科学研究

文章来源:发布时间:2013-11-14 18:22:15浏览次数:

一、流变力学与应用
本方向学术队伍结构 教授人数 副教授人数 中级人数 博士学位 硕士学位
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1、目前,本方向人员所做工作的主要内容、优势特色和可能取得的突破
        经过长期的科学研究和学科建设,本方向已形成自己的研究特色。在老一辈的者袁龙蔚教授和张淳源教授的带领及中青年学者的积极努力下,创建了新分支学科:流变力学和缺陷体流变学。理论强调流变-温度效应-粘性-耗散的结合,强调宏-细/纳-微观的结合,建立起宏微结合的流变性材料的破坏理论,获得国内外学术界的认同和肯定。十一五期间,在多尺度理论和宏-细-微观模型研究取得较好进展:建立了一种能够描述材料内部多尺度结构的力学理论模型;提出了“微观力学中的对应原理及其应用”并给出求解微观力学中粘弹性问题的方法;提出了采用分数阶导数的新流变模型理论;建立了固体介质的代数多重网格方法,并成功地解决了将AMG方法应用于非均匀介质。研究对象扩展到聚合物熔体、电流变液、粘滞弹性流等复杂流体领域以及纳米结构。
       在近几年本方向将流变力学和缺陷体流变学解决大型工程中流变破坏相关问题和大型自然灾害的预估及防范等方面的研究,密切联系关乎国计民生的问题的研究,以期在这些方面获得有价值的突破。岩土/混凝土流变学一直是湘潭大学流变力学研究的主要内容,可追溯到80年代初的工作,有关理论研究与近期的多尺度方法和大规模科学计算方法相结合,有可能取得重要突破。
2、学术带头人学术水平简介(代表性成果、承担科研项目等)
       张平,1987年流变学研究生毕业, 1997年晋升教授,1999年获得博士生指导教师,教育部力学教指委委员,湖南省学术、学科带头人后备人选(1997)。《固体力学学报》第四、五届编委。湖南省“一般力学与力学基础” 重点学科负责人, “一般力学与力学基础”博士点和“力学”博士后流动站负责人。
       主持完成2项国家自然科学基金面上项目、3项省部级重点项目和多项省部级一般项目。参与完成国家自然科学基金重点和面上项目多项。在国内外学术刊物发表论文70余篇,其中国际刊物40余篇SCI收录40余篇。获得发明专利7项,专利转让2项。省部级项目鉴定2项(国际先进)和省部级奖励1项。
       人才培育方面:培养博士11名(联合培养1人),其中7人已晋升教授,省优博士论文1篇。指导博士后出站2人(都已晋升教授)。获得宝钢优秀教师奖。
二、材料本构理论与应用
本方向学术队伍结构 教授人数 副教授人数 中级人数 博士学位 硕士学位
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1、目前,本方向人员所做工作的主要内容、优势特色和可能取得的突破
       本方向以教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者罗文波教授为学术带头人,马石城教授和郭小刚教授等7名博士学位获得者为主要学术骨干。2006年以来本方向获3项国家自科基金,4项教育部项目、1项省自科基金、1项大洋协会国家重点攻关项目、1项省教育厅重点项目、2项省教育厅青年项目、1项中国博士后科学基金以及2项国家和教育部重点实验室项目的资助,在Int J Mech Sci、Mater Sci Eng、机械工程学报、固体力学学报等国内外知名学术刊物发表论文120余篇,成果受到了国际学术界的积极评价,论文被Applied Physics Letters、Science in China和力学学报等学术期刊论文引用。
       本方向专注于固体材料的时间相关力学性能及流变失效规律以及复杂结构的多学科优化与强度分析等研究工作,侧重基础研究与应用基础研究,部分研究成果在国际理论与应用力学联合会(IUTAM)专题研讨会上做邀请报告。材料方面,主要针对高分子及其复合材料、高温合金、土工合成材料以及混凝土材料,在黏弹性理论与应用、复合材料流变本构行为与多尺度计算模拟、材料长期力学性能的加速表征方法、材料的流变损伤与断裂方面开展研究。结构方面,主要针对土木工程结构与工程机械,在结构形状拓扑优化的力学理论与计算方法、结构动力学与抗震性能分析以及大型复杂工程机械的有限元强度计算等方面开展研究工作。
