流变所简介

文章来源:发布时间:2014-04-29 17:43:21浏览次数:

  湘潭大学流变力学的建设和发展源于与学校的恢复建设基本同步的力学学科。初期,力学教研室和实验室隶属于化工机械系,担负全校工科专业的力学教学任务。1979年,招收了一届力学师资班,培养了21名学生,这些学生均成为我国力学学科尤其是流变学科研究的骨干力量。1982年开始招收研究生,1985年组建 “流变力学研究所”,该所是当时全国唯一的专门从事流变学研究的系级(院级)教学科研机构,而其余一部分老师则继续留在机械系的力学教研室,两个部分实现教学资源共享,共同承担全校的力学公共基础课的教学和力学专业本科生和研究生的流变学教学任务,以及流变力学学科领域的科学研究工作。

  科学研究和师资队伍建设。经过近30年的学科建设,流变学学科已组建了一支实力较强的教学科研队伍,形成了具有自己研究特色的在国际上有一定影响在国内有一定学术地位的学术流派。特别是在材料破坏理论方面的工作较为突出,具有自己的研究特色,并创建了“流变断裂学”和“带缺陷体流变学”分支学科。理论研究重视多学科交叉和多尺度研究,该理论突出流变与损伤破坏的结合,流变-温度效应-粘性-耗散的结合,强调宏-细/纳-微观的结合。2001年以前,获得5项国家自然科学基金资助和1项中美国家自然科学基金联合资助。从理论到实践建立起宏微结合的流变性材料的破坏理论,这在国际上是领先的工作,具有较高的学术价值和广泛的应用范围,并得到国内外同行的认同。国家自然科学基金重点项目《含缺陷流变物体的材料破坏理论》,于2001年通过由国家自然科学基金委员会组织的项目验收,专家组认为该课题组所取得的成果具有创新性,处于含缺陷流变物体的材料破坏力学研究的国际前沿,既有重要的基础理论意义,又有广阔的应用前景,研究成果达到了国际先进水平,综合评价为优秀。2001年以来,该方向在多尺度理论和宏-细-微观模型两个领域取得研究进展。有关流变性材料-聚合物方面又获得8项国家自然科学基金项目的资助,说明学术界对该方向研究工作及成果的认同和支持。

  袁龙蔚教授是中国流变学学会的主要筹建者之一,1978年参与制定全国流变学发展规划。1985年,袁龙蔚教授为会议主席之一,在长沙召开了“第一届全国流变学学术会议”。1987年,袁龙蔚教授为会议主席之一,在成都召开了“第二届全国流变学学术会议”。至今,全国流变学学术会议已经召开了十一届,历届流变学学术会议上都有湘潭大学流变学工作者活跃的身影,其研究成果得到与会同行的称赞。1991年,袁龙蔚教授为中方主席在北京成功主持了中日国际流变学会议。1996年,袁龙蔚教授为主席在湘潭大学主持了“全国首届带缺陷体流变学学术研讨会”。1997年,国际理论与应用力学联合会的专题讨论会“带缺陷物体流变学”(IUTAM Symposium on Rheology of Bodies with Defects)在北京召开,我校是倡议和主办单位之一。2005年,以我校为第一承办单位在上海成功召开了“第四届泛太平洋地区流变学国际学术会议”,此次会议是迄今为止在我国召开的流变学领域最大规模最高级别的国际学术会议,包括英国皇家科学院院士K.Walters教授在内的8位中外院士以及4位国际流变学刊物主编与会,我校以流变力学研究所为主派出了20余人参加此次盛会,会议论文集由美国科学出版社出版。2008年,我校与中南林业科技大学和湖南工业大学共同承办的 “第九届全国流变学学术会议”在长沙召开,流变力学研究所共有11人参加了此次会议,张平教授担任会议共同主席并主持了大会报告,罗文波教授、张为民教授和赵荣国教授分别主持了分会场报告,罗文波教授和赵才贤老师作分会场邀请报告。2013年,流变力学研究所在韶山宾馆承办了湖南省机械工程学会应用力学学会理事会工作及学术交流会,张平教授、赵荣国教授、龙志林教授和邓旭辉博士等参加会议并作学术报告和进行了广泛的学术交流。2013年,在第十三届国际断裂大会(The 13th International Conference on Fracture)上,罗文波教授受邀担任International Scientific Committee委员,负责Aging分会场并担任分会场主席,赵荣国教授担任Fatigue分会场主席。 

