摩擦学的三个公理

讨论了摩擦学发展中存在的问题,指出作为一门非常重要的应用基础学科,摩擦学在继承摩擦、磨损和润滑几千年来积累起来的理论成果和应用成果的基础上,没有建立与摩擦、磨损和润滑相比有所发展且与自身的定义和性质相适应并可以支持自身独立发展的理论体系和方法体系,提出摩擦学中存在3个基本公理：即第一公理——摩擦学行为是系统依赖的;第二公理——摩擦学元素的特性是时间依赖的;第三公理——摩擦学行为是多个学科行为之间强耦合的结果,由这些公理可以推导出一系列定理和相应的系,同时还讨论了用系统的状态方程和输出方程描述含有摩擦副的系统的特性的方法,并给出了应用举例。     

基于产品设计理论的飞航弹概念设计及综合优化

在飞航导弹气动/隐身一体化设计中,运用产品设计领域中的公理设计理论描述设计过程,两大设计公理作为设计决策的理论依据,在由功能向设计参数映射的过程中发现设计耦合,并运用TRIZ理论对产生耦合的物理矛盾与技术矛盾进行消除.由此建立的分阶段设计流程有利于在设计方案的多学科优化中运用分级优化策略,降解复杂设计任务.     

Biomechanics of stem cells

干细胞生物力学作为生物力学的重要分支和前沿学科,近年来在力学-生物学、力学-化学耦合等方面取得了重大进展,已成为生物力学乃至生物医学工程最活跃的领域之一,并对发生物学、干细胞生物学、组织修复、再生医学等相关领域产生重要影响.干细胞具有独特的力学性质,可感知、传递、转导和响应生理力学微环境的改变,从而调控干细胞的生长、分化等功能,体现出典型的力学-生物学耦合特征.本文将对干细胞的力学性质与细胞力学模型、在体力学环境对干细胞生长和分化的影响、干细胞对外界力学刺激的响应等方面加以综述.     

干细胞的生物力学研究

干细胞生物力学作为生物力学的重要分支和前沿学科,近年来在力学-生物学、力学-化学耦合等方面取得了重大进展,已成为生物力学乃至生物医学工程最活跃的领域之一,并对发育生物学、干细胞生物学、组织修复、再生医学等相关领域产生重要影响.干细胞具有独特的力学性质,可感知、传递、转导和响应生理力学微环境的改变,从而调控干细胞的生长、分化等功能,体现出典型的力学-生物学耦合特征.本文将对干细胞的力学性质与细胞力学模型、在体力学环境对干细胞生长和分化的影响、干细胞对外界力学刺激的响应等方面加以综述.     

生物力学——进展和趋向

今天,生物力学的发展似乎进入了一个新的时期。它有什么特点?未来如何?这是一个引人关注的问题。要回答这个问题,回顾一下它的过去是必要的。生物力学的发展大体可分三个时期。Ⅰ.“前学科”时期生命现象中力学问题的研究由来已久,可以追溯到亚里士多德.但成为一门独立的学      

生物力学与骨组织工程

组织工程是生物工程中的一个重要部分,是多学科交叉而形成的新兴工程技术学科．从生物力学角度研究组织工程有特殊意义,因为生物力学在生长、重建和成形方面发挥着极其重要的作用,而组织工程需要这些知识来研究和制造组织．文章介绍了组织工程的概念和生物力学的作用,主要讨论骨的生长、重建、成形和骨的组织工程中的一些重要问题      

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运动生物力学是应用力学概念、原理与方法对人体运动规律进行研究的科学. 运动生 物力学的发展对人们深刻理解人体运动规律,提高竞技体育的运动成绩,预防运动损伤,设 计合理有效的康复手段等都具有积极的促进作用. 本文简要介绍了运动生物力学的历史和研 究现状,结合研究实例介绍了运动生物力学在我国的应用,以及运动生物力学的发展趋势.     