       特色与优势:本方向具有力学与土木工程学科交叉的特点,注重结构材料的流变力学性能表征和工程结构的疲劳破坏与抗震减灾研究。从理论到实践,系统开展了高分子材料的流变本构、损伤与断裂特性以及橡胶减振结构疲劳寿命分析的研究,开展了复杂多高层建筑在近断层强震作用下结构抗连续性倒塌方法的研究,开展了高温合金的疲劳裂纹形核与扩展机理的研究。在非线性黏弹性理论与应用和材料的流变损伤与破坏力学方面形成了研究特色,代表性成果——时间-温度-应力等效原理在土工合成材料、沥青混合料、橡胶材料、工程塑料和木塑复合材料等的长期蠕变性能的分析与加速预测中得到成功应用,在国内外具有一定的影响。
2、学术带头人学术水平简介(代表性成果、承担科研项目等)
       罗文波教授现任中国力学学会流变学专业委员会委员,湖南省力学学会常务理事兼一般力学与力学基础专业委员会副主任,中国力学学会高级会员,中国材料研究学会高级会员,美国流变学学会会员。2004-2007年在加拿大和日本从事访问与合作研究,2005年获日本外籍博士后研究员奖学金(JSPS postdoctoral fellowship), 2008年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,2009年入选湘潭市专业技术骨干人才,2010年入选湖南省121人才工程第二层次,2011年入选湖南省普通高校学科带头人培养对象。
       罗文波教授主持国家自然科学基金项目4项、教育部项目3项、湖南省自然科学基金项目1项、湖南教育厅重点项目和青年项目各1项,完成日本文部省科学研究费补助金(特别研究员奖励费)项目1项,此外参与完成国家自然科学基金重点项目1项和面上项目4项。出版专著1部,在Int J Solids Structures、Int J Mech Sci、Polymer、力学学报、固体力学学报和工程力学等国内外学术刊物发表论文90余篇,其中SCI收录17篇,EI收录45篇,论著被引超过550次。
       罗文波教授近年来获湖南省自然科学奖(三等奖,2010年)、湖南省高等教育省级教学成果奖(三等奖,2010年)、第一届中国流变学青年奖(1999年)、湖北省优秀博士学位论文奖(2003年)、中国力学学会全国徐芝纶力学优秀教师奖(2009年)、湘潭市科技进步奖(三等奖,2008年)和湖南省优秀硕士学位论文指导教师奖(2008年,2009年)等奖励。在IUTAM研讨会上作大会报告,两次担任亚太流变学国际会议分会主席。担任Int J Mech Sci、Mater Sci Eng、Struct Eng Mech等6种国际期刊以及力学学报、固体力学学报和工程力学等10余种国内期刊的审稿人。
三、新材料力学性能
本方向学术队伍结构 教授人数 副教授人数 中级人数 博士学位 硕士学位
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1、目前,本方向人员所做工作的主要内容、优势特色和可能取得的突破
       随着新技术和新材料的飞速发展,一些重要的力学相关问题成为当前力学、材料科学以及化学相交叉的重要研究前沿。本学科方向结合我国和我省经济建设的需要,重点在材料工艺、微观结构、力学性能等方面的研究。根据材料的使用要求进行工艺和力学的设计,从制备材料的经验设计过渡到理性设计。如块体非晶合金及其复合材料的宏微观力学行为表征和数值分析;银纳米线和石墨烯的力学性能表征及分子动力学模拟;多孔材料泡沫镍的力学性能及破坏机理进行了系列实验、理论和模拟分析;兆瓦级风力发电机叶片与整体在极端环境下的受力特点,各工况下的低周疲劳破坏、影响结构强度、刚度和稳定性的主要因素和规律、叶片的破坏模式等。
       针对新材料中普遍性的力学问题提炼并发展理论模型,从基础上形成原创性的理论体系; 研究手段包括理论分析、实验表征和多层次复杂结构的数值计算。
       围绕相关新材料力的行为国内外发展趋势和若干基本性命题,深入开展学科前沿性基础研究,探索其中蕴含的力学规律,为设计和改进具有更卓越力学行为和可靠性的工程材料和高技术结构提供理论基础与准则。
       这是一个综合性和交叉性很强的研究领域,与其他几个研究方向相互支撑和相互补充,形成研究群体。这一方向研究对促进力学与材料科学与工程、物理学和化学等学科在交缘领域的发展具有重要的学术价值,并且在新材料设计及其应用方面具有指导意义。研究成果获得多项国家和省部级重点项目的资助,近年来在国际重要刊物上发表了系列文章,由SCI收录30余篇。