  湘潭大学流变力学研究所注意加强国际交流与合作,出国访问及参加国际流变学会议50余人次,邀请来我所访问及讲学的国外学者30余人次。袁龙蔚教授和张淳源教授分别于1987年赴美国参加国际混凝土断裂会议和1988年赴澳大利亚参加国际流变学会议,首次在国际上介绍了流变断裂学理论,引起与会者的极大兴趣并表示了合作意愿。1988年波兰科学院院士S.Zahorski教授,美国堪萨斯大学的S.E.Swartz教授(时任美国土木工程学会理事长)和K.K.Hu教授先后来我所访问和讲学,并签署双方科研合作协议书。湘潭大学与美国堪萨斯大学的科研合作项目得到中国国家自然科学基金和美国自然科学基金的联合资助。目前,流变力学研究所与加拿大国家木材制品研究院已经达成合作意向,计划在纳米技术应用于木材高品质化方面进行长期科研合作。

  在老一辈流变学专家的精心指导下,一批年富力强的中青年流变学工作者迅速成长起来。张平教授课题组目前正致力于“聚合物基纳米复合材料直接制备新技术”、“无机-生物高分子纳米多孔材料”以及“光催化纳米多孔材料”方面的研究并已经取得系列成果,其中的“尼龙6-二氧化硅纳米复合材料及其直接制备新技术”获得国家发明专利(ZL02139836.4)。自罗文波教授于1999年获得“第一届中国流变学青年奖”以来,张为民教授和赵荣国教授又相继于2002年和2005年获得“第二届中国流变学青年奖”和“第三届中国流变学青年奖”。2004年罗文波教授应T.Vu-Khanh教授的邀请赴加拿大魁北克大学工学院从事为期一年的合作科研。2005年罗文波教授获得“日本学术振兴会(JSPS)”资助,并应日本材料学会主席Y.Tomita教授邀请到神户大学任JSPS研究员,进行为期两年的合作科研。 自1997年以来,我校流变力学研究所承担了1项国家自然科学基金重点项目(袁龙蔚教授主持),16项国家自然科学基金面上项目(张平教授主持3项,罗文波教授主持4项,袁龙蔚教授1项,张淳源教授1项、张为民教授1项、龙志林教授1项、肖映雄教授1项、游世辉教授1项、丁燕怀博士1项、董辉博士1项、王智超博士1项),国家重点实验室项目6项,国际合作项目3项以及多项省部级项目。研究内容涉及含缺陷流变物体的材料破坏理论、含缺陷高聚物破坏过程中多场耦合的跨物质层次分析、非线性黏弹性材料的断裂理论、高聚物应力银纹化、承载高聚物蠕变损伤-破坏的力学行为与细观机理、承载聚合材料非线性流变行为的加速表征与细观机理、聚合物-无机纳米复合材料的微结构与力学行为、纳米塑料的等效粘弹性连续介质微观力学研究以及二维定向凝固合金凝固特性力学性能和优化设计。此外,张平教授课题组“尼龙6-二氧化硅纳米复合材料直接制备新技术”开发应用得到中国石油化工总公司“聚酰胺无机纳米材料生产技术的研究”项目50万元横向经费资助进行中试;马石城教授课题组将流变学理论应用到基坑开挖与路基沉降的研究之中,总共获得横向项目经费超过300余万元。依托这些项目,流变力学研究所创造了可观的社会效益和经济效益,培养了流变学专门人才,并获得国家科学进步奖1项,省部级奖12项(其中一等奖1项,二等奖2项,三等奖9项)。

  教学改革与建设。近1年来,我们在继承原有的良好教学作风和一流教学水平的基础上,对不适应新时期的课程内容和体系,教学手段、教学技术和方法,以及流变学基础教材均作了大胆的改革、创新和建设:

  (1)流变学是一门研究材料流动和变形规律的科学,流变学研究建立在理论和实验的基础上。我们在教学过程中克服以往过分追求流变学深奥理论的不足,利用通俗的数学语言来描述材料的流动和变形机理,使仅有高等数学和工程数学知识的本科生也能学懂、学好流变学基础理论。随着科学技术的进步,现代流变测试仪器在流变性能参数的测量上得到广泛应用,我们针对学院的具体实验条件,开设流变学实验课程,使学生掌握一定的流变学实验测试方法。

