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【转载】钟万勰院士综述--跨世纪的中国计算力学【已搜索无重复】
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钟万勰 程耿东 大连理工大学工程力学研究所 袁明武 北京大学力学与工程科学系，北京，100871 （原载《现代力学与科技进步》，北京，1997年8月） 一、我国计算机力学的形成和发展 随着计算机的发展，计算机技术、计算数学和力学交叉而产生了 一个新的学科分支，这就是计算力学。计算力学致力于研究采用计算 机技术求解工程和科学中的力学及与力学有关的耦合问题的理论、算 法和软件。计算机技术提供的可能性和来自工业和其他科学部门的需 求推动着计算力学的飞速发展，而计算力学已经取得的成就，使得在 这世纪之交，计算已经和实验及理论分析成为力学工作者解决工程和 科学中的力学问题的三大支往，在推动力学学科自身发展中也起着越 来越重要的作用。钱学森最近指出，“总起来一句话：今日的力学要 充分利用计算机和现代计算技术去回答一切宏观的实际科学技术问题， 计算方法非常重要；另一个辅助手段是巧妙设计的实验”。对于力学 工作者来说，今天的计算力学已经成为他们通向工程的桥梁，为国民 经济建设和国防建设服务的不可缺少的手段，也是力学学科和高新技 术的结合点。 计算力学从60年代初开始登上国际力学界的舞台，并马上得到了 飞速的发展。50年代中期Martin，Tuner，Clough，Todd等人提出了 有限元方法的基本思想和方法，这个方法特别适合于计算机上使用， 对求解各类力学问题表现出广泛的适用性。由于商品化计算机的出现， 特别是编程语言的出现，这种方法立即受到广泛的注意。经过 Zienkiewicz等的发展，在工业应用需求的强大推动下，有限元方法 的发展十分迅速，在不到10年的时间里构造了一大批单元，吸引了一 大批数学工作者参加进来，和力学工作者一起逐步建立起有限元方法 的数学理论，建立了通用的求解方法和程序段。在传统的力学中，结 构力学和固体力学的各类问题，如杆系、板、壳、块体，其基本方程 和求解方法都有明显的差别，归属于不同的研究领域，现在，在计算 力学这一新工具方法面前统一了起来，力学界在历史上第一次向工业 界提供了统一求解很多类型问题的方法和工具——有限元分析程序。 这个方法的通用性使得它在土木、航空、机械工业中迅速得到了广泛 的应用，现在人们可以相当准确地预测出摩天大楼、跨海大桥、汽车、 飞机和火箭的力学特性，模拟很多高速碰撞、爆炸和复杂的流动现象。 这个方法的通用性使得它可以把固体力学、流体力学和一般力学这几 个不同的力学分支中的求解统一在一个框架中，组织在一个程序中， 从而使得复杂的流固耦合、刚柔体耦合等问题的求解成为可能。由于 其强大的生命力，这个方法迅速地向其他力学领域和物理领域推广。 开发、销售有限元软件现在已经发展成为一个产业。在有限元法的带 动下，其他的数值方法，例如边界元法也得到迅速的发展。 中国计算力学的发展可以追溯到60年代初，在当时钱令希和陈百 屏等就已注意使用矩阵表示结构力学的基本方程，在计算机上求解大 规模的结构力学问题。由于文化大革命的原因，我国科学发展出现了 一个时期的停滞。中国计算机力学快速发展是在文化大革命的后期， 一批中国力学工作者敏锐地注意到了国际计算力学的发展，作出了快 速的反应。1972年开始，钱令希领导下，钟万勰等组织了一个小分队 在上海开展杆系直接刚度法的研究和编程程序，并大力在设计部门推 广应用，对土木工程界在设计和研究中使用计算机推动巨大。这一段 时期，张佑启和Zienkiewicz合作的介绍有限元的教材被翻译介绍到 国内，河海大学徐芝纶出版了介绍有限元方法的教材并附有程序，普 及这一新方法和向工程界介绍这一新方法成为力学界当时的热点。钱 令希在1978年建议了将计算力学列入中国力学发展规划，当年就在大 连召开了全国高校计算力学大会，后来发展成为平均每四年一次的全 国计算力学大会，至今已经召开了三次，在力学界吸引了一大批人投 入这个新兴的领域。之后，在中国力学学会下成立了计算力学分委员 会，1981年中国建立了学位制度，在力学一级学科下设立了计算力学 二级学科，大连理工大学、北京大学和吉林工业大学相继被批准有权 授予计算力学博士学位，全国的计算力学硕士学位点发展到数10个。 经过各方面的努力，出版了《计算结构力学及其应用》杂志，最近又 被批准更名为《计算力学学报》，为计算力学研究工作者提供了出版 和交流的园地。计算力学这门新兴的学科在中国逐步确立了地位。由 于计算力学提供的手段大大增强了力学工作者解决工程和科学中力学 问题的手段，相对地说容易得到社会和企业的理解和支持，计算力学 在各个高校里都是力学学科中最活跃和工程实际结合最紧密的分支之 一。在大连理工大学、北京大学、吉林工业大学、北京航空航天大学、 西安交通大学、清华大学、浙江大学、西南交通大学、华中理工大学、 同济大学等高校和科研院所都形成了一批研究队伍。 中国计算力学工作者积极参与了国际计算力学学术界的活动，钱 令希参与发起了国际计算力学协会，钱令希、钟万勰、李开泰等在国 际计算力学学会任职。现在，几乎所有的计算力学领域的国际杂志都 有中国学者担任编辑，他们中有钱令希、钱伟长、杜庆华、唐立民、 钟万勰、程耿东。中国学者积极参与并在国内外组织了一系列的国际 计算力学学术会议，组织了系列的中日、中美、中澳双边的边界元方 法、结构优化等专业性的学术会议，形成了和国际学术界交流的十分 活跃的局面。 [ Last edited by ratio on 2008-11-30 at 15:41 ] |
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