1、兰州大学力学（一级）学科第五批甘肃省重点学科简介 一、 学科简介 兰州大学力学专业始建于 1958 年， 1981 年固体力学专业被国务院学位委员会首批批准设立硕士和博士学位培养点。 在长期的办学过程中，本学科已逐步形成较为完整的人才培养体系。学科点于 1999年被教育部批准设立“长江学者奖励计划”特聘教授岗位 ； 2003 年力学一级学科博士后科研流动站获国家人事部批准设立，成为甘肃省首个工学学科博士后科研流动站 ； 2005 年工程力学博士点 以及 力学一级学科硕士点获批准设立 ； 2010 年力学一级学科博士点获批准设立 。 1999-2005 年度固体力学 ， 2006-2010 年
2、、 2011-2015 力学一级学科被甘肃省批准为省级重点学科 ； 2007 年固体力学入选国家 级 重点学科 。 本科专业 “理论与应用力学 ”先后于 2006 年入选 为甘肃省科学研究与人才培养基地、 2009 年成为 国家特色专业 以及 本科教学实验室为甘肃省高校实验教学示范中心，主干基础课程理论力学为国家精品课程 、计算力学、流体力学成为甘肃省精品课程 ， 教学研究 项目 于 2009 年获国家教学成果二等奖 等 。 在学科建设与科学研究取得了显著成效下，本学科的科学研究平台与人才培养基地也获得了进展。 2005 年以力学学科为主要依托的“西部灾害与环境力学”教育部重点实验室被批准建设
3、， 并 于 2008 年通过验收正式挂牌 。 2006年 甘肃省批准在本学科点的设立“甘肃省理论与应用力学基础科学研究和教学人才培养基地”。 2008 年 以本学科点为主要依托 联合兰州大学物理学、核科学与技术、化学、材料学等优势学科申报 的“特殊功能材料与结构设计”教育部重点实验室 B 类 获批准建设，此外 参与建立了兰州地球物理国家野外观测站 等。 力学 学科 长期 倡导教学与科研相结合 、立足自身培养和引进高层次人才，形成了 一支高效精干、甘于奉献、团结协作和扎根西部的高水平教学和科研队伍。目前学科点有 中国科学院院士（同时为发展中国家科学院院士） 1 人、 教授 10 人、博士生指导教
4、师 7 人 ， 副教授 7人，其中具有博士学位教师超过 90%。教研队伍 年龄结构合理，并以中青年为主，多数具有在国外学习、工作的经历。在学科带头人中有教育部“长江学者”特聘教授 1 人，国家杰出青年基金获得者 2 人，教育部跨世纪和新世纪优秀支撑人才 7 人 ， 国家教学名师 1 人，宝钢教育基金会全国高校优秀教师特等奖 2 人 与 优秀奖 2人 ，获全国师德标兵、全国优秀教师、中国青年科技奖各 1人 等。 并形成了以国家杰出青年基金获得者、教育部长江 学者特聘教授周又和， 中国科学院院士、 国家杰出青年基金获得者郑晓静教授为学术带头人，以教育部新世纪优秀人才入选者 为 学术青年骨干的科研团
5、队 ，该研究团队先后于2006 年入选教育部长江学者创新研究团队 、 2008 年入选教育部质量工程教学团队、以及 2011 年入选国家自然科学基金委创新研究群体，成为第 9 个力学创新研究群体 (高校中为第 6 个 )。 本学科在上世纪中后期所开展的板壳非线性力学和非线性分支理论及应用的优势研究基础上，注重学科方向与国家重大需求和现代高科技需求的结合，注重与我国西部地域特色需求的结合 。自 2000年 以来 ，本学科点的科研成果 先后 获得多项省部级以上奖励。包括：独立完成的电磁固体非线性力学研究项目获教育部自然科学一等奖 1项 (2005)、国家自然科学二等奖 1 项 (2008)；风沙环