  (2)开展流变学基础理论和应用研究,将流变学基础科学研究、应用研究和教学结合起来,以科研带动教学水平的提高,以教学促进科研的进步。布置学生查阅流变学科学技术文献,自学流变学专著,将学生引入流变学研究的科学前沿。鼓励学生参加主讲教师的科研项目,支持学生申报国家级、省级和校级大学生创新实验计划项目,深化流变学理论知识,解决工程中与流变学相关的问题。

  (3)注重开放式、讨论式、互动式和个性化教学,充分调动学生主动参与学习的积极性和参加课外科技活动的积极性,变被动教学、灌输式教学形式为主动式、生动活泼的教学形式。针对不同专业的学生,将流变学实验划分为“基础必做实验”和“专题选作实验”两大模块,注重实验流变学在培养学生实际动手能力和创新能力方面的作用。

  (4)经过系统的课程改革与建设,本课程形成特色鲜明的课程教学教材体系,除上课所使用的多媒体课件、讲义和教材外,还有流变学专著、译文集、流变学研究专辑等与之相配套,形成了立体化的教学教材体系。

  (5)流变学基础实验室建设取得新进展。除能满足本科生的基本实验外,还能提供创新研究实验设备。依托学科学位点建设和中央与地方共建实验室,添置了一些大型精密仪器,如原子力显微镜、多功能流变仪、MTS拉伸试验机等。

  教材建设。在流变学基础课程教学方面,撰写流变学专著10部,编写流变学讲义4部,出版流变学译文集和专辑6部。袁龙蔚教授撰写了“流变学概论”(1961年上海科技出版社出版),“流变力学”(1986年科学出版社出版)、“流变断裂学基础”(1992年国防工业出版社出版)、“缺陷体流变学”(1994年国防工业出版社出版)、“含缺陷流变性材料破坏理论及其应用”(2001年科学出版社出版)以及“The Phenomena of Rheology and Dissipation in the Process of Crack Propagation”等6部专著。张淳源教授撰写了“粘弹性断裂力学”(1994年华中理工大学出版社出版)、“Introduction to Continuum Mechanics”(2004年科学出版社)以及“Viscoelastic Fracture Mechanics”(2005年科学出版社出版)等3本专著。罗文波教授(第二著者)撰写了“黏弹性理论与应用”(2004年科学出版社)。

  我校于1979年招收了一届力学师资班,培养了21名学生。以我校教师为主,1984年在青岛主办了“全国流变学讲习班”,全国高校和研究单位有70余人参加,为我国流变学事业的发展起到了积极的促进作用。1999年开始招收工程力学专业本科生,自2000年起每年的招生规模控制在2个班。早在1982年,流变力学教研室就编写了“流变力学基本理论讲义”,并在研究生和高年级本科生中讲授。老一辈流变力学专家都曾长期给本科生和研究生讲授流变学基础课程,1983年袁龙蔚教授编写了“流变力学基础讲义”,张淳源教授于1983年和1986年编写了“粘弹性力学讲义”和“断裂力学讲义”,他们的课生动形象,深入浅出,受到学生的欢迎。此外,1983年,湘潭大学自然科学学报以专辑的形式出版了“粘弹性断裂译文(上)”和“粘弹性断裂译文(下)”。1989年,湘潭大学自然科学学报在第11卷第1期上出版“流变断裂学/流变冶金学专刊”。这些译文集和专刊在推动我国流变学事业的发展和流变学专门人才的培养方面发挥了重要作用。

  张平教授除为本科生开设流变力学基础课程教学外,还特别为本科生开设了现代力学进展课程,其中流变学在材料科学和岩土工程中的应用是现代力学进展课程教学的重要内容。2003年,湘潭大学自然科学学报在第25卷第4期上出版了“流变力学学科20周年纪念特辑”。2005年,湘潭大学自然科学学报在第27卷第1期上出版了“力学重点学科建设特辑”。2008年,张平教授合编的“Advances in Rheological Theory and Practice”论文集以“Journal of Central South University of Technology”专辑形式出版。现在新成长起来的中青年流变力学基础课程教师队伍,高级职称人数达78.6%,博士学位人数达85.7%,大部分成员具有多年从事流变力学基础课程的教学经历和经验,且同时承担了多门相关力学课程的本科生和研究生的教学任务。

