“力学动态”文摘,第19卷,第5期,2012年09月10日
江苏省南京市西康路1号河海大学工程力学系(邮编:210098)
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编者按:《力学动态》文摘邮件列表目前由河海大学工程力学系维护,依托于江苏省力学学会信息工作部。
每月10日和25日发送,免费订阅、自由退订。欢迎发布信息、交流体会、共享经验。
本期目录:
◆ 新闻报道
◆ 学术会议
ICCRRR2012 - 3rd International conference on Concrete Repair, Rehabilitation, and Retroffiting
International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials IX
◆ 招生招聘
PhD Studentship: Numerical modelling of fault formation, Imperial College, London, UK
Postdoctoral Position in Computational Vascular Mechanics
Post-doc Multiscale Fracture with Error Control
Postdoctoral Position - Modeling of Polymer Composites
◆ 学术期刊
International Journal of Fatigue(Volume 45 December 2012)
部分期刊近期目录
◆
网络精华
◆ 友情链接
Fractional Derivative & Applications Express Vol4, No4, Aug.30, 2012
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新闻报道
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(力学动态文摘编辑部)
近期,部分读者反映收未能收到订阅的“力学动态”文摘。而力学动态文摘自创刊开始每月10日和25日均准时向所有订阅用户发送,从未间断过。经过与多位订阅用户联系调查,发现主要原因是部分学校邮件服务器升级之后,功能更多了,特别是对垃圾邮件的过滤功能有所增强。但同时也将本刊邮件地址(mechbrief@hhu.edu.cn)发送的批量邮件(同一单位有多位订阅用户),误认为“垃圾邮件”,进行了过滤处理。
在此建议广大读者们将本刊邮件地址放入邮件“白名单”或与贵校网络中心联系取消对本刊邮件地址的过滤。如果您发现没有及时收到或错过本刊的某些信息,请按以上建议方法处理,也可以访问“力学动态”文摘网站(http://em.hhu.edu.cn/mechbrief/)浏览所有已发送的过刊。
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(摘自千人计划网)
根据《青年海外高层次人才引进工作细则》的规定,海外高层次人才引进工作专项办公室组织实施了第三批“青年千人计划”申报评审工作。经初审、通信评审、面试评审、公示及复核,北京大学王垡等177人入选第三批“青年千人计划”,特此公布。
海外高层次人才引进工作专项办公室
2012年8月23日
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(摘自教育部网)
2012年度教育部科学技术研究重大项目经专家评审和公示,现批复北京大学王凡教授等申报的59个项目(含评估优秀教育部重点实验室项目)正式立项并予以资助(名单见附件),项目执行期为2012年9月1日至2015年8月31日。
教育部科学技术研究重大项目经费系“高等学校博士学科点专项科研基金”经费,将由我部财务司连同高校博士点基金项目经费一并下达。项目经费列入学校2012年度经费预算,并按期统一编制财务决算报我部财务司。
请各项目依托高校及项目负责人依据《教育部科学技术研究项目管理办法(修订)》和《项目合同书》的要求,按照1:1的比例切实落实配套经费,并加强项目管理,严格遵守国家有关财务管理规定,强化对经费使用的监管,提高资金使用效益,确保项目按期、高质量完成。
附件:2012年度教育部科学技术研究重大项目立项项目名单
教育部科技司
2012年9月3日
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(摘自科学网)
“香江学者计划”学术委员会日前召开终评会议,2012年度“香江学者计划”(以下简称“计划”)共有64位内地优秀博士(名单见附件)获得资助,将赴港与香港高等院校的导师开展为期两年的合作研究。
“计划”在2011年首次资助44位内地优秀博士,已于今年3月全部抵达香港各院校。2012年度“香江学者计划”于本年初共收到来自香港七大院校162位导师申请参与计划。2012年3月,全国博士后管委会向教育部属下“985工程”、“211工程”重点大学、中国科学院、国家重点实验室及全国优秀博士后科研流动站等单位发出申报通知,共收到134所内地院校及优秀博士后科研流动站的590位博士申请。其中,119位博士顺利通过“计划”的内地执行机构──中国博士后科学基金会组织的内地专家评审组的严谨初审。
