第一篇：自然科学学科发展战略调研报告-力学

力学——自然科学学科发展战略调研报告

前 言

力学具有很强的基础性，又有广泛的应用性。力学的基础研究，不断深化和丰富人类对基本自然规律的认识，不断为其他学科的发展提供认识工具。目前，力学正在突破经典的力学概念和范畴，进入一个新的发展阶段。力学的物理内容在深化，力学在与其他学科交缘处迅速发展。力学从认识论的前沿，跨越自身的一些重大问题和学科的新生长点，直到构筑新技术、高技术的根基。形成一个相当宽阔的研究带。

国内外对力学都很重视，学术活动频繁，学术组织林立。美国、日本把力学和材料视为交叉研究领域，俄罗斯把力学当作带头学科，我国则把力学作为七大基础学科之一。

随着冷战的结束，随着我国从社会主义计划经济向社会主义市场经济的重大体制转变，力学又面临着新的挑战和新的机遇，力学需要重新规划自已、发展自己。

力学发展战略研讨工作，侧重于基础学科方面。在国家自然科学基金委员会的统一部署下，于1990年7月在山东威海召开的学科评审组会议上正式开始。会上，确立了战略研究的总体构思，本着学科发展战略调研报告应具有权威性、预见性和可操作性的精神，成立了以中国科学院郑哲敏院士为组长、黄克智院士、周恒院士和中国工程院黄文虎院士为副组长的研究组。国家自然科学基金委员会副主任、中国力学学会理事长、中国科学院王仁院士光临会议，共同商讨。

研究分两个阶段四个方面进行：

第一阶段从1991年开始，由黄克智院士率领，对固体力学进行发展战略研究；由周恒院士率领，对流体力学进行发展战略研究；由黄文虎院士率领，对一般力学进行发展战略研究；由郑哲敏院士率领，对力学的交叉学科进行发展战略研究。

第二阶段从1994年开始，在上述四个方面的研究基础上，由郑哲敏院士主持形成整个力学学科的发展战略报告的总体构想。

第一阶段的工作，是国家自然科学基金委员会的力学发展战略研究组、中国力学学会和中国科学院非线性连续介质力学开放实验室等单位联合组织实施的。

在周恒院士的主持下，于1990年10月和1992年2月召开了两次“非线性流体力学研讨会”，先后有35位专家(人次)参加会议。会上的24个邀请报告，收集在《现代流体力学进展》和《现代流体力学进展》(II)(科学出版社出版)里。

在黄文虎院士的主持下；1993年7月召开了“一般力学(动力学、振动及控制)发展与展望学术讨论会”，由42位专家(人次)提供了25篇专题报告，汇编为《一般力学(动力学、振动和控制)的最新进展》，由科学出版社1994年出版。

在黄克智院士主持下，于1990年11月和1992年12月召开了两次“固体力学发展趋势研讨会”，由36位有关专家分工撰写了综合报告19篇，这些报告汇编为《固体力学发展趋势》，由北京理工大学出版社1994年出版。由朱兆祥等四位教授负责，于1991年8月召开了“材料和结构的不稳定性研讨会”，邀请了16位专家作了学术报告，汇编为《材料和结构的不稳定性》论文集，由科学出版社1994年出版。

郑哲敏院士主持的力学的交叉学科涉及的内容广泛，尽管有关交叉学科的发展战略报告已经成文，如爆炸力学等，但因各学科多从自身的角度论述，而没有统一在一起，形成正式出版物。

第一阶段的学科发展战略研讨工作，通过郑哲敏等四位院士的影响和带动，使力学界相当一部分学术造诣深厚，且在研究第一线工作的专家学者参与研讨，为第二阶段的工作奠定了良好的基础。

第二阶段的工作是从1994年7月在哈尔滨召开的学科评审组会议开始。在那次会议上，首先请了周恒院士、黄文虎院士、杨卫教授和唐立民教授等开始对整个力学学科发展战略报告的正式文稿进行起草，会上周恒院士初步完成了“力学发展的回顾”和“流体力学”部分、杨卫教授初步完成了“固体力学”部分、黄文虎院士初步完成了“一般力学”部分的起草工作等。1995年初，研究组又征集了郑泉水教授关于理性力学的材料，谢和平教授关于岩石力学的材料，伍小 2平教授关于实验力学的材料，大连理工大学关于计算力学的材料等。1995年年底，将上述材料连同原来谈庆明研究员提供的有关爆炸力学的材料，崔季平研究员提供的有关物理力学的材料，柳兆荣教授提供的有关生物力学的材料，徐复和陈允明研究员提供的有关电磁流体力学的材料和李家春研究员提供的有关环境流体力学的材料等，由杨雷高级工程师串在一起，组织打印为“力学学科发展战略调研报告”的初步讨论稿。1996年初，由郑哲敏院士和黄克智院士组织杨卫教授、郑泉水教授、谈庆明研究员、郭文海副研究员等进行初步加工，形成初步的框架。接着召开了研究组全体人员会议，提出了一些原则性的修改意见，并确定由谈庆明研究员为整个报告的统稿人；进行深入细致的进一步加工。之后，郑哲敏院士编写了摘要；又请王仁院士、李家春研究员、朱如曾研究员、陆启韶教授、王文标教授等补充了有关的材料，并按照“调研报告”的出版要求，进行了再加工。在郑哲敏院士的主持下，又召开了几次在京研究组成员会议，进行讨论；并书面征求了京外研究组成员的意见，1996年4月基本定稿。王仁院士首先进行了通篇审读和修改。同年5月送同行专家进行评议，除力学界的同行专家外，还送请数学界、物理界和工程界的专家进行评议。根据同行专家返回的意见，又逐一进行了修改，形成了送专家评审会议的正式书稿。

以王仁院士为组长的评审组于1997年4月17—18日对“调研报告”进行了认真细致的评审。评审组认为研究组“完成了一份高质量的调研报告。该调研报告从科学技术发展历史的角度，阐明了力学在自然科学中的战略地位，以及它对国民经济和社会发展的巨大推动作用。调研报告对国内外力学研究现状和发展趋势作了深入分析和高度的概括。”“调研报告既有学术深度，又有战略高度。所引用的资料准确，对力学学科未来十年的发展机遇作了比较明确的预测，提出了实现战略目标的相应措施。”“结合我国国情，提出了优先发展领域和中近期发展目标，是一项既有重要学术价值又有很好指导意义的研究成果。”

力学学科发展战略调研报告是部分力学工作者在充分调研基础上的集体构思。在此，我们谨对一直关心和支持该项工作的白以龙院士，对曾给予该项工作以支持和帮助的专家和有关单位表示衷心感谢。对书中不足或不当之处，欢迎读者指正。

国家自然科学基金委员会数理科学部

靳征谟

1997年5月

摘 要

本报告指出了力学的科学地位以及它对国民经济和社会发展的紧密作用，论述了力学的战略地位、意义及作用；论述了当前力学发展和研究方法的特点；从四个分支学科方面分析论证了当前国内外力学研究领域的现状和发展趋势，提出了优先发展的领域；结合我国情况建议了中近期的战略目标和应采取的措施。

一、力学学科的战略地位

力的作用与物质的运动是自然界和人类活动中最基本的现象。这正是力学学科研究的对象，从而也奠定了力学在自然科学中的基础地位。力学经过开普勒、伽利略，由牛顿集其大成，成为一门精密的科学。它在定量描述天体动方面起了巨大的作用，并导致了微积分的建立。继而经由欧拉、拉格朗日、哈密顿等将质点系和刚体力学发展成从内容到形式都十分完善的理论体系。与此同时，欧拉、纳维、斯托克斯等建立了描述连续介质变形与运动的弹性力学和流体力学的基本框架。以上这些成就成为精密自然科学发展的典范，极大地推动了数学、天文学和经典物理的进展，至今仍起着重要的作用。在当时，由于受到生产力水平以及实验与计算能力的限制，虽然力学对于工程应用起着基础的作用，然而力学理论的应用价值远远没有得到充分的发挥。

20世纪初是近代力学发展的重要时刻。科学界有识之士，特别是在当时的哥廷根大学(现已改名为格丁根大学)，认识到科学对推动工业发展的巨大潜力，竭力促成与工程的结合。本世纪初，力学取得突破性成就，那就是普朗特的边界层理论，它使虽已有基本框架但实际难以应用的理想流体力学理论取得了应用价值，解释了困惑人们多年的难题。以此为契机，20世纪力学进入了以应用力学为重要标志的蓬勃发展的新阶段。力学研究遍及各种工程和许多自然科学领域，出现了多种新的力学分支学科，对科学和技术的进步、社会经济的发展起了难以估量的促进作用。重要的例子有：有的历史学家已经把20世纪初美国从欧洲引进空气动力学家从事航空科学的研究作为当代社会把现代产业建立在科学基础上的首例；核武器离开了冲击波的理论是难以想象的；力学的理论使人们能在地震多发区建造高层建筑；断裂力学从根本上改变了结构和构件的强度设计和安全评定的概念，大大提高了材料使用的效率；力学家和数学家一起创立了有限元法，各种差分方法，形成了计算力学并促进了计算数学和计算机的发展；流体力 学家和气象学家、海洋学家一起创立了数值天气预报和地球物理流体力学等等。与此同时，力学的理论也有突出的进展：大变形的几何理论业已完善，并在与近代热力学理论结合上有重要进展；力学的基础正在从宏观向细观和微观延伸，从单一的均匀介质向非均匀、多相介质延伸。力学界多年来一直重视非线性问题的研究，其中包括各种分岔，稳定性问题，非线性振动和非线性波问题，开创了奇异摄动法，为非线性科学的创建作出了十分重要的贡献。混沌现象最初来自被简化了的流体力学方程，后来被证明有普遍性，即由非线性确定性方程可以得出几乎是完全随机性的结果。这不仅从根本上改变了人们对牛顿力学的看法，说明经典力学的内涵远未被充分认识，并且也深深影响了人们的自然观。

综上所述，力学学科本世纪取得了巨大的进展，向人们证明它不仅是一门发展中的基础科学，也是一门应用极其广泛的技术科学。实践表明，要使力学蓬勃发展，必须在基础研究上扎得深，同时在应用上与其他学科及工程技术保持十分紧密的联系。

二、力学的发展总趋势

（一）致力于力学界公认的几个基本力学现象与规律的研究

研究这些问题具有普遍和重要的意义，代表着当今力学研究的前沿，其研究进展不仅会加深人们对力学运动规律的认识，包括丰富非线性科学的内容，而且有助于大批实际问题的解决。

概括地说，力学在基本理论方面将着重研究：

１）湍流运动的各种表现与机理以及复杂流场中涡系的生成及演化机理。

２）固体介质的本构、破坏或失效理论。

３）传统连续介质力学的改造，使之能够正确刻划具有非均匀、多相、多尺度、有宏、微、细多层次结构的天然或人造流体与固体的力学性质与变形、破坏和流动的规律。返 回

（二）将继续以应用基础研究为重点，同时大力发展应用力学

相对于工程而言，以往力学界着重于为设计提供概念和方法，着重于研究部 件，着重于研究正问题，较少涉及工艺与制造中的理论问题，较少涉及系统(如整个飞机的气动力、结构、控制系统的耦合)，较少涉及像优化那样的反问题。情况之所以会这样，从根本上说是因为在客观上受计算能力的限制。随着计算能力的提高和新需要的出现以及计算力学的发展，这种情况将会逐步得到改善，使各类研究工作达到良好的有机平衡。还可以预期，力学除了将继续在航空、航天、机械、土木、水利、化工、交通运输等传统领域发挥为之提供基础理论与工具的作用外，也将在生命、材料、能源、环境、高技术领域发挥愈来愈大的作用。

20世纪中，一些以往限于定性描述、推理和做出判断的自然科学领域，逐步实现了定量化，这是所有科学发展的必由之路。数值天气预报，地震科学(早在19世纪)中的弹性波都是成功的例子。由于这些领域牵涉众多的力学现象，所以力学工作者的参与是有益的，甚至是必需的。在地球科学，环境与生态和防灾、减灾工作中这样的问题很多，可以预期力学界将会在这些领域做出自己应有的贡献。