骨组织生长重建的力学生物学机制研究进展

生物力学已被证实是骨组织生长、重建及成形当中一个十分重要的因素. 骨组织的损 伤修复过程本质上是细胞的生物学过程和应力作用下的生长过程. 这虽然肯定了生物力学在 骨组织生长、重建过程中的重要地位, 但是, 人们对生物力学因素如何诱导骨生长、 重建的力学生物学机制仍不甚了解. 而骨组织工程需要更为科学完善的细胞生物学机制来研究和探 索骨组织的构建过程. 本文概述了国内外生物力学与骨组织生长重建的宏微观理论, 主要讨 论了骨组织结构及功能形成过程中的力学生物学相关问题.     

运动生物力学发展现状及挑战

狭义的运动生物力学特指人体运动中的生物力学,主要解决竞技体育领域中如何提高运动成绩和减少运动损伤的问题.随着相关学科的融合和发展,当前运动生物力学的研究已扩展到与人类运动相关的生物学、医学、力学等学科领域.近年来,智能测试、大数据分析、人工智能等技术快速发展,对运动生物力学实验、仿真方法产生了重要的影响,在不断拓展和深化着该学科的研究内容和方向的同时,也对运动生物力学发展提出了新的挑战.本文综述了近年来运动生物力学领域的研究现状,并指出了相关研究方向的关键问题及发展趋势:在理论建模和模拟仿真计算方面,肌肉本构理论及肌肉力计算准确性是重点和难点;实验测试的新技术在竞技体育运动项目中的应用研究中扮演重要角色,其中基于深度学习的人体关键点检测算法在解决竞技体育的非接触测量方面有突破性进展;对于骨、韧带、软骨、肌肉等组织的宏观损伤机制认识不断清晰,但对于其早期损伤预测以及跨尺度损伤发生机制的研究仍有待深入;智能可穿戴装备、人工智能等新技术开始应用于运动生物力学研究及实践,成为目前运动生物力学领域最具活力的研究方向之一.本文的综述表明当前运动生物力学研究越来越向智能化、个体化、定量化发展,并正在...     

准静态地震力学

从连续体力学边值问题的角度来看,地震力学的课题可归结为研究:(1)断层带和围岩的本构特性(应力-应变规律)和几何性质, (2)在远处作用的边界冬件。在这里介绍的纯准静态表述中,还需要给出一个导致动态破裂的明确的失稳准则。现今比较一致的意见是支持地震循环的概念,它大致包括下面几个阶段:(1)由于远处加载,      

Travelling wave solutions for a quasilinear model of field dislocation mechanics

We consider an exact reduction of a model of Field Dislocation Mechanics to a scalar problem in one spatial dimension and investigate the existence of static and slow, rigidly moving single or collections of planar screw dislocation walls in this setting. Two classes of drag coefficient functions are considered, namely those with linear growth near the origin and those with constant or more generally sublinear growth there. A mathematical characterisation of all possible equilibria of these screw wall microstructures is given. We also prove the existence of travelling wave solutions for linear drag coefficient functions at low wave speeds and rule out the existence of nonconstant bounded travelling wave solutions for sublinear drag coefficients functions. It turns out that the appropriate concept of a solution in this scalar case is that of a viscosity solution. The governing equation in the static case is not proper and it is shown that no comparison principle holds. The findings indicate a short-range nature of the stress field of the individual dislocation walls, which indicates that the nonlinearity present in the model may have a stabilising effect. We predict idealised dislocation-free cells of almost arbitrary size interspersed with dipolar dislocation wall microstructures as admissible equilibria of our model, a feature in sharp contrast with predictions of the possible non-monotone equilibria of the corresponding Ginzburg-Landau phase field type gradient flow model.     

非Четаев型非完整系统的Lie对称性与守恒量

研究非Четаев型非完整系统的Ｌｉｅ对称性．首先利用微分方程在无限小变换下的不变性建立Ｌｉｅ对称所满足的确定方程和限制方程，给出结构方程并求出守恒量；其次研究上述问题的逆问题：根据已知积分求相应的Ｌｉｅ对称性；最后举例说明结果的应用．     