“计划”自5月18日发布119位获推荐候选人名单后,随即进入了导师与候选人互相联系、确定聘用意向的阶段。截止至2012年6月30日指定限期,共有85位候选人成功与导师达成聘用意向。“计划”学术委员会于7月7日召开“2012香江学者计划候选人终评会议”,学术委员会按照去年评审准则,审议候选人个人履历,参考内地专家评审结果,经仔细讨论,一致通过从85位候选人中选出64位本年度的获资助人员,并函告全国博士后管委会办公室,得到确认。
成功入围的获资助人员将于半年内赴港跟随导师开展科研工作。香港导师中,讲座教授14人(其中中科院院士1人),教授34人,副教授级16人。其中香港大学10人,香港中文大学10人,香港科技大学8人,香港理工大学17人,香港城市大学13人,香港浸会大学6人。内地博士后方面,他们分布在48所大学或研究机构,年龄全部在35周岁以下。
“香江学者计划”于2010年底由国家人力资源和社会保障部全国博士后管委会办公室与香港学者协会联合主办,其的目乃为内地博士毕业生提供”博士后”的培训,结合香港各大学的研究优势及内地的人才资源,共同培育年轻的科研人才,促进国家科技和社会经济的发展。中国博士后科学基金会和京港学术交流中心分别作为内地和香港的执行机构。有关“计划”详情,请浏览“计划”网站。
附件:2012香江学者计划录取名单
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(摘自科学网)
扶持国内人才的“万人计划”目前已开始实施。昨日(9月2日),人社部副部长王晓初在京向南都记者证实,“万人计划”将与引进海外高层次人才的“千人计划”相对应,以更大力度支持高端人才国产化。
“万人计划”针对国内的专家学者,而非留学人员,这与已实施4年的“千人计划”将实现有效互补。2008年底开始实施的“千人计划”面向海外留学人员,目前已分7批引进2263名海外高端人才,其中创新人才1818人,创业人才445人。但执行中也呈现出人才地域分布不均、用人不力等状况。
而“万人计划”则能有效弥补此缺陷。据中组部会同有关部委制定的实施方案,“万人计划”将高层次地覆盖国内自然科学和人文社科两大领域、创新和创业两大类型的一流人才,意在通过经费支持和政策保障,支持一批拔尖人才,培养一批领军人才,造就一批杰出人才。
据王晓初透露,在资金、政策等扶持力度上,“万人计划”与“千人计划”保持一致,但规模则更为庞大。“主要是因为国内人才、专家更多”,王晓初解释。
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(摘自科学网)
第23届世界力学家大会(The 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, ICTAM2012)于2012年8月19日至24日在北京国家会议中心隆重召开。来自世界58个国家和地区的1560余名代表齐聚北京,共赴国际力学界的顶级盛会。这是世界力学家大会有史以来参会代表最多的一次。大会主席由中国科学院力学研究所白以龙院士担任。
本次大会由国际理论与应用力学联合会(International Union of Theoretical and Applied Mechanics, IUTAM)主办,中国力学学会承办,中国科学技术协会、国家自然科学基金委员会等全国各大专院校、科研院所共计29个单位支持与协办。
第23届世界力学家大会在北京举行,是“力学奥林匹克”近百年来首次在中国召开。为了争取这一盛会在中国举行,几代中国力学人进行了20余年的不懈努力。第23届世界力学家大会,将是中国力学全面走向世界的新里程碑,将掀开中国力学发展的新篇章。
大会开幕式于8月20日上午举行。中国科协常务副主席、书记处第一书记陈希,国家自然科学基金委员会数理科学部常务副主任汲培文,中国力学学会理事长胡海岩,国际理论与应用力学联合会(IUTAM)主席Timothy Pedley分别在开幕式上致辞。大会主席白以龙致开幕词。Timothy Pedley代表IUTAM向陈希、汲培文、胡海岩、白以龙等颁发了IUTAM标志礼物。
世界力学家大会是力学学科覆盖面最广、学术水平最高的国际盛会。本届大会得到国际力学界的广泛响应,共收到投稿2060余篇,最终接收1624篇,到会宣讲1261篇,是有史以来宣讲报告最多的一次大会。会议为期5天,学术报告包括:4个全体大会特邀报告,即大会开幕式、闭幕式特邀报告,希尔奖、巴彻勒奖特邀报告;16个特邀专题报告;6个前沿专题研讨会及其26个主旨报告;46个分支学科分会及其1200余个分会报告。
大会开幕式特邀报告和闭幕式特邀报告由中国的陈十一教授就“多尺度流体力学与模型”和美国的L. B. Freund教授就“固体热力学”分别演讲其学科领域的最新进展。大会获奖特邀报告由本届希尔奖获奖者高华健教授(美国)和巴彻勒奖获奖者D.Lohse教授(荷兰)分别演讲了他们在纳米技术和湍流方面的获奖成果。