力学界参与天文物理、凝聚态物理、微重力科学等相邻领域的研究工作，也将是有益的。

20世纪，力学界大规模参与生物方面研究，形成了现已得到普遍承认的生物力学，并为促成生物医学工程作为一个独立的工程专业，做出了重要的贡献。2l世纪，生物力学将会有更大的发展，并在生物医学工程领域内产生重要的实际效果。

总之，力学学科的战略地位，要求它更深入地介入到更多的工程和自然科学领域中去。

（三）21世纪国民经济和社会发展对力学提出的新要求

如何解决可持续发展的总问题是世界性问题。这是力学界应该十分重视的问题。我国人口多，人均资源少，经济必须发展，但不能以牺牲生态环境，破坏资源为代价。所以可持续发展对我国来说更为紧迫。解决这个问题要靠科学技术，力学也在其中，而且大有可为，因为不可避免地要同空气、水或其他各式各样的流体的运动(如对流、扩散、减阻)打交道，要同各式各样的固体打交道(譬如说，如何保证结构安全，如何提高切削和成型效率等等)。力学界的目标，不能只限 于解决一个个局部性的问题，一定要瞄准可持续发展这个总目标。这里有一个很好的经验可以借鉴。远在本世纪初，就有一批有识之士和力学家把航空作为一件大有前途的事业来抓。这需要远见与勇气，因为在那时谁也不知道超音速飞机能否实现，声障问题、热障问题能否解决，更不用说今天已经实现的航天飞机，宇宙探测器，土星大气层的探测，以及当今航空航天工业的规模了。可以预见，在可持续发展的目标下，不能只看到由于环保需要所引起的成本上涨，而是应当意识到，它意味着新的科学理论，新的技术，新的产业，新兴工业，以及新的就业机会。力学家把这看做是自己的战略任务，像前辈一样，要有超前的意识，介入的意识，敢于承担风险的意识。这样，力学就站到了它应处的一个重要战略地位上了，沿着二三十年代力学界的前辈所开创的道路继续前进。

三、分支学科

力学学科有许多分支学科，国际上也并无统一的分法。在我国大学的力学或工程力学系中，通常都设一般力学、固体力学和流体力学三个专业。它们是按研究对象分的，一般力学研究的对象是质点系、刚体及离散系统，固体力学和流体力学分别研究有固体变形和流体流动的力学问题。除了以上三门力学分支以外，在一些学校，许多科研机构里，在我国历次学科规划中以及在国外，还有理性力学，岩土力学，地球动力学，空气动力学，高速气体动力学，稀薄气体力学，水动力学，弹性

力学，塑性力学，流变力学，结构力学，板壳力学，爆炸力学，物理力学，化学流体力学，生物力学，地震工程力学，电磁流体力学，等离子体动力学，宇宙气体力学，微重力流体力学，计算力学，实验力学等分支学科。在这份报告里为叙述方便，我们将按研究对象归类，而把力学归纳为一般力学、固体力学、流体力学和力学中的交叉学科四类分支学科，考虑到理性力学研究力学中带有共性的基础问题，我们把它放在一般力学门类中；而最后一门突出了力学与其他学科交叉的特点，虽然这并不表示前三个分支与其他学科就没有交叉；计算力学和实验力学的内容将密切结合上述四类分支学科进行叙述。下面就按这四个分支学科介

（一）一般力学

本节包括一般力学和理性力学两部分的内容。

在我国，一般力学指有限自由度质点系或刚体系的动力学。在一些高等学校又称理论力学(theoretical mechanics)以有别于统称为连续介质力学的固体力学和流体力学。

前面提到过，一般力学的经典理论体系在上个世纪已臻完善。然而一直到本世纪60年代，人们才认识到一般力学中所讨论的长期被认为是典型确定性的牛顿力学经典问题，即使在很少几个自由度以及在非线性条件下，也可以出现完全不可预计的结果，就像掷硬币那样。这就是所谓混沌，一个现在正在进一步研究的领域——非线性科学中的重要组成部分也是一般力学研究的一个新趋势。它的发展扩大了力学研究的领域，丰富了人们对力学运动规律的认识。

对哈密顿系统的数学研究，特别在前苏联，十分深入。其主要成就表现在KAM定理，它也是非线性科学的重要组成部分，对非线性动力学的发展具有重大、深远的影响。

本世纪一般力学的一个重要应用领域曾经是在自动控制方面。这是因为电路系统(网络)和电机等器件与有限自由度力学系统在数学描述上是一致的，因而一般力学的原理和方法可直接用于解决自动控制中的许多重要问题。我国科学家曾是这一领域的开拓者（《工程控制论》，钱学森，1955)。

我国一般力学工作者中的许多人还从事振动问题的研究，包括振动分析，模式识别，振动控制，故障诊断等。目前，一般力学已经超越了传统意义上的有限自由度的问题，而考虑到与柔性结构及与流体耦合在一起的情况了。这已经进入了与连续介质力学交叉的领域，是今后我国一般力学工作者将要进一步开拓的领域。

理性力学是力学中的一个横断的基础分支，它用数学的基本概念和严格的逻辑推理，研究力学中带共性的问题。理性力学在第二次世界大战后的最初20年内，基本上完成了关于连续统经典力学的综合整理和理性重构。60年代以来，理性力学不断发展，用统一的观点和方法研究固体和流体中的力学基础性问题，包括力学与热学、电磁学等耦合的问题，逐渐形成由原始元、基本定律和本构关系三部分组成的热力物质理论。今后的研究重点是和非平衡热力学相结合发展能反映材料内部损伤演化的本构和连续介质力学的框架体系。

（二）固体力学

这里讲的是广义的固体力学。

固体力学是力学的一个重要分支，从事这方面研究工作的人数，在国内外力学界都是最多的。固体力学在20世纪有很大的发展。如果说上个世纪主要限于弹性力学的话，那么这个世纪，其领域有极大的扩展，出现了许多分支学科，这里不一一叙述，只讲一些突出的进展与发展趋势。

塑性力学在本世纪上半叶开始有较大的发展，它使结构力学建立在更为科学的基础上，并使金属的机械加工有了坚实的理论基础。

板壳的弹性理论，随着航空、航天工业的发展，已成为一门新的分支学科。它由线性理论发展成非线性理论，扁壳与圆柱壳的非线性稳定性理论，是这个世纪固体力学重大成就之一。它不仅可直接应用于轻型结构的设计，而且提供了一种新的数学分析手段，缺陷敏感的思想是力学家概念上的一个重大的突破，大大增强了力学家分析问题的能力。

随着橡皮这样材料的出现，力学家面临大变形的问题。于是在本世纪中叶，出现了理性力学，它的一个重要目标是用严格的数学与物理的原理，用普适的方法建立材料的本构关系。这个目标虽然目前尚未达到，但是理性力学已经为材料大变形的理论提供了相当圆满的几何描述。这种普适性的方法也同样适用于流体和流变体。

如果说结构的需求曾是推动固体力学的动力，那么从本世纪上半叶开始，材料研究方面的需求一步步成为主要的动力。航天工业需要高强度材料，但它往往意味着小的韧性，于是材料断裂的问题突出了。为解决这个问题，力学家借鉴于格里菲思(A．A．Griffith)在玻璃方面的工作和弹塑性力学的成就，建立了断裂力学线弹性理论，并在这一基础上进而考虑塑性的影响。这个理论是力学在本世纪的一大成就，其影响难以估量。从此，带裂缝的材料不仅可以使用而且可以判断它的寿命。这对结构强度设计在概念上带来极大的革新，因为传统的设计是基于完美无暇的材料的，而对其寿命只能按纯经验的方法做出估计。有了断裂力学之后，固体力学的分析不但讨论连续变形，也考虑物体的破坏，于是工程师可以更有把握地根据材料的真实情况设计和使用材料。

这样的理论用于有微缺陷的材料(岩石、陶瓷等)，用于大变形，用于不断出现的新的工程材料，如复合材料，用于新出现的微型结构（如电子器件）就出现 10 了更深层次的问题，于是出现了损伤力学这样的提法，出现了用宏、细、微观相结合的研究途径等，深入了解微观和细观层次上物质的性状和演化规律以求阐明宏观的本构特性。这就是当前固体力学(以及物理力学)进一步发展的一个总趋势。

结构力学也始终是固体力学研究的另一个大的课题。随着塑性理论、断裂力学和计算机的发展，力学家为工程师提供了十分有效的方法，那就是现在日趋成熟的计算结构力学或计算固体力学。力学家和数学家一齐提出并完善了有限元法，这个方法已经成为工程师们手中的一个随时可用的法宝来解决过去不可想象的复杂结构的应力和变形分析问题。

力学家先于有限元法，提出了适应性更强的广义变分原理（胡海昌，1954），它使有限元方法有了更广泛的理论依据和更加灵活的手段。

计算结构力学大大扩大了力学解决问题的能力，使之不限于局部的部件，而且能处理整个复杂系统(例如整个建筑物)。现在力学家正在为工程师提供更好的办法，那就是要使所设计的结构达到最优化的程度。这是固体力学研究的另一个重要方面。

固体材料和结构在冲击和动载作用下的响应与静载响应是不同的，粘弹塑性波的传播和引起的破坏是无损检测技术的重要理论基础，研究微、细观缺陷或损伤的演化也是研究断裂的发生、传播以及疲劳寿命的依据，已经引起力学界的重视。

固体力学的上述发展，同时推动了固体地球物理学的发展，例如断裂力学的成果与概念被广泛应用于研究地震发生的机制与地震预报的研究。

除以上提到的广义变分法外，我国力学工作者在固体力学的其他方面也有杰出的贡献，这里特别要指出的是板壳的内禀理论，板壳大挠度的摄动解法，以及薄壳的非线性稳定性理论。

（三）流体力学

概括起来说，流体力学研究液体和气态物质在各种力作用下的动力学现象与规律，以达到可以定量预测的目的。除了最常见的水和空气，远到星系，近到我们体内的血液，都是流体力学研究的对象，它们有共性，都服从质量守恒、动量守恒和能量守恒的原理，多数可用连续介质模型。它们的个性表现在服从各自特 有的本构关系和处于不同的力学环境中。

20世纪流体力学研究的对象都是和突出的自然现象、物质生产、国防和生存环境有关的问题。它把本世纪前抽象而不实用的理论流体力学和实用而过分经验化，因而应用范围过于狭窄的水力学统一起来，建立了一门真正的科学。

在20世纪里，流体力学家提出了边界层理论，解决了流体中物体所受的升力与阻力问题。空气动力学家建立了从亚声速、跨声速到超声速流动的理论、冲击波理论，从而使喷气技术、火箭技术、超声速飞行、宇宙航行得以实现。边界层理论应用于船舰，连同水波理论，解决了船舰的航行阻力问题。在力学原理指导下，发展了先进的风洞和水洞实验技术，先进的测量技术。

流体力学家在N—S方程的基础上，建立了气动力声学的严格理论，其重要应用方面的成就之一是把喷气发动机的噪声水平降低了几个数量级。

上个世纪末发现的湍流现象在本世纪从实验、解析和数值计算三个方面进行了十分深入研究，发现了充分发展了的湍流边界层的对数律，建立了各向同性均匀湍流的统计理论。在雷诺(平均)方程的基础上，发展了半经验的模式理论，被用来解决多种复杂的流动问题，除计算阻力、传热、传质问题之外，还可以应用于湍流场对电磁波和声波的散射。例如用于化学工业中的反应器时，成倍地提高了化工生产

效率。在天文、气象观测以及国防等方面均得到了重要应用。

流体力学的理论应用于大气科学和海洋科学，取得了十分显著的成就，形成了一门新的重要交叉学科——地球物理流体力学(GFD)。

流体力学中奇异摄动法的出现和完善促进了数学的发展。流体力学家在流动稳定性、流场图案多层次演化、水面孤立波方面的研究促成了非线性科学的形成。孤立子理论来源于孤立波，而混沌的发现也始于流体力学的方程。

