项目名称：现代工程材料多尺度力学的高性能仿真技术
主要完成人：苟晓凡，许文祥，傅卓佳，薛峰，姜全国，殷德顺，孙甲鹏
完成单位：河海大学
项目及成果简介
该项目属于计算力学与计算材料学的交叉学科。
现代工程材料力学性能的跨尺度定量分析是力学、材料和物理等学科共同关注的前沿领域，该领域面临的瓶颈问题是缺少对材料微结构高效定量的表征技术，从而直接影响到对多尺度力学性能与材料结构关联的内在机理认识。在五个国家自然科学基金项目的有力支持下，项目团队紧密围绕计算材料力学领域中的难点问题开展研究，取得了一套完全具有国内自主知识产权的创新成果：
1. 发明了复杂几何拓扑集料周围界面体积分数的计算方法，首次实现了多种工程材料内部界面的定量表征，揭示了粒子拓扑几何对界面微结构演化的机理。克服了水泥基、陶瓷基、聚合物基等现代工程材料界面微结构信息难以定量提取的技术难题。得到了美国物理学会、工业与应用数学学会和力学工程学会三料会士、普林斯顿大学Salvatore Torquato教授的高度评价：“The RSA packing process in the first three space dimensions has been used to model… by Xu et al.”（许等首次使用了RSA堆积过程模拟）。
2. 构建了现代工程材料传输性能的多尺度模型，发现了材料宏观裂纹尖端电流奇异性以及低维材料导电性能的尺度依赖性。建立了材料微结构与电、磁、热等传输性能的多尺度关联模型，揭示了界面微结构信息驱动下的传输行为内在机理。得到了美国NIST Edward J. Garboczi教授的肯定： “The volume fraction of the interfacial … can be a significant contributor to macroscopic physical properties…”（许等在界面微结构与宏观性能耦合上做出了重要贡献）。
3.发展了一种高性能仿真技术，实现了工程材料电、磁、热等传输行为的高效模拟，研发了模拟相关传输行为的计算软件包。克服了传统数值模拟方法效率低、难并行等技术难点。得到了包括斯洛伐克科学院院士J.Sladek教授，香港城市大学K. M. Liew教授等10余个国家和地区研究学者的积极评价。开发的计算软件包已被瑞士苏黎世联邦理工学院Paolo Ermanni 教授等应用，其研究成果发表在著名期刊Composites Part A（2013 47: 1）。
本项目20篇主要SCI论文发表在ACS Appl. Mater. Interfaces、Sci. Rep.、J. Mater. Chem. C、Scripta Mater.、J. Appl. Phys.等国际著名期刊上，被SCI引用207次，单篇最高SCI引用41次。本项目相关的理论、方法和结果得到了国内外同行的积极评价和后续研究，也已被国内外同行采用或作为其研究的基础或典型算例。澳大利亚科学院院士Aibing Yu评价本项目开发的椭圆接触方法为“优化高效的检测算法”；第一完成人获得IEEE应用超导委员会授予的“The 2007 Van Duzer Prize”，这是我国学者首次获该项国际学术奖励。成果引领了现代工程材料多尺度力学分析新方向的快速发展。