大会共安排有16个特邀专题报告,报告人来自美、英、法、中等9个国家;其中,中国的杨卫院士围绕石墨烯和纳米晶体力学报告了最新研究成果。6个前沿专题讨论会,主题分别是:能源中的力学挑战,自然灾害的力学问题,生物系统的流固耦合,微流动器件的输运力学,可变体结构的动力学与控制,材料模拟的小尺度效应。这些研讨的主题,均是当今力学发展的前沿问题。46个学科专题分会场,包括流体力学分支学科17个,固体力学分支学科17个,流固耦合分支学科12个。这些学科专题分会场的报告全面、广泛地展示力学各分支学科的最新进展和成果。
8月23日晚,大会举行了盛大晚宴,由胡海岩理事长主持。期间宣布了下一届IUTAM主席由丹麦科技大学Viggo Tverggard教授担任。
大会闭幕式于8月24日下午举行。大会秘书长王建祥教授对全体工作人员的辛勤工作表示了衷心感谢。大会学术负责人方岱宁教授总结了本次大会的学术总体情况。随后IUTAM现任主席Pedley教授分别颁发了本届大会的IUTAM执行局流体力学最佳论文奖、固体力学最佳论文奖和海报宣读最佳论文奖,并宣布了第24届世界力学家大会将在加拿大蒙特利尔(Montreal)举行。
会议期间,IUTAM还召开了全体理事大会,完成了4年一次的执行局和大会委员会换届选举,我国学者杨卫院士当选为IUTAM新一届执行局委员,执行局成员共计8人,代表国家有:丹麦、英国、德国、法国、中国、以色列、美国和意大利。卢天健教授当选为IUTAM新一届大会委员会委员,大会委员会成员由30人组成。
本次大会在ICTAM2012顾问委员会的指导下,在ICTAM2012组织委员会的精心准备下,筹备工作历时4年,最终取得圆满成功。大会的学术组织工作与会务组织工作得到了参会者和国际组织的高度评价。
大会的召开得到了媒体的广泛关注,中国科学报、北京日报、科技日报、中国青年报、人民日报、北京晚报、中国日报、新华社、北京科技视频网、新华网、新浪网、人民网、中国科学院网、中国科协网等多家新闻媒体对本次大会进行了跟踪报道,起到了宣传力学学科的作用,在社会公众中引起了较大反响。
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学术会议
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一、会议简介
为推动计算力学领域的学术交流,促进计算力学的发展和工程应用,中国力学学会计算力学专业委员会决定于2012年11月8日-11日在重庆市召开中国计算力学大会’2012(CCCM2012)。
会议主办单位:中国力学学会计算力学专业委员会
会议承办单位:重庆大学
会议协办单位:重庆力学学会
重庆交通大学
桥梁工程结构动力学国家重点实验室、国家山区公路工程技术研究中心
后勤工程学院
中国兵器工业第五九研究所
重庆西南水运工程科学研究所
重庆科技学院
达索 SIMULIA 公司
安世亚太科技股份有限公司
(其它协办单位正在商议中,欢迎与大会秘书处联系)
二、会议主题与征文内容
计算力学的新模型、新理论、新方法和软件开发研究;
大规模复杂结构的数值仿真研究与求解技术;
CFD的新理论、新模型、新算法和新应用;
固体-流体相互耦合作用的机理、计算方法与工程应用;
多场耦合力学问题的数值仿真;
材料与结构优化设计方法与应用;
材料本构模型的宏细观研究与数值仿真;
CAE软件开发与工程应用;
计算纳米与生物力学;
有缺陷材料的力学演化规律与数值计算;
冲击动力学的理论、方法与应用;
岩土结构和流体力学中的反问题研究;
工程随机力学计算方法及工程结构的安全评估;
各类非线性问题的数值模拟与应用;
多体系统复杂动力学问题与动力稳定性的研究;
各类工程中的施工力学、工艺力学问题研究和应用;
复合材料、智能材料及其结构体系的数值方法;
海洋、地下空间、太空开发的力学分析;
路桥计算力学,环境计算力学与灾害计算力学;
模型确认与验证的方法与应用研究;
多尺度理论与模拟研究;
实物实验、测试与控制中的仿真;
其它计算力学问题。
三、征稿要求
1.应征论文应是未在公开发行刊物上发表过的论文。
2.本次会议直接征集全文,幅不超过8000字(含图表)。请提供论文作者的通讯地址、工作单位、邮政编码、电话、传真、电子信箱等信息。
3.应征论文经专家评审通过且作者本人到会参加交流后,将分别发表在《固体力学学报》计算力学专辑或《计算力学学报》增刊上,并推荐其中的优秀论文发表在《计算力学学报》、《固体力学学报》、《中国科学》和《计算机辅助工程》等学术期刊的正刊上。投稿时,请注明发表意愿。
4.应征论文请通过会议网站投稿,并同时通过E-mail:ccm2012@cqu.edu.cn或boyan2012@cqu.edu.cn
(注明CCCM2012征文)发送给大会组委会。会议网址:http://ccm.cqu.edu.cn
四、会议时间、地点、注册费
会议时间:2012年11月8日-11日
会议地点:重庆市海宇温泉大酒店(五星)
注册费:一般与会代表:1200元/人;学生:800元/人;家属:600元/人
五、主要时间