虽然上面的简述还没有反映所有重要进展的全貌，但已经可以看出，流体力学本世纪的发展是巨大的。从发展趋势看，今后lO至20年，流体力学大体上会沿以下方向发展：

１）在基础理论研究方面，湍流运动的规律将继续是注意的中心。三维流场测量技术，计算机直接数值模拟，理论模型的构筑，包括吸收与混沌运动有关的理论，将会有新的发展，虽然目前还不能指望这个问题能够得到完全令人满意的 12 解决。湍流的应用理论仍会是以模式理论为主。湍流将继续是促进非线性科学发展的一个主要动力。

２）在传统的应用基础研究方面，大体会保持现有的势头，大多数流体力学家将继续在这些领域里工作，并且可以预期计算流体力学将会得到更为广泛的应用，以解决更大范围内的实际问题。这个大领域内存在一批有重要应用价值，而技术不过关，需要深入研究的问题。突出的例子如：超声速流中高效地使燃料与气流混合并实现稳定燃烧，改进现有多相流理论使之更接近于实际等。

３）一些新的领域可能有大的发展，由于社会经济可持续发展的需要，环境流体力学将会是一门更加精深、系统、全面的学科。力学家转入与天文、地学、生命科学交叉的领域的势头会有所增强，并将受到鼓励。

我国流体力学家曾对世界流体力学的发展做出过突出贡献。在空气动力学方面是系统而杰出的。在湍流方面，为模式理论的建立和发展提供了坚实的基础。

（四）力学中的交叉学科

由于生产的需要和科学的发展，力学中出现了许多交叉分支学科，它们是力学与其他学科交叉或力学内部主要分支学科交叉的结果。它们可以被看成是力学中的尖兵、触角，常常是很活跃的一部分，变化快、适应性强，有的会逐步成长，甚至独立出去，像地球物理流体力学和宇宙气体力学已经做的那样，又像生物力学在美国已经衍生出生物医学工程而独立于其他工程学科那样，有的则会再回到力学的主要分支学科中去。它们对推动力学和科学技术的发展，常常会有很好的作用。它们又像是苗圃，应给予精心照料。

物理力学是我国力学家钱学森于1950年提出，而在1956年在中国实现的。提出这一学科后，既被不少人接受，也有不同看法。但对力学工作者来说这个名称很确切，鲜明地说明它要达到的目的，即将物理中最新的研究成果，经过力学家的必要改造，用以解决工程中急需解决而用别的办法却又很难解决的问题。他当时所考虑的直接应用是计算火箭发动机内部的气动力学问题。到今天，在固体力学和固体物

理，以及材料科学方面也提出了同样的要求，提出要宏、细、微观相结合，这正是物理力学的精髓。

爆炸力学既是固体力学与流体力学的结合，又是力学与凝聚态物理、等离子体物理、高压物理、化学的结合。它是国内于60年代提出的，在国内外已产生较大影响，并且还有一批重要问题需要研究和解决。

我们在这份报告里，还根据我国的具体情况和力学今后发展的趋势，列入了生物力学、地球动力学与环境流体力学，它们突出了力学与生命现象、力学与地学相结合以及力学与社会经济持续发展相结合这样的重要趋势。出于类似的原因，我们还列入了电磁流体和等离子体动力学。在我国，这门学科被力学界用于发展宇宙气体力学；高温气动力学和等离子体工艺力学。

四、我国力学的发展与现状、战略目标与措施

（一）我国力学的发展与现状

力既然和人类生活及生产活动密切相关，在我国古代书籍中早就有关于力、内力、构件的承载能力等论述。东汉的郑玄(公元127—200年)对“考工记·弘”的注释中论述了力与变形成正比的关系，比西方胡克的发现早1500年。至于我国在高层建筑(高塔)、拱桥、金属管射击火器（西夏的铜炮）、火箭等方面都是居于当时世界前列的，都很巧妙地应用了力学原理。

解放前和解放初期，我国的力学教学和科研主要附在工程学科，如几个著名大学的土木、机械、航空系；1926年著名力学家冯·卡门曾访问过清华大学，后来介绍他的弟子在南昌为清华研究所建立了风洞（1937年）；茅以升等在结构力学方面已有很深造诣，等等。不过，还没有专门培养力学专业人才的学校和专门研究力学的机构。

新中国成立后不久，我国在中国科学院数学研究所建立了力学研究室，在北京大学建立了数学力学系。1956年成立中国科学院力学研究所，在我国的科学技术发展十二年远景规划中力学被正式列为一级学科，不久又设立了中国力学学会，并相继在高等学校中，设立了数学力学或工程力学系。在多数工业部门相继成立了以力学研究为主的研究所或研究室。

最初展开研究的分支学科为弹性力学、塑性力学、流体力学和一般力学。力学研究所的成立和全国科技发展规划的制订标志着学科建设的一个重要时期，那时相继开展了振动及流固耦合振动、地震工程力学、空气动力学、激波管技术、物理力学、化学流体力学、水动力学、电磁流体和等离子体动力学等分支学科的 14 研究，建立了相应的研究室(组)，并着手建设实验室。同一时期，传统的结构力学与水力学、泥沙动力学得到新的发展，并在中国科学院和一些工业部门成立了岩土力学、渗流力学等研究机构。60年代，又创立了爆炸力学。从此我国的力学学科有了比较完备的学科体系，而且具有我国的特色，特别是物理力学、化学流体力学、爆炸力学在国际上也是最早或较早开展研究的学科。

那时，力学研究的重点主要围绕航天技术，抗震工程，爆炸与抗爆工程，土建与水利建设，并取得一批重要的应用性研究成果。并在国产计算机的基础上发展了计算力学。理论工作的成就主要有胡海昌的广义变分原理，周培源领导的湍流和钱伟长领导的板壳大变形摄动法。

60年代到70年代初国内外的学术交流几乎处于完全停顿状态。国外早形成的断裂力学直到1976年力学学会大力提倡之前，只有极少人熟悉。70年代初，经国外学者引导，我国学者才分手研究星系的结构和其他有关宇宙气体力学的问题、孤立波理论，以及生物力学；并且重新开始探讨本来我国科学家就有重要贡献的奇异摄动法，逐步打破了闭关自守的局面。

1978年全国力学规划是我国力学学科建设的又一个重要的里程碑。力学再次被确认是一级学科，它既是一门基础科学又是一门应用面极广的技术科学，是许多工程技术与一些其他自然科学的基础。过去已提出的分支学科外，一些新的重要的分支被列入规划，其中包括断裂力学、理性力学、流变学、生物力学、计算力学、实验力学、地球构造动力学和地球流体力学等。全国力学规划提出了十四个重点课题，其中第一个和第二个就是材料的强度理论和湍流理论。现在看来，这是十分具有远见的安排，代表了一种先进的思想，符合当代世界力学发展的总趋势，也充分注意到了既要重视基础研究也要重视它的广泛应用，提出了宏细微观相结合的发展道路。这个规划历时一年，动员了几乎全国所有的力量。

从此我国力学学科门类相当齐全，赶上了世界发展的格局。一些新的分支学科得到迅速发展，国际交流增加了，我国学者走上国际舞台。我国在泥沙运动方面的工作是先进的，在计算空气动力学、计算结构力学、实验空气动力学、断裂力学和爆炸力学等研究的某些方面是有特色的。我国在材料力学性质、断裂与损伤研究方面有了较好的开端，在力学与天文、地学、生物结合方面前进了一步，此外力学也进入了一些新的工程应用领域，如海洋工程、环境工程、反应堆工程。

从那时以来，力学界的国内外学术交流也很活跃，并在国际学术机构占有一席之地，在取得上述成就的同时，应该指出，虽然在个别点上，我们的工作不亚于甚至超过国外，但是就总体及影响的深远程度来说，与国际先进水平的差距还不小，对此需要有充分的认识。同样是一级学科，力学得到的重视，远不如其他的一级学科。因此这些年来，物质投入极其有限，有如九牛中之一毛，经费来源既少又没有基本的保证，以至形成目前设备落后无力更新，而且新生力量十分匮乏的状况。力学的领域本来是十分广泛的，可以做出许多有益社会经济发展的贡献；但在我国，由于体制与习惯上的原因，部门之间、专业之间、行业之间壁垒森严，自成体系，互不沟通，已经达到十分严重的地步，严重地约束了力学的发展，研究力量分散，低水平，重复劳动，故步自封的现象比较严重，学术交流很难开展，甚至有些重要而有前途的研究领域，力学家应该参加却又无法介入。这些现象也同样存在于力学界内部。上述种种严重阻碍力学发展的现象应当引起有关领导部门的重视，采取切实措施，妥善解决问题。

（二）战略目标与措施

我们在这里提出近一二十年力学发展的战略目标，目标的提出基于以下考虑。

１）力学将作为一级学科得到全面深入和规模适当的发展，基础研究与具有重大应用前景的应用研究要均衡地得到发展，并将它们列入自然科学基金支持的项目以内。国家已另有安排的项目，如８６３、超级８６３等以及国家自然科学基金委员会以外的国家部门专项支持的力学的应用不列入基金委自身支持的项目。列入的项目要精选，并保证超前性研究项目占有恰当比例，整个安排要符合稳住一头的要求。

所谓“均衡”，指基础研究与应用基础研究投入的恰当比例，在国家自然科学基金委范围内，建议这个比例大体上以4:6为宜。

这里所说的“力学的应用”是指应用目标明确，但方法上已成熟或科学上无新意的工作。

２）基金委的资助仍将分为两类，即面上课题以及重大和重点项目（课题），这里所设的战略目标只涉及后者，而面上的自由选题不受此限制，但其资助原则可供参考。

３）这个战略目标是为整个基金委的，而不是为基金委内哪一个科学部。现在安排的力学研究项目实际属两个科学部分管，因此两个科学部的沟通是前提之一。进一步说，因为当代力学的研究实际上涉及基金委所有科学部，因此，基金委内部相互畅通、联合、协调是必要的前提。在我国现有基础上，充分考虑到我国情况和国际上的趋势，我们认为，中、近期的战略目标应当是：前五年先设立两个重大项目，分别支持湍流(流体力学)和材料变形与损伤的宏、细、微观机理(固体力学、物理力学、材料变形与损伤科学)，后者要侧重发展观察与测量技术和保证试验材料的供应。后五年建议增设另两个重大项目，分别支持生物力学和有关保证社会可持续发展的力学课题。

近、中期内每个五年内要支持不少于30个重点课题。近期可优先考虑：高速空气动力学中的前沿课题；一些有独特现象未得到解释又有很强应用背景的课题，如交叉学科(爆炸力学、岩土力学等)中，有关动态条件下松散或多孔介质变形、破坏与流体渗流的耦合运动规律；固体力学中材料加工与制造中前沿性工艺力学问题的研究；自然与工业灾害中的前沿性力学问题以及能源、环境、交通及大型机械装备中的关键力学问题等。

与此同时，建议成立一个力学史研究组，在三年内，写出近百年力学史，作为向大众宣传力学和为力学界选择中、长期课题的一项先行工作，以利于从根本上扭转力学学科当前所处的困难局面。建议以中国科学院力学研究所非线性连续介质力学开放实验室为依托，设立经常性的学术讨论会，并把力学发展战略纳入讨论内容。这样的讨论会应邀请相邻学科的专家和工业界人士参加。

总之，我们的战略目标是在今后15年左右，使我国力学研究在主要领域内走上国际前沿，其标志不限于论文数量，而在于发现新现象，建立新理论，在于能提供具有尽可能广泛而先进的应用价值的研究成果。