  教学奖励。近年来,流变力学研究所主持或参加力学教学改革研究项目8项,其中省级2项、校级重点1项、校级5项。依托这些教学改革研究项目,研究所成员积极参加教学改革研究会议,参加了第一至六届力学课程报告论坛。积极撰写教学改革研究论文,发表教改论文10余篇。并且在这些教改课题的资助下,力学教学改革研究稳步推进,取得一系列教学研究成果和高级别的教学奖励。近年来,取得省级以上教学奖励13项。获得的主要教学成果奖励有:

  2013年赵荣国教授、张平教授、张俊彦教授、罗文波教授、尹久仁教授共同申报的“面向创新人才培养和就业能力建设的工科力学基础课程教学研究与实践”获湖南省高等教育省级教学成果二等奖。

  2012年赵荣国教授获“湖南省普通高校青年教师教学能手称号”。

  2011年罗文波教授获“宝钢优秀教师奖”。

  2011年赵荣国教授获“全国徐芝纶力学优秀教师奖”。

  2010年罗文教授、赵荣国教授、邓旭辉博士、 张俊彦教授、尹久仁教授共同申报的“工程力学专业创新人才培养的研究与实践”获湖南省高等教育省级教学成果三等奖。

  2009年罗文波教授获“全国徐芝纶力学优秀教师奖”。

  2008年张平教授获“宝钢优秀教师奖”。

  2007年张俊彦教授获“全国力学教学优秀教师奖”。

  近年来,组织学生参加大学生力学竞赛和大学生结构设计竞赛,如全国周培源大学生力学竞赛、湖南省大学生力学竞赛、中南地区高校土木工程专业大学生结构力学竞赛、中南地区大学生结构设计竞赛、湖南省大学生结构设计竞赛等,创造了较好成绩,总计获奖136项,其中一等奖10项,二等奖27项,三等奖67项,优秀奖32项。

  流变力学学科平台建设。1978年7月,湖南省科学大会召开,当时的力学教研室主任龚安特老师成为湘潭大学的9名获奖老师之一。

  1979年开始招收力学专业本科生,流变力学专家袁龙蔚教授和张淳源教授等相继调入,我校力学学科师资队伍迅速扩大和加强,从16人增加到了28人。

  1982年开始招收研究生。

  1985年部分力学学科的老师从力学教研室分离出来,成立了“流变力学研究所”,该所是当时全国唯一的专门从事流变学研究的系级教学科研机构。

  1986年获得“流变力学”(1998年学科专业调整后更名为“一般力学与力学基础”)硕士学位授予权。

  1995年力学教研室和实验室从机械系成建制地调入建工系。

  1996年力学教研室获得“湖南省高校系统优秀教研室”称号。

  1998年获“一般力学与力学基础”专业博士学位授予权。

  1999年流变力学研究所获“湖南省普通高等学校科技工作先进集体”荣誉称号。

  1999年恢复招收工程力学专业本科生,自2000年起工程力学本科专业每年招生规模控制在2个班。

  2001年“一般力学与力学基础”学科被确定为湖南省“十五”重点学科。

  2003年“力学”学科博士后科研流动站批准成立。

  2005年在学士学位授权学科专业评估中,我校工程力学专业被评定为优秀。

  2006年“一般力学与力学基础”学科被确定为湖南省“十一五”重点学科。

  2006年获“固体力学”专业硕士学位授予权。

  2007年“一般力学与力学基础”学科被确定为国家重点学科。

  2009年中央与地方共建高校特色优势学科“一般力学与力学基础”实验室获得中央财政支持。该项目财政部拨专项资金500万元。

  2009年工程力学专业获批为湖南省普通高等学校特色专业。

  2011年“一般力学与力学基础”湖南省“十一五”重点学科结题获评“优秀”等级,学科继续被确定为湖南省“十二五”重点学科。

  2013年完成“一般力学与力学基础”湖南省“十二五”重点学科中期检查。

  2014年联合数学与计算科学学院申报“工程结构可靠性分析”湖南省教育厅重点实验室。

【所 长】张平

【副所长】罗文波 尹久仁 赵荣国