6、境力学的部分研究成果获甘肃省科技进步一等奖 1 项 (2006)、国家科技进步二等奖(2007)。超导悬浮动力学研究论文在国际学术期刊发表后， 2008 年获 IEEE 国际 超导委员会授予的最佳贡献论文奖。另一旋转圆盘气动弹性 研究 论文在国际期刊 IJSSD 发表后， 2009 年被该期刊授予 “Best Paper Award”。 2009 年 专著 Mechanics of Wind-blown Sand Movements被 国际知名 的 Springer-Verlag 出版 ，专著电磁固体结构力学获国家科学技术著作出版基金资助由科学出版社出版。 近五年来，本 力学一级 学科点 承担
7、或 主持完成了国家 973 项目一级课题 2项、 国家自然科学基金重点项目 3项、 国家重点基础研究发展规划前期预研项目 1项、科技部国际科技合作计划（专项经费）项目 1 项、 国防基础研究项目 1项、 国家自然科学基金面上基金与青年基金项目 20 余 项、教育部长江学者创新团队研究项目 1 项，其他省部级、横向课题 20 余项。目前正 主持与承担的科研项目包括国家 973项目 一级 课题 1项 、国家创新研究群体项目 1 项、国家科技支撑项目1 项、国家自然科学基金委重大科研仪器研制专项 1项、科技部 ITER国内专项一级课题 1 项、国家自然科学基金重点项目 3 项、 国家自然科学基金面上
8、基金与青年基金项目 10 余 项等，在研经费 达到 3000 余万元。 近五年来，围绕电磁固体力学、风沙环境力学等特色研究领域，发表各类学术论文 300 余 篇，其中 SCI 收录论文 150 余 篇，获授权专利 20余项等。 学科点先后 培养出 3 位院士 (中国工程院院士 刘人怀， 中国科学院院士 郑晓静， 南非科学院院士 孙 博华 )、 3 位国家 杰出青年基金获得者 、 2 位 教育部 长江学者 特聘教授 、 2 位国家创新研究群体学术带头人， 7 位教育部新世纪人才。 1位获 国家 授予的 “做出 有突出贡献的中国博士学位获得者 ”称号 (1991)， 1 篇博士学位论文于 2010
9、 年获全国优秀博士 学位 论文奖。 此外，近些年本力学一级学科点教师个人获得国家和省部级多项，包括： 获省部级优秀教材奖 1 项和全国优秀科技图书二等奖 1 项， 1 人获国家教学名师、 2 人获宝钢教育基金会优秀教师特等奖、 1 人获宝钢教育基金会优秀教师奖、 1 人被教育部聘为长江学者奖励计划特聘教授、 1 人获全国优秀教师称号 、 1 人获霍英东教育基金教学奖 ； 1 人获国务院学位委员会和国家教委联合授予的“做出有突出贡献的中国博士学位获得者”称号， 1 人获首届“中国青年科技奖”， 1 人入选教育部“跨世纪人才培养基金”和人事部等八部位的第一、二层次人选， 3 人入选甘肃省领军人才第
10、一、二层次， 7 人 入选 教育部“新世纪优秀人才支持计划”， 1 人获全国优秀博士学位论文奖及 1 人获提名奖， 2人被甘肃省授予“做出突出贡献的中国博士”称号， 2 人入选甘肃省“跨世纪学科带头人”， 2 人获甘肃省高校青年教师“成才奖”等。 学科与人才培养体系一览表： 二、 学科方向 学科点注重与国家重大需求和现代高科技需求的结合 、 注重与我国西部地域特色需求的结合， 在长期的科学研究中 形成了多个 具有特色的 学科研究 方向。 电磁固体与结构力学 电磁固体力学是以电磁性介质与功能材料为研究对象，研究它们在外界电场、磁场、热场等复杂环境场下的力学特性与力学行为 ， 是随着高新技术的发展