为此，我们认为以下措施是必要的：

１）提高高等学校中力学的教学质量，在条件较好的大学加强高级科研人才的培养。

２）创造条件以增加国际交流，吸收在国外工作的华人或外国人到中国从事合作研究。

３）会同国家有关部门建立研究基地，迅速扭转对力学投入长期不足以致严重影响其发展的局势。这里指的是提供先进的实验条件，高性能的计算机，先进的信息系统，充足的图书期刊与足够好的工作与生活条件。

４）会同力学学会，采取主动措施逐步打通学科间的壁垒，扩大视野，改变力学界比较封闭的局面，进一步走向开放。从长远看力学界不仅要与工业界建立密切关系，而且要更多地介入与参与天、地、生，数理界的项目，扩大合作范围。力学学科的战略地位

力学是研究物质机械运动规律的科学。自然界物质有多种层次，从宇观的宇宙体系、宏观的天体和常规物体，细观的颗粒、纤维、晶体，到微观的分子、原子、基本粒子。通常理解的力学以研究天然的或人工的宏观对象为主。但由于学科的互相渗透，有时也涉及宇观或细观甚至微观各层次中的对象以及有关的规律。机械运动亦即力学运动是物质在时间、空间中的位置变化，它是物质在时间、空间中的位置变化，物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。机械运动并不能脱离其他运动形式独立存在，只是在研究力学问题时突出地考虑机械运动这种形式罢了；如果其他运动形式对机械运动有较大影响，或者需要考虑它们之间的相互作用，便会在力学同其他学科之间形成交叉学科或边缘学科。力是物质间的可以说是力和运动的科学。

1.1 力学发展的回顾

力学的发展始终是和人类的生产活动紧密结合的，3000多年前的墨经上就有简单的杠杆原理。在西方，古希腊的阿基米德对静力学就有了一些系统的论述。这都与当时的生产水平相适应。

17世纪初，欧洲资本主义萌芽，科学挣脱神学的束缚而开始复苏。伽利略是进行系统实验研究的先驱，提出了加速度的概念和惯性原理。开普勒根据天文观测资料总结出行星运动的规律。牛顿继承和发扬了前人的成果，提出了物体运动三定律和万有引力定律。可见，至牛顿时代，力学形成了一门科学，同时推动了微积分的发展，其后，随着欧洲逐步工业化，力学得到了很大的发展。上个世纪，力学已经有了不少分支。例如与水利及城市给排水建设有关的水力学，与建筑、桥梁、道路等有关的材料力学和结构力学，与军事有关的弹道学，以及理论性较强的理想流体力学，分析力学和弹性力学。与此同时，力学成了物理学的重要组成部分，并促进了数学的发展。

力学的大发展开始于本世纪初。最突出的成就是流体力学中边界层理论的提出。上个世纪水力学和理想流体力学得到了很大发展，前者紧密地结合工程实际，但含有不少经验成分； 而后者理论很完美，但不能计算物体在真实流体中运动时所受到的力。德国的普朗特(L.Prandtl)通过实验观察，发现流体的粘性在紧靠物体表面的一薄层中不能忽略，但在离物体稍远处则完全可以忽略。根据这一思想，他提出了边界层理论，圆满地解决了在计算物体所受阻力和升力中所遇到的疑难问题，正是在这个基础上，诞生了现代流体力学。有意思的是这种“边界层”的现象后来发现在很多其他领域中也存在，同样可以应用普朗特的思想解决问题。同时这也促成了应用数学中十分有用的“渐近匹配法”的发展。

力学的飞速发展是伴随着第一次大战后航空工业的发展而进行的。尽管当时几乎所有的大生产部门都依赖于力学理论的指导，但只有航空工业对飞机设计提出的轻、快、安全的高难度要求，才使得航空工业离开了力学寸步难行，从而极大地推动了空气动力学，固体力学中的板、壳理论，结构分析，塑性力学，疲劳理论的发展，而反过来，力学一旦形成一门科学，就会为完善本身学科的要求出发而提出众多基础问题。这些基础研究的储备，又大大缩短了解决实际问题的时间。从低速飞行到高速飞行的发展，就是一个极好的例子，一方面可压缩流体力学的研究是不可压流体力学的自然延伸； 而另一方面，以普朗特、冯·卡门(T.von Karman)、钱学森为代表的应用力学学派开创了一条工程和力学相结合的道路。他们先后提出和围绕“声障”和“热障”问题，展开了系统的研究，奠定了高速空气动力学和气体动力学的理论基础，从而也为超声速飞机、火箭和导弹的研制、设计和制造赋予严密和完整的基础，人们从此进入了喷气技术的时代，形成了今天的大规模的航空、航天产业。航天技术中一系列问题的解决，形成了高温空气动力学、稀薄气体力学、化学流体力学、物理力学以及断裂力学、损伤力学等一大批新兴力学学科。由于这些学科所取得的成就又被进一步广泛地应用于民用工业，促进了民用工业的发展，例如化学流体力学对化工、冶金，断裂力学对机械、交通和建筑等。力学与工程紧密结合的倾向也在其他工程部门的迅速发展中得到反映，如与水利、采矿、高层建筑、金属加工、造船等工业结合，促进了土力学、岩石力学、塑性力学、水动力学等的发展。原子弹聚爆方案和引爆技术的提出归功于流体力学中的冲击波理论与量纲分析的运用。核武器的研制和发展，则与爆炸力学的形成和发展紧密相联。化学工业的迅速发展有赖于非牛顿流、多相流的力学研究，等等。上述情况充分说明力学与工程相结合的超前研究为新产业的形 20 成起着奠基和催生的作用。

20世纪下半叶、航天任务基本实现以后，力学家开始转向新的力学生长点，特别是在天、地、生方面取得丰硕成果。结合天体现象的研究，用磁流体力学研究太阳风的发生和发展规律，用流体力学结合恒星动力学解释星系螺旋结构，用相对论流体力学研究星系的演化等取得了成果。力学家研究了生物的形态和组织，建立了生物力学，从而在定量生理学、临床诊断和检测分析、人工器官的设计和制造等方面取得成就，并业已形成一门新的生物医学工程。力学向地球科学渗透，在板块动力学、构造应力场、地震机制与预报及与之有关的反演等方面取得进展，并进一步推动岩石力学的研究。

以上我们着重谈了力学与生产的关系。现在我们再来看看力学与整个科学的关系。

力学原是物理学的一个分支。物理科学的建立是从力学开始的。在物理科学中，人们曾用纯粹力学理论解释机械运动以外的各种形式的运动，如热、电磁、光、分子和原子内部的运动等。当物理学摆脱了这种机械唯物主义的自然观而获得健康发展时，力学则在工程技术的推动下按自身逻辑进一步演化，逐步从物理学中独立出来。由于各种运动形态往往同时出现，宏观运动与微观运动又有内在联系，力学与物理学存在着特殊的亲缘关系，许多概念、方法和理论都有不少相似之处。力学与数学是整个自然科学中发展得最早的两个学科，他们在发展中始终相互推动，相互促进，这种紧密的联系特别表现在力学理论和微分方程理论的同步发展方面，本世纪内形成的应用数学则在很大程度上是力学和数学结合的交叉学科。应当指出力学有一个重要特点是有别于数学的，它和物理一样，还需要实验作为基础，任何一种力学模型和理论总是源出于实际现象，并在实践和应用中受到检验。力学的发展相对于其他学科有一定的“超前性”，不少在力学中提出的规律、理论和方法，后来发现在其他领域中同样有效。

为说明力学与其他科学的关系，应该提到本世纪在对非线性力学现象中所取得的突出成就，它们对当前非线性科学的兴起起到先驱和核心的作用。例如，经典力学在上个世纪就提出的关于物体运动稳定性的理论，不仅在第二次世界大战中，被引用到自动控制理论中，大大缩短了其理论的形成过程；而且这一理论在当前十分热门的混沌理论中又得到了应用。本世纪初在天体力学中发展起来的摄 21 动法，为近代非线性科学中的分岔理论及各种系统的非线性振动理论提供了分析的手段，而两个世纪前在固体力学中提出的压杆失稳理论，则是分岔现象的第一个科学例子。上个世纪末观察到的水中的孤立波，是非线性科学中孤立子理论的先驱。为此提出的KdV方程，至今仍是孤立子理论的典型方程之一，而孤立子理论推动了光学中相应理论的发展，且成为实现现代光通信技术的关键。60年代由气象学中提出的流体力学问题，开创了混沌学的研究，从根本上改变了经典物理中确定性的观点，也深深地影响了人们的自然观，而被认为是20世纪科学最伟大发现之一。

还应该提一提科学计算的问题，由于大型、复杂建筑物如摩天大楼结构设计的需要，早在计算机出现之前，力学工作者就提出了若干种分析大型、复杂结构物的计算方法。电子计算机的问世，大大促进了这方面的发展，改变了原来的思路。在50年代，即已出现了后来被称为有限元法的思想并迅速被推广到力学的各个分支及其他科学领域。而航空航天技术中流场计算以及原子弹、氢弹引爆过程和爆炸效应的计算需要，又大大促进有限差分法的发展。为了适应复杂结构及流场等大型计算，提出了各种网格划分、分区计算、分裂算子、并行计算等方法。可以毫不夸大地说，力学计算的需要是现代计算科学的最有力的推动力之一。电子计算机出现后的首批重要科学和工程计算中，力学问题占了相当大的比重。

以上我们强调了由于人们能直接感知的只是宏观事物，因此不少科学中的普遍规律（指在各学科中有共性的）往往先在力学现象中被发现和研究，然后渗透到其他学科并得到更大发展。同时我们也应该看到，力学的发展也从其他学科分支中借用或引用了不少成果。例如现代航天技术中的高速高温气流往往伴有复杂的物理、化学过程，不用物理、化学的知识是不行的。近代力学的多种实验手段是建立在近代光学、电子学及计算机等学科的基础上而不断发展的。又如量子力学的发展，大大促进了数学物理方法的发展，力学从中也受益不小。因此，力学工作者也应密切注视其他学科的发展，从中吸取新思想、新理论及新方法。

力学发展的历史充分说明：力学同物理学、数学等学科一样，是一门基础科学，它所阐明的规律带有普遍的性质；力学又是一门技术科学，它是许多工程技术的理论基础，又在广泛的应用过程中不断得到发展。力学既是基础科学又是技术科学这种二重性使力学家感到自豪，他们为沟通人类认识自然和改造自然两个 22 方面作出了贡献。

1.2 我国力学研究的状况

中国的力学家在近代力学的发展中曾经作出过卓越的贡献，作为应用力学学派的代表人物，钱学森对空气动力学的发展起了重要作用，推动了航空、航天技术的发展，他给出了亚声速流动的卡门-钱学森近似，对高速飞行体的表面加热机制提供了流体力学分析，他还提出飞机薄壳结构非线性屈曲失稳的理论，他在火箭与航天领域提出了若干重要概念，如提出并实现了火箭助推起飞装置，提出了火箭旅客飞机、核火箭、喷气式航天飞机等概念的设想。郭永怀和钱学森合作在跨声速流动问题中提出了判断激波是否出现的上临界马赫数的概念。郭永怀又将边界层方法同变形坐标法结合起来形成有名的PLK方法，发展了奇异摄动理论。周培源坚持研究湍流理论这个基础难题达半个世纪之久，奠定了国际上称为“湍流模式理论”的基础，也被誉为“现代湍流数值计算的奠基性工作”。钱伟长提出板壳统一内禀理论，并提出了求解薄板大挠度问题的摄动解法。这里也应提到华裔科学家的贡献。林家翘发展了流体运动稳定性理论，提出湍流相似谱的普遍理论，并且创立星系螺旋结构的密度波理论，促进了星系动力学的发展。冯元桢开创了生物力学，在肌肉的力学性质、微循环理论和肺结构稳定性分析等方面都做了开创性工作，为当前生物医学工程的出现作出卓越贡献。