投稿截至日期:2012年9月15日
录用通知日期:2012年9月20日
会议注册日期:2012年9月30日
参会报到日期:2012年11月7日全天
会 议 时 间: 2012年11月8日-2012年11月9日
会后参观(自选):2012年11月10日-2012年11月11日
六、其它事项
1.会议最后一轮通知将委托承办单位重庆大学发出。
2.联系人:程乐、王熙
Tel:023-65102421
Email:ccm2012@cqu.edu.cn
3.需了解会议最新的详细情况,请及时浏览会议网站:http://
ccm .cqu.edu.cn
中国力学学会计算力学专业委员会
重庆力学学会
2012年8月15日
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ICCRRR2012 - 3rd International conference on Concrete Repair, Rehabilitation, and Retroffiting
ICCRRR2012 - 3rd International conference on Concrete Repair, Rehabilitation, and Retroffiting, will take place in Cape Town, South Africa. For more info about the conference and the programme, see the conference website: http://www.iccrrr.uct.ac.za/
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International
Conference on Fatigue Damage of Structural Materials IX
There are now less than two weeks left to register for the ninth biennial International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials IX. 16-21 September 2012, The Resort and Conference Center at Hyannis, MA, USA
To check the program and to register,
go to
www.fatiguedamageconference.com
The registration fee includes:
• Access to the conference sessions and poster area
• Conference dinner on Thursday, September 20, 2012
• Abstract CD available at the conference and conference documentation
• A copy of the conference special issue of International Journal of Fatigue to be available in 2013
• Lunch and mid-session refreshments as scheduled in the conference program
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招生招聘
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PhD Studentship: Numerical modelling of fault formation, Imperial College, London, UK
(IMPERIAL COLLEGE, LONDON, UNITED KINGDOM)
(APPLICATION DEADLINE: 15 NOVEMBER 2012)
Background: Connectivity of faults in
carbonates is believed to have a significant effect on the flow behaviour of oil
and gas reservoirs. Capturing the development of these faults brings challenges
to current geo-mechanics simulators, most notably in modelling the impact of
poroelastic and thermoelastic deformation on the stress fields that create
fractures and organise them into preferential structures.