11、需求而形成的一新兴交叉学科 。 本学科自上世纪九十年代初率先在国内开展电磁固体与结构力学领域的研究工作 , 取得的一系列具有实质性进展的研究成果 ， 并获得国内外同行的充分肯定与认可。 针对铁磁材料结构的磁固体力学理论预测结果与典型实验不符合的问题 , 通过广义变分原理的途径建立了磁体力和磁面力的一组表征公式 , 由此构成的铁磁弹性力学理论框架所给出的理论结果与各类典型实验现象定量上吻合良好 , 解决了理论与实验长期不符的问题；针对超磁致伸缩材料 ,从物理机制与非线性函数表征出发 , 建立了一组解析封闭的非线性本构关系 , 由此给出的理论预测结果与实验测量结果十分吻合 , 并从理论上揭示出了变
12、杨氏模量与在饱和阶段出现所谓的“翻转现象” 等基本实验特征 ； 针对高温超导悬浮体振动中心漂移这一典型实验现象 ,通过从超导物理与非线性耦合出发建立了有效的仿真程序 , 定量上揭示了产生这一现象的主要物理原因 , 并系统给出了漂移现象的发生规律。相关的研究成果在国际超导学术期刊上发表后 , 得到电工界学者的高度评价，并于 2008年被 IEEE 超导委员会授予最佳贡献论文奖 (即 Von Duzer Prize), 这是该国际学术组织首次授予中国学者的奖励、也是该国际学术组织唯一授予非电工电子学者的学术奖励。 风沙环境力学 我国西部广大地区地处沙漠（或沙漠化）以及戈壁地带 , 而且 土地 沙漠
13、化 有进一步扩大的趋势 ，这严重制约着西部地区的经济开发与发展，成为我国关注的重大环境研究课题。 在这些 沙漠戈壁地区乃至更广泛地区 ,不同大小的众多沙粒在风力作用下进行颗粒物质的机械运动，构成一种典型的复杂多相流体力学系统。本 学科 方向主要针对颗粒流，多相复杂流展开研究，在风沙多相流运动机制、沙尘释放机制以及沙尘暴发生发展规律等棘手问题的研究方面获得突破。其次，风沙多相流运动系统还是一种具有复杂性诸多特征（如：非线性、统计性、自相似性和自组织与临界性等）的、受到多场耦合影响（如：风场、温度场和因沙粒带电荷形成的风沙电场等）的复杂动力系统，涉及多尺度、随机性、尺度 效应等问题。本学科点已在这
14、些重要研究领域结合国家科技 支撑计划、 973 项目等开展了一些前期性的工作，有关工作已得到学术界，特别是地学界的接受和认可。 智能结构与动力控制 及非线性分析 智能结构和微电机械是近十几年来提出并得以快速发展的新兴研究领域，其在航空、航天、机械和土木工程等领域中有着重要的应用背景，而以电磁材料（诸如压电、压磁、磁致伸缩等）制成的（微）传感器件与致动器件的设计和动力控制系统是该领域的研究重点。随着工程系统日益复杂，将包括各种非线性因素，机、电、磁、热和流等多场耦合因素，边界与结合部效应，微机电系统引起的尺度效应等。本研究方向已在压电智能结构 动力控制、微电机械等力学特性、小波理论的信号识别和控
15、制的理论建模与分析等方面开展了研究，在国内处于领先地位。例如，在国内较早地开展了基于小波理论的求解方法及其在智能结构动力控制中的应用等研究，所建立的小波分析方法成功地解决了求解初、边值问题在区域边界处的跳跃问题，实现了这一最新数学工具在压电智能结构动力控制中的应用，解决了其被控结构变形的实时识别问题并有效避免了信号泄露造成的控制失稳问题 等 。 岩土工程与地质灾害力学 在 西部地区 的 资源开发与基础设施建设等重大工程中，岩土体、湿陷性黄土体、多年冻土体既是工程建筑 物的载体（地基），又是建筑物所依存的基本环境，其稳定性直接关系到 这些特殊地区 工程建筑的可行性、经济合理性及运营安全性。另一方