建国后不久，我国在中国科学院数学所建立了力学研究室，在北京大学建立了数学力学系。1956年成立中国科学院力学研究所，在我国的科学技术发展十二年远景规划中力学被正式列为一级学科，不久又创建了中国力学学会，并相继在高等学校中，设立了数学力学或工程力学系。在多数工业部门成立了以力学研究为主的研究所或研究室。最初展开研究的分支学科为弹性力学、塑性力学、流体力学和一般力学。力学研究所的成立和全国科技发展规划的制订标志着学科建设的一个重要时期，那时相继开展了振动及流固耦合振动、地震工程力学、空气动力学、激波管技术、物理力学、化学流体力学、水动力学、电磁流体和等离子体动力学等分支学科的研究，建立了相应的研究室（组），并着手建设实验室。同一时期，传统的结构力学与水力学、泥沙动力学得到新的发展，并在中国科学 23 院和一些工业部门成立了岩土力学、渗流力学等研究机构。60年代，又创立了爆炸力学。从此我国的力学学科有了比较完备的学科体系，而且具有我国的特色，特别是物理力学、化学流体力学、爆炸力学在国际上也是最早或较早的开展研究的学科。

那时，力学研究的重点主要围绕航天技术、抗震工程、爆炸与抗爆工程、土建与水利建设，并取得一批重要的应用性研究成果。我们在国内自行研制的计算机的基础上发展了计算力学。理论工作的成就主要有钱学森的工程控制论、周培源领导的湍流、钱伟长领导的板壳大变形摄动法和胡海昌的广义变分原理。

本世纪60年代至70年代初，国内、国外的学术交流几乎处于完全停顿状态。国外早已形成的断裂力学直到1976年力学学会大力提倡之前，只有极少人熟悉。70年代初，经国外学者引导，我国学者才着手研究星系的结构和其他有关宇宙气体力学的问题、孤立波理论和生物力学，并重新开始探讨本来我国科学家就有重要贡献的奇异摄动法，逐步打破了闭关自守的局面。

1978年全国力学规划是我国力学学科建设的又一个重要的里程碑。力学再次被确认是一级学科，它既是一门基础科学又是一门应用极广的技术科学，是许多工程技术与一些其他自然科学的基础。除过去已提出的分支学科外，一些新的重要的分支被列入规划，其中包括断裂力学、理性力学、流变学、生物力学、计算力学、实验力学、地球构造动力学、地球流体力学等。全国力学规划提出了14个重点课题，其中第1和第2个就是材料的强度理论和湍流理论。应当说这样的安排代表了当时的先进的思想，后来的实践充分说明它是十分有远见的，符合当代力学发展的总趋势。规划也充分注意到了既要重视基础研究也要重视广泛的应用研究，提出了宏、细、微观相结合的发展道路。这个规划历时一年，动员了几乎全国所有的力量。

从此我国力学学科门类相当齐全，赶上了世界发展的格局。一些新的分支学科得到迅速发展，国际交流增加了，我国新一代的学者走上国际舞台。我国在泥沙运动方面的工作是先进的，在计算空气动力学，计算结构力学，实验空气动力学，断裂力学，爆炸力学等研究的某些方面是有特色的。我国在材料力学性质，断裂与损伤研究方面有了较好的开端，在力学与天文，地学，生物结合方面都有所前进，此外力学也进入了一些新的工作应用领域，如海洋工程，环境工程，反 24 应堆工程。

从那时以来，力学界的国内外学术交流变得很活跃，在国际学术机构占有一席之地，在取得上述成就的同时，应该指出，虽然在个别点上，我们的工作不亚于甚至超过国外，但是就总体及影响的深远程度来说，与国际先进水平的差距还不小，对此需要有充分的认识。同样是一级学科，力学得到的重视不如其他的一级学科。这些年来，物质投入不足，新生力量匮乏，严重约束了力学的发展，造成力量难于集中、高水平成果较少，学科间的交流不畅，这些严重阻碍力学发展的因素应当引起重视。

1.3 力学发展的趋势和重要方向

从前面对力学发展过程的回顾可以清楚地看到，力学是随着人类认识自然现象和解决工程技术问题的需要而发展起来的；力学又的确对认识自然和解决工程技术问题起着极为重要甚至是关键的作用。

当前，人类面临一系列重大问题需要解决，其中有些问题对于我国说来更显紧迫，诸如：粮食不足，水、土资源短缺，生态环境破坏严重，能源短缺、利用效率低，交通运输紧张，气象和地震等自然灾害的预报及防治等，继续不断提出新的力学问题，有赖于力学的新发展去解决。在许多重要高技术领域与国际先进水平差距日益增大，同样需要力学界作出努力。

我国人均耕地面积较小，水源不足，水土流失严重，工业发展不注意生态环境的保护，这方面存在众多力学问题要求解决。影响农作物的生长的一个关键因素是体液的输送，阐明水自根到叶而糖份从叶到全身的输运机制，及各部分在生长各阶段对液体的需要，对内因和外因各参数进行优化和调节，可以达到消耗最少而收获最多的目的。需要把植物和它生长的环境，即土壤、空气和阳光看作一个系统，统一研究这一系统的质量和能量的转换和传输，有助于改善区域种植的管理和发展。要加强对水源、土壤和空气中污染物质输运及对污染源控制的规律的研究。要研究植物在一般和特殊环境下的强度。如果我们能作好以上几项研究，可以设想在不久的将来我们将会有一个更为经济、健康的绿色产业(包括绿色农业和绿色工业)和生态环境，既提供我们足够的农产品，也为我们创造一个卫生 25 和优美的生存环境。

解决能源危机的根本途径是寻求和开发干净的再生能源，并应千方百计地降低能耗，包括可控热核反应、太阳能、地热、生物质能、风能、潮汐能等。在煤的清洁燃烧和利用，可控热核反应作为未来能源的工业化等主要领域里，力学特别是流体力学可以大有作为。开发太阳能和地热的一个关键是提高集热、隔热材料性能和循环系统的传热、传质性能，研究生物发酵，气化中的反应、扩散及气化过程是加速实现开发生物质能的中心课题，建筑行业中需要高效的保温材料和传热系统，其中也存在诸多力学问题。

近年来，复合材料(包括陶瓷、聚合物和金属)、纳米材料、功能材料等新型工程材料不断被开发出来。材料的合成和制备或材料的变形、破坏、寿命等性能涉及众多的宏观与细观的力学过程及其与热学，甚至还与电学过程相结合的研究课题，这里需要力学界提出创新的概念，以最终达到设计新型优质材料并且提出新的加工制造方案。

交通运输是阻碍我国经济高速发展的一大“瓶颈”，为在短期内赶上发达国家的水平，急需研制和建设大型超声速客机、高速列车、新型船舰及水面效应飞行器、高速公路、大型桥梁和隧道等。这些大型工程中存在一系列流体力学、固体力学及流固耦合的问题，需要新构思和新途径，提出科学和优化的设计和制作方案。

我国地域辽阔，每年自然灾害频发，为了改进天气预报，了解地震发生机制，掌握泥沙和风沙迁移、土壤侵蚀以及泥石流和滑坡等的规律，需要针对气象与地学特点，推动力学与大气和海洋科学以及与地学的进一步结合，构筑新的模型和理论。

力学与高技术的发展始终紧密相连，过去力学研究在发展以两弹为代表的尖端技术中发挥了极其重要的作用。当前，在发展高性能飞机、高能束流武器、动能武器、微重力科学技术、微型机械、超声速燃烧技术、空间垃圾的防治等，力学仍要发挥举足轻重的作用。

随着科学与社会的飞速进步，各国政府均把提高人民健康和生活质量提到前所未有的高度，在执行这一光荣的历史使命中，发展生物力学具有重要的意义。一方面这关系到前面谈到的兴建绿色产业和创造卫生而优美的生存环境；另一方 26 面，可以直接服务于生物医学工程，为人类健康做出贡献。

力学是一门基础学科，在学科的发展中提出了一系列具有根本性和共性的问题。这些问题的研究和解决不只是为了解决当前局部的工程技术问题，而是为了更全面彻底地解决众多工程技术和自然科学中的根本问题，而且必将为推动科学技术全面发展创造条件。众所周知，最突出和最普遍的两大基础难题是湍流机制以及固体的本构关系和破坏机制。

绝大多数的流动取湍流的形态，目前计算这类问题都带有经验的成分，方法带有局限性和盲目性而缺乏预测能力，因为湍流直接关系到航空、航天、水运、天气预报、海流预报、化学反应器、水利、环境以至天体和宇宙中的流动等等众多领域，湍流研究的任何进展都有全局意义，都会在广阔范围内得到好处。近年来围绕实验中发现的相干结构展开了理论研究，直接数值模拟也有很大的进展。确定性问题中混沌现象的发现和研究给人们带来新的启迪，有可能从探讨时空混沌的演化的角度推动湍流研究的进展。

固体材料的实际强度和目前的理论强度相差一至二个数量级。这个矛盾曾推动位错、裂纹等重要物理、力学理论的建立，然而至今这个根本矛盾依然存在。需要应用宏、细观相结合的方法研究变形局部化、损伤乃至断裂的演化机制，进一步的问题是如何将不同性能和功能的材料配置在一起，形成多种物理和力学性能和功能的优化组合，促成材料设计科学的形成与发展。同时，研究材料加工工艺过程中的力学机理，逐步达到运用计算机精密控制材料制备和构件精细加工制作的目的。

一般力学中的重要基础问题是非线性动力系统理论，它是目前方兴未艾的非线性科学的重要组成部分，在分析运动稳定性、分岔、非线性振动、混沌等方面对整个力学的发展以及其他很多学科的发展产生影响，也会推动复杂的运动机械系统、控制系统及机器人技术等的进步。

学科的交叉与渗透对科学和技术的推动起巨大的作用，如物理力学说明极端条件下的材料性质及新材料设计原则；等离子体力学指导托卡马克及说明天体现象；爆炸力学除了揭示材料和结构的动态变形和破坏规律，一个新方向是研究松散或多孔介质的动态变形破坏和流动耦合的运动规律。展望21世纪，这种学科的交叉必将进一步加强。这里特别要强调注意发展三个交叉领域，它们是力学与 27 生命科学的交叉、力学与地学的交叉以及物理力学，我们认为这三个方面将在21世纪有重要发展和重大影响。

力学与地学结合的研究重点是：①地球动力学，中心问题有：板块运动的驱动力来源，地幔对流理论，地震机制；②环境与灾害力学，包括污染物的运移、气象灾害、地质灾害的发生机制和预报；③土岩的变形、流动和破坏规律。

力学与生命科学结合的研究热点是，应力与细胞生长规律、微循环的规律、植物体液的输运规律等。

力学与物理学的结合要重点研究极端条件下材料的性质，固体非平衡/不可逆热力学理论，以及从细观层次(原子键、位错、空位等)的动力学出发解释材料的塑性和断裂行为。

今天，人们已经充分地认识到力学问题的解决必须通过实验、分析、数值模拟三位一体的研究途径，需要巧妙设计的实验，需要精细的测量手段，需要充分利用计算机来控制实验及测量以及进行数据处理、演算和数值模拟，而贯彻始终的则是进行去粗取精、去伪存真的理论分析工作。应该提倡利用计算机进行经济和有效的模拟实验，研究和开发结构的优化和控制程序，以及进行反问题的探索。要注意不失时机地针对几类大型力学问题及其物理本质，发展各类数学模型(包括离散模型)，研究相应配套的并行算法及并行计算机，这将大大提高计算的能力和效率。因而，计算力学和实验力学作为分支学科的出现和发展也正反映了上述需要，实际上它们也已经与力学中其他各个分支学科紧密地融合在一起而成为其不可分割的重要组成部分。力学学科发展现状与趋势