Technical Scope: The objective
of this project is to undertake and disseminate research in the numerical
modelling of poroelastic and thermoelastic compaction and its effects on 3D
fracture propagation. Specifically, the student will develop methods for
discrete fracture propagation in 3D, and resolve geometric challenges related to
compaction of fractured models and their transition into faults. The project
involves extensive development of fluid flow and mechanics methods using the
finite element and finite volume methods.
Requirements: Applicants
should have an undergraduate degree in engineering, physics, geophysics, applied
mathematics, or computer science. Applicants should also possess the following
knowledge and skills:
• Mechanics: knowledge of continuum mechanics.
• Numerical methods: knowledge of finite element methods.
• Scientific programming: ability to program in a scientific programming language such as C/C++.
• Communication: excellent writing and presentation skills.
Other details: This is a
3-year PhD studentship, paying a non-taxable bursary of £16,000 per year, plus
UK/EU fees, funded by TOTAL oil company. The student will work under the
supervision of Prof. Robert Zimmerman and Dr. Adriana Paluszny, with frequent
interaction other members of the research staff at Imperial College and at
TOTAL.
Application Procedure: To
apply, send a copy of your CV, including academic transcripts, to Prof. Robert
Zimmerman, Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London,
r.w.zimmerman@imperial.ac.uk.
The closing date for applications is 15th November 2012.
Consistently rated amongst the
world's best universities, Imperial College London is a science-based
institution with a reputation for excellence in teaching and research.
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Postdoctoral Position in Computational Vascular Mechanics
The Cardiovascular and Tissue Mechanics Laboratory
invites applications for a post-doctoral position in the area of computational
simulation of cardiovascular diseases, particularly simulation of growth and
remodeling of arterial tissues using geometrical models constructed from patient
medical images.
Strong background in continuum
mechanics and finite element programming experience are required. Experience of
large scale computations, inverse optimization with FEM, or uncertainty analysis
can be plus, but not necessary. The selected postdoctoral fellow will be
supported by a current NIH R01 grant and is expected, in addition to the
research, to help manage computing resources and activities in the lab.
To apply, send CV and contact
information of three references to S. Baek (sbaek@egr.msu.edu).
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Post-doc Multiscale Fracture with Error Control
To apply: follow: http://www.cardiff.ac.uk/jobs/
Search for Reference number :323BR
Job Title:Research Associate
Job Category:Academic - Research
Career Pathway:Research
School / Directorate : ENGIN - Cardiff School of Engineering
Advert
Applicants are invited for a Research
Associate position at Cardiff School of Engineering. The aim of the post is to
deliver an error-controlled strategy for the multiscale simulation of fracture
in heterogeneous media. The successful candidate will have experience with
advanced numerical methods such as multiscale/multigrid methods, domain
decomposition and advanced discretisation methods for PDEs and/or with numerical
analysis such as model and discretisation error estimation. A working knowledge
of solid mechanics is essential.
Interviews will take place as soon as
possible following the closing date.
This is a full-time post and is
fixed-term for 13 months.
Salary: £30,122 - £35,938 per annum
(Grade 6)
Closing Date: Monday 15 October
2012
Job Description
Main Function of Post:
To perform world-leading research in
the institute of mechanics and advanced materials in the area of multiscale and
multiphysics moving boundary problems.
Job Description:
• To lead independent research in the area of multiscale methods and error estimation for fracture in heterogeneous solids.
• To work collaboratively with other staff within and external to the research team.
• To produce work of publishable quality for appropriate high quality international ISI peer reviewed journals.
• To prepare written summaries of the research undertaken.
• To communicate and present the research outcomes within the research group, at national and international meetings.
• To contribute to the development of collaborative research grant proposals.
• To support the supervision of postgraduate research students (PhD), undergraduate and MSc student projects.