16、面，人类工程活动对地质环境的改造又促使环境恶化，诱发了诸如山体开裂、滑坡、地面沉降、矿道塌方等一系列地质灾害，其深层次的课题均涉及到灾害形成与演化过程中的力学机制研究。该研究方向 主要 继续立足西部复杂地质灾害，开展一系列具有地区性特色的基础与应用研究，如岩土滑 坡机理、岩体力学本构模型等。由于岩体混合介质的复杂性，建立能够描述非连续介质的力学模型（本构方程和破坏准则）、研究不同结构岩石的动态力学性能、以及开展不同尺度试样的冲击实验方法和土石混合体实验室试验等方面依然有待深入开展研究，并为西北地区的岩体及土质特性、防治滑坡和土遗址保护与加固等提供了力学 基础 理论分析模式与数据。 复杂非线性系
17、统的科学计算 复杂非线性系统的科学计算是伴随着计算机的出现而迅猛发展起来的新兴学科，涉及计算物理学、计算力学、材料科学与环境科学等众多学科的交叉，是运用现代数学理论、方法与计算机技 术解决各类复杂的科学与工程问题。复杂系统的科学计算已成为与理论与实验并列的三大重要科学研究手段。本学科方向主要结合电磁智能材料与结构的多场问题，西部地区风沙、滑坡、泥石流、冻土等自然灾害研究中，所遇到的共性科学问题诸如研究对象的复杂性、多相性，多场共存、耦合和强非线性，系统和外部因素的随机性等，其表现在力学系统理论建模上的困难和计算量浩大，需要建立高效的计算模型和采用高性能计算（如并行计算）手段或方法来进行。本学科
18、自上世纪 90年代起在非线性电 -磁 -热 -力多场耦合定量研究方面已开展了一系列研究，对具有多场耦合 多层面非线性问题建立了有效的定量求解方法（如多场间的非线性迭代算法等），揭示出电磁材料结构在电场、磁场、温度场等复杂环境下的一些耦合特征与行为；并在近些年在风沙、散体颗粒的随机性、非线性与跨尺度数值分析开展了一些深入研究并取得了一系列成绩。 三、主要建设内容 （从学术团队、人才培养、科学研究、学术交流、建设规划和基础条件建设以及服务于甘肃省经济建设的情况等方面论述） 1、学术团队建设 高水平学术团队是学科建设 、科学研究和人才培养 的核心保证。目前由学科带头人周又和教授领衔的 “ 复杂环境与
19、介质相互作用的非线性力学 ” 入选为国家自然科学基金委创新研究群体，这是力学研究群体全国范围内的第九个。该团队先后于 2006 年为 教育部长江学者创新团队 、 2008 入选国家质量工程教学团队。 在新的历史时期和机遇下，团队将继续针对高新技术领域的电磁固体力学与智能控制等问题，以及西部风沙环境的沙漠化过程与滑坡等自然灾害的防治以及揭示这些灾害发生发展过程研究中关注的重大科学问题 展开深入研究 。 （ 1）突出交叉与融合， 体现特色， 鼓励和倡导创新， 在已有多场耦合非线性力学研究成果基础上深入开展团队合作攻关 ；（ 2） 依托兰州大学的“萃英计划”人才引进计划 以 及国家相关人才政策 的支
20、持，引进国内外学术造诣高、科研能力强的学科带头人，保持 学术团队 合理的人才梯度结构和创新活力 ；（ 3）通过科学研究中的合作和创新，积极培养年轻学术骨干，保持团队的在国内外力学研究领域的竞争优势。 2、人才培养 学科点长期注重科学研究与人才培养的密切结合，并且在培养有创新能力和独立研究能力的高水平力学人才上取得 显著成绩。本学科自 1981 年设立博士学位培养点以来，已培养博士 100 余 人。在培养的博士中，一些优秀博士毕业生留在了西部、或留在了本学科点并成为教学和科研一线的领军人物和骨干力量。 作为 我国力学学科在最西部的博士学科点， 存在着 生源来源面窄（绝大部分来源于本校的力学本科生