力学学科有许多分支学科，国际上并无统一的分法。在我国大学的力学或工程力学系中，通常都设一般力学、固体力学和流体力学三个专业，它们是按研究对象划分的。一般力学研究的对象是质点系、刚体及离散系统，固体力学和流体力学分别研究有固体变形和流体流动的力学问题。除了以上三门力学分支以外，在一些学校、许多科研机构里，在我国历次学科规划中以及在国外，还有理性力学、岩土力学、地球动力学、空气动力学、高速气体动力学、稀薄气体力学、水动力学、弹性力学、塑性力学、结构力学、板壳力学、爆炸力学、物理力学、化学流体力学、生物力学、地震工程力学、电磁流体力学、等离子体动力学、宇宙气体力学、微重力流体力学、计算力学、实验力学等分支学科。在这份报告里为叙述方便，我们将力学归纳为一般力学、固体力学、流体力学以及力学中的交叉学科四类分支学科，考虑到理性力学研究力学中带有共性的基础问题，我们把它放在一般力学门类中；而最后一类突出了力学与其他学科交叉的特点，虽然这并不表示前三分支与其他学科就没有交叉。计算力学和实验力学的发展是和以上四类分支学科的发展紧密融合在一起的，其内容将分别结合以上四类分支学科进行讨论。下面就按这四类分支学科讨论当代力学的发展趋势。

2.1 一般力学

本节讨论一般力学和理性力学两部分的内容，它们都是力学中具有基础性质的分支学科.2.1.1 一般力学 2.1.2 理性力学

一般力学是力学学科的一个分支。一般力学研究牛顿力学的一般原理和宏观离散系统的力学现象，国际上往往将一般力学的内容概括为“动力学、振动与控制”。随着科技的发展，研究范围从离散系统动力学扩展到陀螺力学、振动理论、运动稳定性理论、控制理论、机器人动力学等等；近年来又扩展到复杂系统的动力学、振动与控制及非线性系统的分岔、混沌、突变和孤立子等。不少连续介质力学问题可以经过离散化而变成有限自由度系统的问题来求解，因而一般力学中的原则和方法也往往适用于连续介质力学。

它的研究对象可分为三个层次：

１）有限自由度系统的动力学、振动与控制；

２）复杂多体系统，即包含多刚体、多柔体、充液腔体的多体系统耦合的动力学、振动与控制；

３）复杂大系统，即包含有光机电计算机控制与信息智能控制以至包含生物体的大系统的动力学、振动与控制。这是对自然对象（如天体、生物体），以及对工程对象（如机械、航天航空飞行器、船舰、车辆、机器人等）的运动规律的抽象，其特点是多学科的交叉和各分系统间的强耦合和强非线性，其动力学行为十分复杂.一般力学是一门基础性学科，同时又具有很强的、直接的自然科学和工程技术应用的背景，在近代科技发展中占有重要的地位.（1）发展的现状与趋势

（2）建议中近期着重研究的领域(1)发展现状与趋势

回顾历史，可以说近代力学和近代科学技术的奠基性学科发展是从一般力学开始的。一般力学发源于天体运动的研究，17世纪牛顿力学建立，其后拉格朗日(J.L.Lagrange)，哈密顿(W.R.Hamilton)等人建立的分析力学达到比较完美的境界，对物理学、数学的发展都起到过巨大的推动作用，它的理论和方法是物理学以及力学中其他学科分支发展的基础。自产业革命以来，在工业技术的发展中，一般力学也曾大显身手，至今也还是工业技术和工程设计的基础之一.一般来说，学科发展有两个动力。一是由于学科自身发展规律的推动。例如现代数学的发展和计算手段的完善，推动了混沌等现象及其规律的发现。一个新的发现，往往可以开辟一个崭新的领域。二是由于工程实际和科学技术发展需求的牵引。高新科技产业和各种大型工程建设中对一般力学提出了越来越多的迫切的需要。例如航天器的高精度要求，高速列车的平顺性和稳定性，高速旋转机械轴系的稳定性等等。可以说，近代一般力学正面临着一个蓬勃发展的新时期，呈现出旺盛的生命力。

近代科学的发展是多学科的交叉和融合。现代数学的成就为一般力学的发展提供了强有力的手段；电子计算机的飞速发展使一般力学获得极为丰富的新成 30 果；人工智能理论的发展为一般力学提供许多新的方法；当代物理学，测试技术和通信科学为一般力学提供了更为精细的实验手段。

一般力学作为基础学科，它的成就往往可对其他学科产生重要、深远的影响。例如，运动稳定性理论是一般力学的重要分支，是100年前由李雅普诺夫(A.M.Lyapunov)的工作所奠基的，其后由于航天、航空、武器系统、控制理论发展的推动，获得了极大的发展，现今其触角已深入到工程技术、自然科学以至社会、经济、生态、管理诸多领域，它的理论和方法，可说已成为耗散结构论、协同论、突变论等横断学科发展的基础.一般力学（动力学、振动及控制）包含着丰富的研究内容，在基础研究方面，重要的研究领域有：非线性动力学，复杂多体系统动力学，振动理论，控制理论，运动稳定性理论，随机振动，以及近代分析力学等；在面向工程实际，适应经济建设发展的需求方面，则以振动问题最为突出，包括复杂系统的模态分析和实验，碰撞、冲击与噪声，振动的优化与控制，以及振动分析的各种反问题等。当然一般力学研究的重要课题远不止此，上述列举仅是为了叙述方便，还有许多很有意义的领域，例如陀螺力学、机器人学、飞行力学等，不一一列举。下面分六个方面较详细地论述一般力学国内外发展现状与趋势。

1）非线性动力学

2）运动稳定性

3）柔性多体系统动力学

4）随机振动

5）近代分析力学

6）对以振动为主的生产实践中迫切课题的应用研究

1)非线性动力学

非线性动力学研究非线性力学系统各种运动状态的定量和定性规律，尤其是运动模式和演化行为。目前，非线性动力学已从经典的以摄动法和渐近分析的方法为基础的弱非线性、弱耦合系统的研究阶段，进入到近代的更深入地研究系统的复杂行为的阶段。对有限维系统来说，研究的中心问题是分岔和混沌。

分岔是指非线性系统的定性行为随着参数变化而发生质变的现象。分岔研究不仅能揭示系统不同状态之间的联系和转化，而且是研究失稳和混沌产生的机理 31 和条件的重要途径之一。近年来国内外学者进行了大量的研究，提出了多种研究分岔的理论和方法，如奇异性方法、庞加莱-伯克霍夫(Poincare-Birkhoff)范式方法、幂级数法、摄动法、次谐梅利尼科夫(Melnikov)函数法、后继函数法和Shilnikov法等。由于非线性问题的复杂性，理论分析有很大难度，因此数值计算和模拟手段对分岔研究有重要意义。当前值得关注的课题有：多自由度系统分岔问题、高阶退化系统的高余维分岔问题、对称性破缺分岔、随机系统的分岔、非自洽系统和高余维退化系统的范式理论等。

混沌是本世纪提出的重要的科学概念之一。确定性非线性动力学系统中对初值极为敏感的，貌似随机的运动称为混沌。它不同于无序、紊乱或噪声，具有某种自相似结构。它起源于非线性相互作用，因而普遍地存在着。对混沌的认识使人们对非线性动力学系统的长期演化行为的研究，进入到一个前所未知的世界，把经典力学体系的动力学推进到一个新的阶段，并大大地丰富了确定性、随机性和统计规律性及其相互关系的研究内容。在上世纪末，混沌研究的先驱庞加莱首先从几何和拓扑学观点对天体力学问题进行了定性的研究，已经对与混沌有关的个别概念，如同宿性有所认识，他的思想和方法对后来的研究有着深远的影响。本世纪60年代以来，在计算机技术充分发展的推动下，国外的混沌研究，以洛伦茨(Lorenz)吸引子、费根鲍姆(Fei-genbaum)普适常数、KAM定理、阿诺德(Arnold)扩散、斯梅尔(Smale)马蹄理论为标志，取得了重大的突破。国内的学者也取得了一系列成果。当前混沌理论研究主要在以下五个方面展开：

①产生混沌的机理和途径。从规则运动通向混沌的道路多种多样，至今人们知道了倍周期分岔、准周期分岔、间歇过渡（阵发混沌）和KAM环面破裂等四条典型的通向混沌的道路，此外还会有其他可能的道路。

②混沌的判据和统计特性。判断或预告混沌出现的方法有多种多样，其中许多利用了混沌的统计特性。已提出的方法有相轨迹法、谱分析方法、庞加莱映射方法、李雅普诺夫指数方法、测度熵方法、分维计算法、胞映射法、符号动力系统法等。还须对混沌的统计特性进行深入研究，对上述各种方法之间的关系建立严格的理论并寻求判别混沌的新方法。

③奇怪吸引子和吸引域的几何结构。吸引子是耗散系统运动的特征。耗散系统的混沌存在具有分形结构的奇怪吸引子。吸引子及吸引域边界的测度和分维数 32 尚缺乏严格的理论和完备的研究。

④各类系统中混沌现象的深入研究。包括哈密顿系统、非完整力学系统和无穷维非线性动力系统。后者涉及斑图动力学和时空混沌。

⑤混沌的控制和工程应用。在非线性动力学的发展历程中，现代数学和计算的理论与方法起着十分重要的作用。非线性动力学在许多科学技术问题中有着广阔的应用前景，例如近代物理、生物化学、材料科学、分子生物学、能源技术、机械装备、航空航天、天气预报、地震预报等领域都有大量的非线性力学问题需要解决。因此进一步开展非线性力学问题和工程应用研究，对科学技术和国民经济发展都有重大意义。

2)运动稳定性

当前运动稳定性研究最活跃的几个方面是：力学系统的稳定性，控制系统的稳定性，大系统的稳定性，鲁棒稳定性，分布参数系统稳定性，以及李雅普诺夫函数的构造等。研究的趋势是由简单到复杂，由小到大，由局部到全局，由确定到不确定，由单一到分岔和混沌。

力学系统的运动稳定性理论，对线性定常系统已经比较成熟，而对于非定常(时变)系统还有不少难点，另外对于如何应用于解决工程实际问题则还有大量工作要做；对非线性系统，则难度较大，并且与分岔、混沌密切相关。充液分布参数系统通常有两个研究方向：即，充液自旋系统稳定性和晃动动力学与控制；而对于充液腔体的运动稳定性问题，自从鲁面采夫(V.V.Rumyantsev)于50年代前后用李雅普诺夫函数进行研究以来，已取得很大进展。我国学者在这方面做了许多工作，将充液系统视为无限维哈密顿系统，应用约化理论得到哈密顿结构，应用能量卡西米尔方法分析了充液系统的运动稳定性。最近又发展成为能量动量方法。当前对微重力状态下大幅晃动动力学与稳定性的研究也取得了一定的进展，并在航空航天科技中得到重要应用。在多体碰撞振动系统稳定性方面，我国学者也取得了成果。

关于控制系统的输入输出稳定性，当前的热点有大系统的稳定性和不确定系统的稳定性等。对规模庞大，结构复杂，功能众多，通常由多个互相耦合的子系统组成的大系统，一般采用分解集结法。在子系统是渐近稳定的条件下，寻求使大系统稳定的内联项需要满足的条件。可以构造矢量李雅普诺夫函数，或是对标 33 量李雅普诺夫函数加权求和。大系统的另一控制策略是递阶控制。

不确定系统的稳定性，是研究外加干扰力或系统参数变化引起的扰动对运动状态的影响，即实用稳定性，或称鲁棒稳定性。任何实际系统都具有无法避免的各种不确定性，因而可以说，一个实际系统能够运行的基本条件是它的稳定性，而且还有它的鲁棒稳定性。鲁棒稳定性的问题已经有多年的研究，提出了多种方法，如基于系统奇异值的方法，H∞的优化设计方法等等。1978年苏联数学家哈里托诺夫(Kharitonov)发表了关于区间多项式的四顶点定理的论文，1982年开始引入控制领域，是控制系统鲁棒稳定性理论发展的一个创新。