牛顿力学体系中固体力学研究框架的几点注记

本文从四十多年前遇到并解决的三个与固体力学和结构力学相关的机械强度与振动的问题谈起。当时在分析与解决这些问题的方法时,思考并领悟到如何从结构的构形与几何约束、结构承受的外载的性质和结构材料的秉性与行为着眼,实质上就是从以牛顿力学体系的外载(F)、质点质量(m)和物体运动的加速度(a)(即物体的位移、速度、加速度等运动表现的力学运动的几何量)的运动行为作为三个最基本的视点并描述它们之间的联系,在拓广后给出可变形固体力学分析的基本框架。进而刻画出在20世纪70年代、90年代和21世纪初的固体力学的基本框架及其框架内每个不同构元的联系与演进,并以图1,2,3表示。随着现代科技的发展,这一框架下的分析方法近些年已经扩展到更广泛的科技疆域,并在与其他学科的交缘的过程中揭示新的交缘变量的演化方程。人们还期望进入更小和更大尺度时空,研究更广泛的物质包括信息的生成与传递、有生命物质的运动和各种“极端”的力学环境条件下的力学现象,这些新的疆域将是明天的力学工作者耕耘的新天地。     

Non-Classical Shocks and Kinetic Relations: Scalar Conservation Laws

This paper analyzes the non-classical shock waves which arise as limits of certain diffusive-dispersive approximations to hyperbolic conservation laws. Such shocks occur for non-convex fluxes and connect regions of different convexity. They have negative entropy dissipation for a single convex entropy function, but not all convex entropies, and do not obey the classical Oleinik entropy criterion. We derive necessary conditions for the existence of non-classical shock waves, and construct them as limits of traveling-wave solutions for several diffusive-dispersive approximations. We introduce a “kinetic relation” to act as a selection principle for choosing a unique non-classical solution to the Riemann problem. The convergence to non-classical weak solutions for the Cauchy problem is investigated. Using numerical experiments, we demonstrate that, for the cubic flux-function, the Beam-Warming scheme produces non-classical shocks while no such shocks are observed with the Lax-Wendroff scheme. All of these results depend crucially on the sign of the dispersion coefficient. (Accepted February 8, 1996)     

A virtual power format for thermomechanics

It is shown that a virtual power format slightly more general than usual may be employed to deduce all balance and imbalance laws of thermomechanics. An essential role is played by the notion of thermal displacement; the basic balance laws turn out to be those for momentum and entropy. In consequence of these balances and of two axioms of thermodynamical nature—namely, conservation of internal action in cyclic processes and dissipative nature of ordinary processes—balance of energy and inbalance of entropy are arrived at. Dedicated to Tommaso Ruggeri, on the occasion of his 60th birthday.     

On the theory of one-dimensional unsteady motions of an ideal compressible fluid

A transformation is constructed of the independent variables and the unknown functions for the momentum and continuity equations of which one-dimensional unsteady motions of a perfect gas, relative to which the governing system of equations is invariant.When this transformation is used, the governing equation of state of the gas is transformed into a new equation which contains arbitrary parameters. This may enable approximation of the complex equation of state of a given medium to be carried out by selection of the parameters (in particular, for gases with respect of the equilibrium reactions taking place therein), and the use of this transformation may make it possible to reduce the problem to one with a simpler equation of state, for which the corresponding problem is more easily solved.The transformations investigated do not have singularities and do not impose any significant limitations on the hydrodynamic quantitiesthey are applicable both for variable entropy and for flows with shock waves.     

质点积分守恒重映方法

针对大变形流体动力学数值计算中经常需要应用的网格重构与物理量重映技术,提出了一种逻辑简单的质点积分守恒重映方法。将旧网格细分为众多有体积的质点,并将旧网格的物理量分配到各个质点,新网格各守恒量的积分直接由落在新网格内的所有质点的物理量累加。建立了收敛速度极快的计算格式,采用的控制体很好地解决了速度的重映计算问题。分析了此守恒重映方法的收敛性与守恒性,研究了积分控制体对速度计算的影响。     

A Continuum Approach to Two-Phase Porous Media

An axiomatic method is used to derive governing equations of isothermal mechanics of two-phase porous media. The first and second axioms of continuum are formulated in order to define the continuum approach to the problem. A dimensionless number is introduced to simplify the general equations and to obtain the equations of Darcian mechanics. Several aspects of the method and the results are discussed.