21、与硕士生）；由于生活条件艰苦，学术带头人在成长后往往流失，而且在吸引优秀国内外年轻人才方面难度很大。面对这些不利因素，本学科点 将积极 采取了一些 有力 措施，同时 在新的历史时期，更多地结合国家需求、结合科学研究和高水平人才培养的规律，深入探索和勇于改革，为高水平的力学专门人才的培养做出新贡献。 （ 1） 探索 将 研究生的 政治思想教育、社会责任感教育、学风教育贯穿于 人才培养全过程 ,引导和培育 学生 树立正确良好的科学研究学风，注重激发 学生 对科学 研究的兴趣与激情；（ 2）在能力培养方面， 致力于 将专业基础知识教育与科学研究同步推进 ；（ 3）积极开拓新的研究领域，使 高层次人才
22、 培养的科学研究保持在学术前沿 ， 并积极结合“国家建设高水平大学公派研究生项目”的实施，努力探索高水平、具有创新性人才培养的新模式 等 。 3、科学研究 围绕特色 学科 方向，进一步针对高新技术领域的电磁固体力学与智能控制等问题，以及西部风沙环境的沙漠化过程与滑坡等自然灾害的防治以及揭示这些灾害发生发展过程研究中关注的重大科学问题开展深入 理论、实验以及大规模数值仿真 研究工作。具体包括： （ 1） 多场 耦 合与 电磁 智能结构 非线性力学研究 。 针对有关 电磁智能材料与结构、 超导磁体设计所遇到的力学课题开展基础研究，具体包括：超导等电磁复合材料结构的电、磁、热、力性能表征；超导特性与
23、其材料结构变形之间相互作用的特征规律；超导等电磁材料结构多场耦合力学的理论框架；超导材料 以及结构 在复杂环境（尤其在低温环境）下的力学实验方法及实现途径 方面的深入研究 。 （ 2） 风沙环境力学的机理研究 。 主要针对西北地区日益严重的风沙运动及其强沙尘暴的产生与发展过程开展近地层的风沙流动、电场、沙尘传输、热对流等物理量的空间分布与时间演化规律及其 他们相互作用的力学理论与实验研究 。 具体包括：沙尘暴发生与发展过程中的局地（即有限空间）野外实时测量与数据处理方法；风沙运动过程中风沙电现象与沙粒带电的关联演化机制；沙尘暴产生的定量条件表征方式及检验方法；风沙运动的风洞基础实验与野外实测结
24、果之间的关联方法 等 。 （ 3） 多场耦合、多尺度关联非线性力学问题的定量分析理论与实验方法。主要针对复杂非线性力学定量与实验方法中的共性问题开展研究，通过解决多场相互作用、随机性、多层面的多重非线性、多尺度相互关联等典型复杂力学系统的定量方法与基本特征量的电磁传感、测量方法及测 量结果的数据处理方法等基础问题 。 具体包括：强非线性系统高精度定量求解及其封闭性的求解途径和方法；多场耦合、跨尺度关联的非线性静力学计算方法及其高性能并行计算程序；非线性随机系统实时测量信号的数据处理方法与可靠性分析 等 。 （ 4） 岩土力学特性研究 。主要进行建立 颗粒碰撞与挤压的基本模型 的研究 ， 以 建立与岩土 体 材料参数 相 耦合的非均匀连续介质的新的岩土体力学模型 ，并针对不同地质环境提出有效的设防措施等。 科学研究 注重与国家重大需求和现代高科技需求的结合，以及注重与我国西部地域特色需求的结合。 4、学术交流 活跃的学术氛围 对学科点的 高水平的科学研究 的促进和 高层次高学历 研究生的培养都具有 极为 重要的作用 与意义 。 本学科点一直重视和积极加强与国内外学术界的合作和交流，营造良好的学术氛围来促进科学研究的开展。 我们将继续坚持这些好的传统，并将结合一些