3)柔性多体系统动力学

柔性多体系统动力学的研究近年来受到很大的关注，它是多刚体系统动力学的自然延伸。赫斯敦(R.L.Huston)认为：“多体动力学是目前应用最活跃的领域之一”，“其中最感兴趣的是将柔性效应并入动力学控制方程之中”。它之所以受到重视，一方面是由于它对机械、车辆、军械、机器人、航空、航天等工程领域有重要的实用价值，另一方面，在理论和学术上也很有意义。其中受关注的问题有：

① 刚体运动与柔性变形的耦合；

② 由大变形引起的几何非线性效应；

③ 运动方程数值解中的“刚性方程”的数值稳定性问题；

④ 柔性机械臂的动力学与控制；

⑤ 柔性机械臂的逆动力学；

⑥ 柔性多体系统的整体姿态稳定性问题；等等.以上问题有待运用新的数学方法加以解决。

4)随机振动

随机振动作为力学的一个分支，主要研究动力学系统在随机性激励（包括外激和参激）下的响应特性。随机振动是50年代初适应航空航天工程的需要而发展起来的，现今其应用已遍及航空与航天工程、船舶与海洋工程、车辆工程、桥梁与建筑工程、核反应堆工程等领域，并已成为有关工程中可靠性设计的不可缺少的理论基础。

由于工程设计需要的推动，随机振动理论和方法也得到了很大的发展。常参数线性系统在平稳随机激励和调制型非平稳随机激励下的频域和时域方法都已比较成熟。对于非线性系统与参数激励系统，当今唯一可用来求精确解的方法是扩散过程方法，它归结为求解相应的FPK（福克、普朗克、柯尔莫哥洛夫）方程，它只有对一些特殊的一阶非线性系统才能得到精确解。针对FPK方程难以求得精确解的局限性，人们发展了一系列FPK方程的近似解法与数值解法，包括特征函数法，有限元法，有限差分法，随机步行法，以及路径积分法等。

鉴于非线性系统与参数激励系统在求精确解时遇到的困难，人们不得不发展了许多近似方法，代表性的有随机平均法，矩法，泛函级数法与等效线性化法等。

等效线性化法仍是工程中应用最广泛的一种方法，是目前处理多由度非线性系统随机响应与可靠性的最为简单可行的办法，也是最近两次国际理论与应用力学联合会（IUTAM）关于非线性随机力学的热门话题之一。虽然它在70年代末已趋成熟，此后仍有不少新的发展，如加权等效线性化法，高阶等效线性化法等。等效线性化与统计线性化在一些文献中被看成是两种不同的方法。

随机振动分析目的之一是为系统的可靠性估计提供必要的信息，包括首次超限估计和疲劳损伤估计，还有许多困难的问题有待解决。

5)近代分析力学

分析力学是一般力学的理论基础。以力学变分原理为依据，用数学分析的方法，研究力学系统运动的特性，其基本内容是拉格朗日力学和哈密顿力学以及近代的发展。一般力学以至整个应用力学各个领域的发展都可以在分析力学的研究中找到它们的根源。分析力学是经典物理的基石之一，同时和数学理论的发展紧密相联系。近代分析力学的研究正在把动力学理论推进到新的阶段，对物理学、数学以及整个力学有着深远的科学意义，以下一些课题正受到关注：

① 约束是分析力学最为重要的概念之一。对约束的各种情况和各种形式，建立它的力学理论、数学理论并研究它和系统动力学的关系。

② 力学系统的对称性、守恒性与积分流形的研究。

③ 应用现代数学理论，发展“几何动力学”理论。这种发展有可能为非线性动力学、稳定性理论、计算动力学奠定坚实的理论基础。

④ 无限维分布参数系统动力学和其离散化有限维系统动力学之间的关系和过渡的严格理论。

6)对以振动为主的生产实际中迫切课题的应用基础研究

一般力学（动力学、振动及控制）研究，一方面要按照学科发展的规律，开展基础研究；另一方面也要面向工程实际，参与解决生产实际中的问题，并且从生产实际中提出课题，反过来促进学科的发展。当前我国许多工程项目和产品的设计，正面临着从静态设计向动态设计的转变，因此工程实际中提出的迫切课题多数属于与振动有关的问题。可以对下面这些课题考虑工程实际的背景开展应用基础研究：

① 复杂结构的振动模态分析及试验技术，包括：复杂结构的建模及振动分析方法；振动参数识别的频域方法和时域方法及结构修改；结构的动态优化设计；复杂结构的振动分析软件；复杂结构振动的试验技术等。

② 自激振动非线性振动中的“极限环”，是自激振动的理论基础。有各种自激振动的研究课题，如：轴系油膜振荡及气流振荡，压气机喘振，机翼颤振，火箭POGO振动，汽车前轮摆振，输电线晃动，结构动力失稳等。

③ 各种耦合振动问题，如固-液-控制系统的液体晃动问题；机械电磁耦合系统的振动；气动热弹性控制耦合问题。

④ 振动控制，包括：振动的被动控制；振动的主动控制；柔性机械臂振动控制的逆动力学方法等。

⑤动力学反问题，包括：振动系统参数识别；特征值反问题；微分方程反问题方法在振动系统中的应用；结构振动故障诊断技术等。（2）建议中近期着重研究的领域

1）发展需求

2）发展战略

3）中近期建议着重研究的领域

1)发展需求.在一般力学的基础理论方面，随着近代数学和计算手段的高速发展，人们对一般力学所研究的现象和规律，以及所利用的方法和手段有了很大的扩展，开拓了新的领域，提到了新的高度。伴随当代在非线性动力学方面取得的辉煌成就，36 振动理论、控制理论、运动稳定性、多柔性体系统动力学等各个领域都取得了重要成果，同时也展示了广大的未被认识的研究内容，有待开拓和发展。

一般力学的工程应用方面，工程实际向一般力学提出了迫切的课题，是发展学科的强大推动力。我国的“863”高科技计划和载人航天计划向我国一般力学工作者提出了大量的研究课题。航天技术面对着诸如高速、高温、高压、高真空、深冷、微重力、高过载、高强度、光压、强辐射等极端状态，从而要求解决一系列前所未遇到的科学、技术问题。例如大型复杂系统是我们所面对的航天器和运载火箭的主要特点。航天器和运载火箭一般由多个刚体和柔性体组成，对它的研究推动了多体系统动力学理论和方法的发展。如果考虑到飞行器上带有多个液体贮箱，贮箱壁带有柔性，又在微重力环境下工作，再考虑到电池阵板和天线的展开，机械臂的运动，燃料的消耗，液体的晃动，飞轮等控制元件的影响，那么我们面对的是一个时变的、流固耦合的、非线性的多柔性体系统，给一般力学提出了复杂的课题。

在工农业生产中，更存在大量的科技问题，迫切需要一般力学来解决。例如：困扰机械产品的振动问题、噪声问题、精度问题、可靠性问题等等，是大至大型汽轮发电机组，小至录音机电机，以及汽车、风扇、洗衣机、电冰箱压缩机等等，无处不遇到的问题。以汽轮发电机组为例，可以列举迫切需要深入研究和解决的问题有：各种自激振动问题；转子动平衡问题；叶片及叶片组、轮盘耦合系统的动态优化设计问题及失谐叶片模态局部化问题；基础轴承转子耦合系统分析；振动的被动控制及主动控制；高速旋转机械振动故障诊断理论及方法研究，等等。其他还可列举高速汽车的操纵性和稳定性，高速列车的平顺性、稳定性及振动控制问题，舰船的航行稳定性，高耸建筑的抗震设计及振动主动控制，电力设备中的机电耦合振动，充液管道系统的振动，石油勘探中的地层参数反演方法和井下力学，以及机械制造中的各种振动问题等等。一般力学研究也要适应生产实际的迫切需求，面向工程实际，解决生产难题；同时凭借工程实际的推动力，反过来促进一般力学学科本身的向前发展。

2)发展战略.一般力学（动力学、振动与控制）作为一门重要的基础性学科和在现代工程建设中有重要影响的应用基础性学科，在我国有较好的基础。拥有一支较强的科 37 技队伍，在非线性振动和非线性动力学理论、复杂多体系统动力学、运动稳定性理论、分析力学，以及振动理论及其工程应用等许多方面，都已做出了有价值的成果，有的在国际上有一定的影响。该学科的发展一般不需要庞大而耗巨资的试验基地。因此，一般力学（动力学、振动与控制）是应该也是可以得到优先发展的重点学科之一。

发展目标是：第一，非线性动力学理论是当今最活跃的科学前沿之一，在我国已有较好的基础。要结合一般力学中非线性机械振动研究已取得的丰富成果，使非线性动力学的研究能在某种程度上结合工程振动的对象，结合工程实际，使非线性动力学的研究具有更丰富的内容，得到更好的发展；第二，使某些在我国已有较好基础的前沿学科，如复杂多体系统动力学，运动稳定性理论，随机振动理论等得到更好的发展；第三，结合我国的一些重大工程，如载人航天、三峡工程、高速铁路列车等，研究其中的有关一般力学的关键问题。

应该采取的措施和应该注意的问题是：

① 一般力学作为基础研究和应用基础研究，要抓住有长远影响的研究方向，在较长时间给予持续的支持，以期取得较系统的成果。

② 一般力学的持续深入发展，并不断获得新的生命力，有赖于先进的数学工具和实验手段。要敏感地关注新的数学理论和方法，日新月异的计算机技术的最新发展，最新的数值计算和计算机控制等手段以及先进的实验技术及实验装备。要使理论分析、数值计算和实验研究能联合协调地作业，从而促进发现新的现象和新的规律性。

③ 要注意学科的交叉和渗透。例如，通常连续介质力学不纳入经典一般力学的范畴。但固流耦合、气动热控弹性力学，以及多柔性体系统动力学的研究，已把近代一般力学的研究范围扩大到某些弹性体和流体。特别是，在非线性非平衡态热力学的稳定性，以及等离子体耗散的稳定性等研究方面，李雅普诺夫理论起到了重要的作用。交叉学科往往是新方向、新学科的生长点，应该予以特别的注意。

3)中近期建议着重研究的领域.建议研究如下八个领域：

① 非线性动力学系统的分岔与混沌。非线性振动理论是一般力学的一个重 38 要分支，过去主要研究在确定条件下非线性振动系统的稳态周期运动，近20多年来，分岔和混沌的研究又使非线性振动研究汇入到当代非线性动力学的洪流。

当代非线性动力学的发展，在一定程度上得益于对若干经典的非线性方程，如范德玻尔(van der Pol)方程，达芬(Duffing)方程的研究。各种现代数学方法对这些方程的深入研究，揭示了非线性方程及其解的极为丰富的内在规律。我们要面对更为多样的自然现象和工程对象，面对各种机械振动的对象，研究更为众多的非线性方程所蕴含的丰富的内在规律。这是发展非线性动力学的一条重要的途径。

本课题由下列内容组成：

(a)根据所研究的工程系统中存在的不同振动方式（如外激励、自激励、参数激励、张弛、时滞、碰撞与冲击等振动）开展深入研究，全面地分析这些系统的复杂的动力学行为，包括周期、准周期和混沌运动的存在性和稳定性判据、奇怪吸引子和吸引域边界的分形结构、局部和全局分岔、各种分岔模式的相互作用等，为工程系统的设计、安全运行和事故预防等服务。

(b)发展奇异性、对称性、范式、阻碍集等重要的理论方法，使它们在多自由度系统、非光滑系统和时滞系统等的非线性动力学研究中发挥更大的作用，解决多参数分岔、高阶退化分岔、对称破缺分岔、同异宿分岔与混沌等问题的计算方法。

(c)分岔与混沌的控制有重要的工程实际意义。研究参数选择、结构方式、外界干扰等对非线性动力学行为的影响，处理工程振动中的稳定性、噪 声等方面的控制问题。

(d)进一步开展对一些尚未深入认识的现象（如瞬态混沌、混沌爆炸、奇怪非混沌吸引子等）和随机系统的分岔与混沌的研究，促进非线性动力学理论的发展。

(e)数值模拟和实验是研究工程振动的重要途径。为此要解决复杂的分岔和混沌数值计算问题，特别是高阶退化分岔、高维系统的全局分岔与混沌的有效算法和软件系统的建立。此外，还要解决多自由度复杂工程振动系统的非线性动力学实验的现代实验装备、测试和图像显示手段等问题。