• To disseminate research through web-based techniques, workshops, international publications and conferences.
• To help in the organisation of workshops, conferences and meetings as well as other events related to the successful running of the research group.
• To suggest and contribute to the development of research techniques and methods in collaboration with colleagues.
• To undertake administrative tasks associated with the research project, including the organisation of project meetings and documentation and the implementation of procedures required to ensure accurate and timely reporting.
• To present papers at national and international meetings.
• To ensure compliance with legal and regulatory requirements in respect of equality and diversity, data protection, copyright and licensing, security, financial and other University policies, procedures and codes as appropriate.
• To take reasonable care for the health and safety of yourself and of other persons who may be affected by yours acts or omissions at work in accordance with the Health and Safety at Work Act 1974, EC directives and the University's Safety, Health and Environment Policies and procedures and to cooperate with the University on any legal duties placed on it as the employer.
• You may be asked to perform other duties occasionally by the Project Manager that are not included above, but which will be consistent with the role.
Person Specification
Essential Criteria:
• Excellent interpersonal skills and organisational skills with a proven ability to prioritise and meet deadlines within a framework of an agreed programme.
• Experience in either: advanced discretisation methods, computational fracture mechanics or error estimation in numerical methods.
• Experience in multiscale solvers (domain decomposition, multilevel techniques, advanced preconditioners, variational multiscale method, model order reduction.
• Proven ability in procedurial or object-oriented (preferably C++) programming.
• A first class or good second class degree in a relevant discipline, or equivalent experience.
• A PhD in Engineering, Computer Science, Mathematics, Physics or other relevant equivalent experience.
• Experience of communicating to a variety of audiences through different media.
• Experience of research and development in a relevant field and conducting and organising research projects.
• A history of contributing to excellent publications in the area.
• Experience supervising undergraduate and postgraduate students.
Desirable Criteria:
• PhD in Computational Mechanics.
• MSc in Engineering, Computer Science, Mathematics or Physics.
• Experience in two or more of advanced discretisation techniques, model order reduction and multiscale methods.
• Experience in fracture mechanics.
• Experience in a posterior error estimation and adaptivity for non-linear problems.
• Ability to work in a multidisciplinary team
Salary Range Min.
30,122
Salary Range Max.
35,938
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Postdoctoral Position - Modeling of Polymer Composites
Applicants are sought for a postdoctoral position in Prof. Ted Belytschko’s
group at Northwestern University in the area of computational methods for
modeling wave propagation in polymer composite materials. Extensive programming
experience with C++ or FORTRAN as well as knowledge of finite element
programming is essential. This position involves travel to and interaction with
collaborators at University of California San Diego and Arizona State University
as well as interaction with other computational mechanics groups within
Northwestern University. The appointment is for a minimum of one year and the
successful candidate can start as soon as possible.
Interested applications should send
their curriculum vitae, a list of references and at least two representative
publications to Rajiv Malhotra
(rajivmalhotra2013@u.northwestern.edu) and Jay Oswald (joswald1@asu.edu).
