1、BJUT力学力学 -动力学与控制学科动力学与控制学科 2011年年 -2020年年十年发展战略研究十年发展战略研究 张张 伟伟北京工业大学机电学院北京工业大学机电学院2012年年 7月月 9日日 1BJUT提提 纲纲一、力学学科的分类、定义和特点一、力学学科的分类、定义和特点二、二、 力学学科的发展现状和趋势力学学科的发展现状和趋势 三、未来三、未来 10年力学年力学 -动力学与控制学科动力学与控制学科发展布局发展布局 四、四、 优先发展领域与重大交叉研究领优先发展领域与重大交叉研究领域域五、力学学科发展的保障措施五、力学学科发展的保障措施 2BJUT 一、力学学科的分类、定义和特点一、力学学
2、科的分类、定义和特点力学学科的分类力学学科的分类 ：（国家自然科学基金委员会学科分类方法）：（国家自然科学基金委员会学科分类方法）力学力学力力学学中中的的基基本本问问题题和和方方法法动动力力学学与与控控制制固固体体力力学学流流体体力力学学生生物物力力学学爆爆炸炸与与冲冲击击力力学学3BJUT1.1 力学的定义与内涵力学的定义与内涵 力学研究介质运动、变形、流动的宏微观行为，力学研究介质运动、变形、流动的宏微观行为，揭示力学过程及其与物理、化学、生物学等过程的相揭示力学过程及其与物理、化学、生物学等过程的相互作用规律。互作用规律。 1.2 动力学与控制的定义动力学与控制的定义 动力学与控制是研究
3、系统动态特性、动态行为动力学与控制是研究系统动态特性、动态行为与激励之间的关系及其调节的力学分支学科与激励之间的关系及其调节的力学分支学科 。 4BJUT 1.3 力学研究的突出特点力学研究的突出特点(1) 研究对象的多尺度差异，研究对象的多尺度差异， 如从宏观、细观到微观的跨如从宏观、细观到微观的跨尺度一体化研究；尺度一体化研究；(2) 研究对象所处的超常环境，研究对象所处的超常环境， 如载人飞船、水下发射、如载人飞船、水下发射、超深开采等造成的超高温、超高速、超高压等超常服役环境；超深开采等造成的超高温、超高速、超高压等超常服役环境；(3) 研究系统的复杂性和非线性，研究系统的复杂性和非线
4、性， 将越来越多地涉及到大将越来越多地涉及到大型机械系统、运载系统、智能系统、微机电系统和生物系统等型机械系统、运载系统、智能系统、微机电系统和生物系统等高维非线性系统多场耦合复杂动力学与控制；高维非线性系统多场耦合复杂动力学与控制；(4) 从简单的机械运动描述发展到揭示机械运动及其与物从简单的机械运动描述发展到揭示机械运动及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律理、化学、生物学过程的相互作用规律 ；(5) 与其它学科的广泛交叉，与其它学科的广泛交叉， 一方面与物理、数学、生命一方面与物理、数学、生命、材料、信息等学科交叉，另一方面与重大需求相关的工程学、材料、信息等学科交叉，另一方面与重大
5、需求相关的工程学科交叉，如纳米科技、航空航天科技、海洋科技、能源科技、科交叉，如纳米科技、航空航天科技、海洋科技、能源科技、环境与灾害科技等。环境与灾害科技等。 5BJUT1.4 动力学与控制学科的特征和特点动力学与控制学科的特征和特点 动力学与控制学科的发展呈现出高维非线性、非光滑性、动力学与控制学科的发展呈现出高维非线性、非光滑性、随机性、不确定性、多场耦合和复杂网络等基本特征，具有以随机性、不确定性、多场耦合和复杂网络等基本特征，具有以下几方面特点：下几方面特点： (1) 动力学与控制学科辐射面广、前沿和热点研究问题多，动力学与控制学科辐射面广、前沿和热点研究问题多，(2) 动力学与控制
