、规避传统界面追踪拓扑处理难题的核心优势,同时讲解了热力学能量框架、守恒与非守恒演化方程、尺寸效应消除等关键理论要点。重点结合多物理场耦合场景,展示该方法在曲面裂纹作用调控、异质材料增韧设计、芯片涂层失效、锂电池电极损伤等前沿工程问题中的应用成效。最后展望了该方法在疲劳断裂、地震失稳前兆分析等新兴交叉领域的研究潜力。

杨卫教授以《断裂力学前沿问题》为题,结合《Outstanding issues and emerging frontiers in fracture mechanics》论文内容,系统回顾断裂力学理论起源,指出连续介质模型、裂纹尖端奇异性、动态裂纹扩展、材料断裂韧性测试等诸多核心理论仍存在未解瓶颈。同时介绍多项前沿突破,包括仿生耐断裂软物质、超高强度金刚石材料、AI智能体模拟多尺度断裂等创新成果。最后,结合陶瓷碎裂、公路边坡失稳等工程案例,剖析极端航天工况、航空发动机、深海装备等场景下的材料耐久性难题,并提及超重力模拟装置、同步光源观测等新型科研手段,为断裂力学后续理论迭代与工程应用指明发展路径。

本次讲习班通过系统化授课、深入研讨交流,为青年科研人员搭建了高水平学习交流平台。依托院士领衔的顶尖师资力量,讲习班围绕断裂力学基础理论、计算方法、实验技术及前沿问题展开系统交流,促进了不同研究方向间的交叉融合。未来,中国力学学会将持续打造高质量学术交流和人才培养品牌,推动学科发展,促进青年人才培养。

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