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学术期刊
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International Journal of Fatigue
(Volume 45 December 2012)
Lu Wang, Zheng Wang, Weiyun Xie, Xigeng Song
J.K. Sahu, U. Krupp, H.-J. Christ
J. Crapps, S.R. Daniewicz
Jaap Schijve
Stefano Bosia, Andrei Constantinescu
A. Le Pécheur, F. Curtit, M. Clavel, J.M. Stephan, C. Rey, Ph. Bompard
Pushparajah Rajaguru, Hua Lu, Chris Bailey
C. Santus, M. Beghini, I. Bartilotta, M. Facchini
Mark Paulus, Abhijit Dasgupta
C. Wang, D. Wagner, Q.Y. Wang, C. Bathias
Jim Brouzoulis, Magnus Ekh
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Mechanics of Materials Volume 55
Theoretical and Applied Mechanics Letters (Vol.2 No.4)
Acta Mechanica Sinica Vol.28 No.4 2012
Journal of the Mechanics and Physics of Solids Volume 60, Issue 12
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网络精华
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(摘自武际可博客)
1987年,正好是牛顿的《自然哲学的数学原理》出版300周年。为了纪念这件事,《力学与实践》上发表了朱照宣教授的文章《牛顿《原理》300年祭》。文中说:“《原理给出的运动定理和万有引力定律,不可能在中国固有的科学技术传统中得出。中国的历史文献中,始终没有加速度这种概念,中国的传统数学也没有为产生加速度和万有引力概念提供必要的工具
圆锥曲线理论……,在欧洲,圆锥曲线理论这一工具是现成的,早在古希腊,阿波罗尼(Apollonius,约公元前260年
190年)在他的《圆锥曲线论》专著中列出了400个命题……”这段话生动地说明了力学的发展需要相应的数学的条件。
从另一方面,我们在俄罗斯数学力学家В.И.阿诺尔得的著名教科书《经典力学的数学方法》(齐民友译,1992年高等教育出版社)的序言中看到:“许多现代的数学理论都来自力学问题,后来才有了公理化的抽象形式,使它们很难读了。”这又说明数学的发展同样以力学的发展为条件的。
数学同力学两个学科的这种亲密关系,其实在古代许多力学家和数学家就认识到了。古人的许多精辟见解对我们现在处理数学和力学的关系,也还是有教益的。
意大利文艺复兴时期的著名艺术家和学者达•芬奇,虽然他留给世人的数学和力学的工作并不很多,但是他那种重视数学同力学结合的观点却是影响深远的。他认为:“大自然按数学规律运转,自然界的力和动作必须通过数学的研究来探讨”。其实,文艺复兴时期的这种思想也不是新的,而是有它深远的历史渊源的。早在古希腊,大哲学家柏拉图(约公元前428年
348年)就说过:“数学是现实世界的核心”。这一思想将物理世界与数学紧密结合,一直是推动数学与力学发展的主导。
1543年,哥白尼从划时代的天文著作《天体运行论》出版时,出版商在扉页上写了一小段广告,它的最后一句话是:“没有学过几何的人,不准入内。”该书实际上是一本讲述天体运动学的书,这句话准确地说明了运动学与几何学的依存关系。
意大利文艺复兴时期的科学和技术,随着由罗马派来中国的传教士,也部分地被带到了中国。1607年(明万历35年)徐光启与传教士利玛窦合译了欧几里德《几何原本》的前6章,徐光启在序言中说:“此书为益,能令学理者祛其浮气、练其精心,学事者资其定法、发其巧思,故举世无一人不当学。……,窃意百年之后,必人人习之,即又以为习之晚也。”中国的传统数学比较重视计算,而几何论证和逻辑推理是相对薄弱的。徐光启在这里大力提倡学几何学,虽然引起了一些反应,例如康熙皇帝就将《几何原本》读了12遍,但终于因为没有从教育制度上加以改革,仍然没能普及。现在看来,虽然民国以后在中学逐步开始讲授几何学,却依然不得不“以为习之晚也。”