6、学科呈现出多学科交叉与融合的发展趋势，动力学与控制学科呈现出多学科交叉与融合的发展趋势，(3) 动力学与控制学科是力学中的经典和快速发展的基础学科动力学与控制学科是力学中的经典和快速发展的基础学科之一，之一，(4) 动力学与控制学科同样是一门有着重要工程背景的应用基动力学与控制学科同样是一门有着重要工程背景的应用基础科学。础科学。 6BJUT 二、力学学科的发展现状和趋势二、力学学科的发展现状和趋势 近年来，我国学者在动力学与控制学科的理论和方法研究近年来，我国学者在动力学与控制学科的理论和方法研究方面取得了许多新进展，缩小了与国外先进研究水平的差距，方面取得了许多新进展，缩小了与国外先进研究
7、水平的差距，体现在以下几方面：体现在以下几方面： 1. 非线性动力学非线性动力学2. 分析力学分析力学3. 多体系统动力学多体系统动力学4. 随机动力学随机动力学5. 复杂运动控制复杂运动控制6. 复杂网络系统动力学复杂网络系统动力学7. 转子动力学转子动力学8. 未来飞行器动力学未来飞行器动力学9. 航天器动力学与控制航天器动力学与控制10. 铁道车辆系统动力学铁道车辆系统动力学 7BJUT 2.1 国内研究队伍和研究条件国内研究队伍和研究条件 与动力学与控制学科研究领域的发展相适应，国内已形成与动力学与控制学科研究领域的发展相适应，国内已形成一支具有相当规模、老中青相结合、涉及领域和研究方
8、向比较一支具有相当规模、老中青相结合、涉及领域和研究方向比较全面的研究队伍。全面的研究队伍。 粗略估计动力学与控制学科的固定研究人员约在粗略估计动力学与控制学科的固定研究人员约在 1500-1800人人左右，左右， 流动研究人员约在流动研究人员约在 1000人左右，人左右， 根据国家自然科学基金委员会数理科学部力学处的统计，动根据国家自然科学基金委员会数理科学部力学处的统计，动力学与控制学科的研究队伍约占力学基础研究队伍总人数的力学与控制学科的研究队伍约占力学基础研究队伍总人数的19%-20% 。 8BJUT在一些高校中，动力学与控制学科的实验条件和装备与国在一些高校中，动力学与控制学科的实验
9、条件和装备与国际著名大学的动力学与控制实验室已经基本相当，例如，目前际著名大学的动力学与控制实验室已经基本相当，例如，目前我国高校已经拥有：我国高校已经拥有：u Polytec激光测振仪激光测振仪u 6吨和吨和 16吨电磁振动台吨电磁振动台u LMS振动数据采集系统振动数据采集系统u 气浮平台气浮平台u 大型转子实验平台大型转子实验平台u 机车车辆滚动振动试验台机车车辆滚动振动试验台等一系列大型实验设备和装置。等一系列大型实验设备和装置。 9BJUT近二十年来，有多个动力学与控制领域的研究成果获得了近二十年来，有多个动力学与控制领域的研究成果获得了国家级科技奖励，包括国家级科技奖励，包括 三个项目获得国家自然科学二等奖三个项目获得国家自然科学二等奖 ， 五个项目分别获得国家科技进步一等奖和二等奖五个项目分别获得国家科技进步一等奖和二等奖 。在学科建设方面，动力学与控制学科共有在学科建设方面，动力学与控制学科共有 3个重点学科个重点学科 (一般力学与力学基础一般力学与力学基础 )。如果按一级学科进行分类，目前全国共有如果按一级学科进行分类，目前全国共有 8个力学一级重个力学一级重点学科，覆盖了点学科，覆盖了 32个二级重点学科。按照这样分类，全国有个二级重点学科。按照这样分类，全国有 9个动力学与控制重点学科个动力学与控制重点学科 (一般力学与力学基础一般力学与力学基础 )。 10