2、学术带头人学术水平简介(代表性成果、承担科研项目等)
       龙志林教授,博士生导师,湖南省新世纪121人才,湖南省应用力学学会理事,目前担任Journal of Applied Physics,Journal of Alloys and Compounds, Materials Science and Engineering B, Materials Science and Engineering A等8种国际学术期刊的审稿人。
       龙志林教授一直从事新材料制备及力学性能的研究工作。近6年来主持研究项目8项[国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和湖南省科技计划项目等],参加国家863等在内的项目4项。在国际学术杂志及国内学术刊物上发表论文50余篇(他引近100余次)。
       在日本合作科研两年,出色的科研能力和水平得到了Inoue教授(现任日本东北大学校长,世界材料领域顶尖科学家之一)的高度评价(日本大报《读卖新闻》记者拍摄本人在日科研的照片刊登在该报2006年10月21日报道Inoue教授科研创新的文章中)。      
       在新颖材料成分设计、制备及表征和数值模拟方面取得重要进展:(1)基于玻璃形成液体的热力学和动力学分析,提出了指导块体非晶合金成分设计ω判据和ω2判据;(2)基于渐近均匀化方法,推导出块体非晶复合材料的三维有限元等效弹性模量的计算公式,为理性设计该类复合材料提供了新思路。
四、工程中的力学问题与计算
本方向学术队伍结构 教授人数 副教授人数 中级人数 博士学位 硕士学位
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1、目前,本方向人员所做工作的主要内容、优势特色和可能取得的突破
       在力学学科与工程学科之间一直以来的紧密联系以及共同研究,形成了本学科方向。力学为工程学科建立扎实的理论基础,而工程学科为力学应用提供明确广泛的应用背景,理论与应用的有机结合构成本学科方向的特色与优势。研究重点在工程领域中的一些关键力学问题。
       对于建筑工程中的一些力学基础问题:侧重岩土/混凝土的长时流变行为、特定类碎石土流变变形的力学表征、失稳机理等的理论分析和数值计算等基础研究与应用基础研究。工程中的一些实验力学及多学科交叉问题,如工程结构智能健康监测和测试技术、建筑和桥梁结构灾害损伤诊断与加固技术、工程结构抗震性能等方面的研究。近断层脉冲地震地面运动强度向量表征参数研究、基于GIS 地铁隧道工程开挖引起周边实体损害的方法研究等等。
       在工程计算方面,在计算方法上针对三维弹性问题中有限元方程的数值求解,建立了一类简单且实用的代数多重网格预处理共轭梯度法(AMG-CG法),对相应代数多重网格方法的粗化技术及网格转移算子的构造进行了研究.所提出的方法能大大提高了计算效率,有助于解决采矿与岩土工程中的大规模计算问题。研究随机无网格法及其应用,在智能算法应用于机械和工程结构可靠性分析构造了多种方法。
       有关磁敏橡胶空气弹簧和磁流变液压空气弹簧的研究及其应用得到科技部国际科技合作计划资助。
       本学科方向与其他几个方向有着紧密和自然联系,是流变力学和固体本构理论在工程应用的具体结合。
2、学术带头人学术水平简介(代表性成果、承担科研项目等)
       游世辉教授,2010年调入我校,曾任江西省数控技术与应用重点实验室主任江西省机械制造与光机电一体化产学研合作示范培育基地负责人。参加完成国家级科研项目2项,主持完成省部级科研项目2项,参加完成省部级科研项目1项。主持或参加完成其他纵向科研项目6项。获得国家实用新型发明专利4项。主编出版著作1本,参加编写教材4本。发表国内外论文40篇。
       目前主持国家科技部国际科技合作计划项目“磁流变弹性体(橡胶)空气弹簧的研究与开发”(100万元)的研究,以及江西省科技厅工业攻关科技项目1项,江西省科技厅国际科技合作计划项目1项。
       主要研究领域:智能磁流变、磁敏材料与器件及其在主动减振和降噪中的应用;随机无网格法和智能算法与可靠性分析中的应用;接触碰撞力学和数值仿真;流体力学与计算机辅助流体曲面优化设计。