1627年(明天启7年)王征与传教士邓玉函(瑞士人)合译了力学著作《远西奇器图说》,这是我国出版的最早的力学著作。这本书对数学同力学的关系阐述得非常好,书中说:“造物主生物有数、有度、有重,物物皆然。数即算学,度乃测量学,重则此力艺之重学也。重有重之性理,以此重较彼重之多寡则资算学,以此重之形体较彼重之形体大小,则资测量学。故数学、度学,正重学之所必须,盖三学皆从理性而生,如兄弟内亲不可相离也。”此处重学、力艺即现今的力学,该书主要内容是静力学与简单机械。这段话把力学、算学(即计算、数学)、度学(即测量学、几何学)三者的亲密关系阐述和比喻得很好。书中还说:“天下之学,或有全美,或有半美。不差者固多,差之者亦不少也。惟算数测量,毫无差谬。而此力艺之学根于度数之学,悉从测量算数而作,种种皆有理有法,故最确当毫无差谬者,惟此学为然。”这段话又将力学同数学、几何学之精确推理联系起来,所以认定力学是没有误差的学科,也就是今天所说的精密学科,因而它是完美的学科。在这里书中把追求精密同追求科学美结合在一起了。
经典力学的奠基人之一,牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中,是这样说的:“几何学是建立在力学的实践之上的,它无非是普通力学的一部分,能精确地提出并论证测量的方法。但因手艺主要应用于物体的运动方面,所以通常认为几何学涉及物体的大小,而力学则涉及它们的运动。在这个意义上,推理力学是一门能准确提出并论证不论何种力所引起的运动,以及产生任何运动所需要的力的科学。”从这里可见,牛顿在阐述力学与数学的关系时,也是继承了从古希腊到文艺复兴的传统说法,在这里他特别提到的是力学同几何学的关系。
从发展历史上来看,力学同数学的发展是同步的,或者说,有什么样的数学就有什么样的力学,反过来在一定的程度上也可以说有什么样的力学就有什么样的数学。力学的研究经常是要了解客观事物的质和量两个侧面,而质和量是不可分的。我们可以把从阿基米德开始在力学发展的不同阶段,力学与数学的关系的特点归纳如下:
从阿基米德到斯梯芬时代,力学的研究内容是静力学。在几何方面的主要工具是欧氏几何。相应的计算工具是常量的代数运算。
从伽利略、惠更斯到牛顿、莱布尼兹的时代,力学研究的主要内容是自由质点的运动,特别是解决在引力作用下的自由质点的运动。在几何方面的主要工具是解析几何,特别是有关圆锥曲线的解析几何。在计算方面的主要工具则是引进了变量,发明了微积分,而且微积分的发明人牛顿与莱布尼兹自己也是著名的力学家,是那个时期的力学学科的开拓者。
从拉格朗日到哈密尔顿和雅科比时代,力学主要的研究内容是约束运动。在几何方面的主要工具是引进了n维空间的概念,后来经过黎曼的严格化,就是流形或黎曼几何。而在分析方面的主要工具则是引进了泛函的概念,并且发展了求泛函极值的方法,也就是变分法,拉格朗日自己就是早期开拓变分法的主将。
在19世纪20年代,以法国一批著名学者为代表的群体,如纳维、柯西等,发展了连续介质力学,即流体力学和弹性力学。与此同时相应地,在数学方面发展了偏微分方程的理论与求解方法。利用三角级数求解偏微分方程就是这一时期发展的。
在上一世纪末,力学又进入了一个重要的新阶段,这就是以庞卡莱与李亚普诺夫为代表的发展动力系统的定性理论时代。定性理论与运动稳定性的研究本来是从天体力学中提出来的一个理论课题,之后发现在一切力学系统中,甚至在由一切非线性常微分方程决定的系统中都有普遍理论与应用意义。简单说,定性理论是研究系统解的性质随参数而变化的方向,例如有没有周期解的变化、有没有极限环的变化、解稳定与不稳定的变化等等。相应的几何方面的主要工具就是拓扑学,而相应的计算工具是同伦与外微分等。至今经过了100多年的发展,它仍然是世界上都很关心的研究领域。
从20世纪40年代末电子计算机登上了历史舞台,特别是从60年代开始,计算力学形成独立的学科。这个学科更是力学、数学和计算机科学三个学科形成的交叉学科。力学、数学和计算机科学的结合使这三个学科都产生了新的活力,涌现了一批新问题,得到了一批新成果。
事实上,在人类历史上,我们可以举出一大串第一流的学者,他们既是力学家又是数学家。如阿基米德、伽利略、牛顿、莱布尼兹、欧拉、拉格朗日、哈密尔顿、柯西、拉普拉斯、庞伽莱、柯尔莫戈罗夫等等。
这些力学历史发展的事实说明,在力学发展的每一个关键时期,总是要同从前没有研究过的数量模型打交道,力学家并不是去坐等数学家去解决好了才动手工作,而是自己深入到数学中去发明新的数学工具,或者在与数学家的合作中加以解决。因此,在整个力学史上,许多开拓新领域的大力学家也同时是大数学家。即使是沿着他们开拓的路子前进的后继力学家,也必须熟悉前人发明的这些数学工具。
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结 束
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