② 复杂大系统的运动稳定性。运动稳定性研究包括力学系统的运动稳定性，39 控制系统、大系统和不确定系统的稳定性，以及分布参数系统的稳定性。

(a)当前力学系统运动稳定性的研究是向非线性和复杂结构这两方面发展，例如研究非线性陀螺系统陀螺力镇定的条件，发展能量卡西米尔方法、能量动量方法和半解析方法；研究刚弹液耦合系统及其他复杂系统的稳定性。

(b)控制系统稳定性的重点内容是研究绝对稳定的实用充要条件。(c)大系统的稳定性需要先将大系统分解成各个子系统，要寻求合宜的分解和集结方法，给出稳定性的判别方法。

(d)关于不确定系统，参数为非箱体的多项式的稳定，需要解决有限判定和非线性参数问题；参数矩阵的鲁棒性问题应研究实用的充要准则；对非线性、复杂系统的鲁棒稳定性也需加强研究。

(e)运动稳定性的一般理论重点是从实用出发研究各种非线性系统李雅普诺夫函数的具体结构，并使其有较大的适应范围。

(f)运动稳定性研究和高科技及工程技术相结合，以至渗透到生命科学、生态、社会、经济等领域中去。

③ 非线性随机振动研究。随着科技与学科自身的发展，非线性随机振动的理论研究及其工程应用已成为当前的重要研究方向。值得重视的研究课题有：(a)非线性随机振动的精确解法、实用解法、数值解法。(b)非线性随机系统的稳定性、分岔与混沌。

(c)随机参数系统的振动分析，及随机有限元与随机边界元分析。(d)非平稳随机振动分析。(e)随机振动的控制对策。

(f)随机振动条件下的可靠性分析。(g)工程中的随机振动问题。

④ 航天器和机器人中的多体动力学研究。刚-柔-液耦合系统动力学是当前大型空间飞行器和机器人技术发展中的突出问题。当多体系统中包含有柔性体或充液腔时，其动力学的特点是系统构件的变形运动（分布参数）与其大的“刚性”运动（离散参数）之间有着复杂的非线性动力学交耦。这是传统的变形体力学没有深入涉及的领域。以下的课题值得重点加以研究：

(a)复杂多体系统动力学建模研究；

40(b)大变形及大晃动的复杂多体系统动力学研究；(c)方程求解的Stiff数值稳定性的研究；(d)变拓扑结构的多体系统动力学与控制；

(e)复杂多体系统动力学中的离散化与控制中的模态截断的研究；(f)多体系统动力学在各种实际问题，特别是在运动体动力学与控制中的应用；

(g)函数空间充满柔性分布函数的复杂大系统动力学与控制的研究。

⑤ 大型旋转机械及其他设备的自激振动研究。自激振动可能导致设备的灾难性事故。各种自激振动的类型很多，机理各异，不可能逐一研究，建议以轴系油膜振荡及气流振荡为主，建立包括非线性因素的更精细合理的模型，并研究各种有效的振动控制的途径和手段。

⑥ 高速列车动力学研究。高速列车及铁路的建设，向力学，特别是一般力学（动力学、振动与控制）提出一系列技术难题，需要考虑的有：

(a)列车-轨道耦合多体系统动力学模型及其仿真以及稳定性、平顺性和振动控制研究；非线性时变系统的模糊随机振动分析；

(b)根据线路曲率研究对能摆式车体的倾斜的有效控制方法，提高列车的曲线限速；

(c)列车受电弓-网系统动力学需解决高速受流问题。系统的刚度和阻尼必须是非线性的，才能满足动力学性能的要求；(d)高速列车的减振、降噪研究；

(e)列车的垂向、横向及纵向动力学及降冲动研究；

(f)磁浮列车的机理研究，如磁弹性力学、磁流体力学、机电磁耦合振动的应用。

⑦ 振动系统动力学反问题及设备和结构的故障诊断研究。本课题包含如下问题：

(a)振动系统参数识别包括实验模态分析、物理参数识别、力参数识别等；(b)特征值反问题研究；

(c)微分方程反问题方法在振动系统中的应用；(d)设备和结构振动故障诊断，包括智能化诊断技术。

⑧ 工程结构和设备振动的优化和主动控制的研究。振动和噪声始终是工程结构和设备中一个十分令人困扰的问题。一方面，可以寻求优化结构以减弱振动和噪声；另一方面，主动控制减振技术取得了一定的成效，提出了两类控制方法，即耦合模态控制和独立模态控制。由于一般结构的模态阶数很高，而能够配置观测器和执行机构的数目很有限，存在观测溢出（observe spillover）和控制溢出（control spillover）的问题，有待进一步研究。在函数空间中，可望解决这类“溢出”问题，但目前对于线性系统，有了一些结果；而对于非线性系统，还存在不少的困难。

今后值得研究的问题有：

(a)结构振动的优化研究；

(b)振动主动控制理论和方法的研究；

(c)大型工程结构振动的主动控制研究；

(d)机敏结构(smart structure)振动主动控制研究。2.1.2 理性力学

理性力学（rational mechanics）是力学中的一门基础分支学科，它在几何和物理原理的基础上用严格的数学推理研究力学中带共性的问题，寻求力学基本规律。第二次世界大战后理性力学以研究连续介质为主，与一般力学主要研究宏观离散系统有所区别。本节主要以本构理论发展中存在的几个典型问题为例，探讨理性力学的学科生长点。

（1）概述

（2）近年来一般本构理论的进展及当前发展趋势

（3）中近期建议着重研究的领域

(1)概述

理性力学在第二次世界大战后的最初20年内，基本上完成了关于连续统各门经典力学的综合整理和理性重构。随后的十多年时间里，理性力学在电磁连续介质、混合物、微极和非局部介质以及非协调连续统等领域迅速扩充，发展成了现代连续统物理。理性力学把连续统物理牢牢地建立在两个强有力的基础上，即对所有物体都适用的运动基本定律（如质量守恒、动量平衡、能量守恒、熵平衡、电荷守恒等），以及描述材料广义受力和广义运动变形之间关系的本构理论。

关于本构理论，在线性响应范围，大多数材料呈现相似的线弹性或线粘性。然而对于超出了线性范围的不同材料的非线性力学性能，则往往不仅仅在量的方面，更在性质上有着很大的差异，每一类非线性本构方程，往往只适用于（比线性本构方程所适用的）少得多的实际材料类型。随着材料科学日趋活跃，新的材料不断创造出来，并希望对材料进行设计，因此要求不断扩展适当的本构方程类别和提高准确性。

理性力学在本构理论方面提出了一组框架性原理，包括客观性原理、材料对称性原理等。在这些原理基础上演绎出的简单物质理论形成了相当完整的体系，理论上覆盖了非线性弹性、流变体、塑性、流晶等绝大多数工程材料的力学行为和性质。但对于塑性、损伤、破坏之类非平衡或远离平衡态的力学行为的描述，则遇到了巨大困难，至今未能形成严密的逻辑体系。此外，远离平衡态的连续介质热力学第二定律仍然是一个没有彻底解决的关键问题。(2)近年来一般本构理论的进展及当前发展趋势

近年来，理性力学对本构理论的深入发展主要体现在下述两个方面上。

1)材料的内结构及其演化、热力学内变量理论和定向分布函数。

连续统物理的一个根本性思想，就是把材料看作连续介质，只考虑材料元的宏观或平均性而不关心它的内部具体构造，用场论的方法描述材料的变形、运动和受力。对于弹性变形来说，材料元的内部结构不发生改变，上述思想方法是合理的。

然而，经历非弹性变形后材料元的内结构发生了变化，从而改变了该材料元的后续力学行为和性能。塑性和损伤过程即是典型的例子。理性力学物质理论试图用追溯到无穷远过去的变形历史以及新简单物质理论试图用状态和过程的概念来反映材料内结构变化的影响，虽然引进减退记忆原理来弱化变形历史的影响，但是在思维上这一理论仍未完全跳出经典连续介质力学关于材料元模型的框框；反映在本构关系的数学表示上，则是使用张量泛函形式而不是更便于处理的张量函数形式。

在带有内变量的热力学框架下，对材料的非弹性变形力学行为和性能进行描述的各种理论现已得到了广泛的认可。内变量理论的基本思想，就是假定材料内 43 结构的变化，可用一组内变量来描述。换言之，这组内变量表征了该材料的内结构对相关宏观力学性能的影响，而且内变量也随着材料的变形而演化。与简单物质本构理论相比较，内变量框架下的本构方程和演化方程具有以下几方面的明显不同：其一，前者出现张量泛函，而后者只含数学上更便于处理的张量函数；其二，过去历史的泛函的概念在一定程度上是非物理现实的，而代表现时内结构状态的内变量原则上讲是现实可测的（如Ｘ射线和声发射检测）；其三，内变量框架下的本构方程较之本构泛函，可以更容易引入守恒律，尤其是熵增律的相容约束。

内变量理论的一个基本困惑是如何恰当选择内变量的个数和类型。以损伤力学为例，损伤变量的选择就一直是一个争论不休的问题。但既然内变量具有体现材料的内结构这样一个物理背景，故内结构的具体信息就至少应该在某种统计或近似的意义上反映出来。这一基本要求在以往的内变量理论中并未得到很好的体现。

定向分布函数的概念及其不可约张量（即完全对称且迹数为零）形式的傅里叶（Fourier）展开，为建立内变量与材料内结构之间的关系提供了一个很好的连通渠道。例如在研究材料内部微裂纹的存在和发展的效应时，可以用微裂纹的方向性分布函数代表该微裂纹体的内结构。又如多晶体问题，其内结构可以理解为晶体的尺寸、形状、定向、晶界、位错、缺陷的分布。典型晶体的定向相对于参考晶体的定向相差一个转动张量R。因此，多晶体内的晶体定向分布函数φ(R)可定义为具有定向R的所有晶体在多晶体内的体积分数。

上述情况反映出自80年代以来所提出的用定向分布函数的概念，通过严格的群表示理论导出的傅里叶展开中的不可约张量系数，实现内变量与材料内结构的联系的基本思路。

内变量理论的另一个基本困难，在于我们对内变量的演化方程的一般属性和约束相当缺乏认识。内变量与定向分布函数的联系提供了用细观力学的方法确定内变量演化的可能性。但是这种方法往往又引出另外的问题，即从严格的细观力学导出的演化方程常常不具有封闭形式，而需要人为地再作一些近似封闭化处理。

2)对称性限制、张量函数表示理论和本构方程不变性研究。

材料的非线性本构关系在现代理论与应用力学中扮演着越来越重要和关键性角色。材料的对称性限制了本构关系中张量函数的形式，同时规定了在本构关系中出现的可从实验中观测的独立的标量型变量的类型和数量。建立非线性本构定律，特别当材料是各向异性或者材料的响应依赖多于一个张量自变量的时候，张量函数的表示便非常有效，甚至是必不可少的。

张量函数表示定理始终是非线性本构方程一般性研究的数学基础之一。它从50年代开始得到了广泛的发展和应用。70年代初该理论已较完整地建立起来了。张量多项式函数表示的丰富结果涉及到任意有限数目的二阶张量和矢量的各向同性、半向同性、横观各向同性、正交异性和32种晶体对称性。

70年代已陆续得到了各向同性张量函数表示的一些一般性结果。80年代通过引进表征材料各向异性的结构张量概念，成功地提出空间各向同性原理：一个各向异性张量函数可以表示为将结构张量作为附加的张量自变量的各向同性张量函数。由此利用各向同性张量函数表示的已知结果，便可立即导出一些各向异性张量函数的表示。依照这个思路，对于横观各向同性，正交异性和斜交异性材料的复杂不可逆力学现象，如屈服、失效、蠕变和损伤的本构定律，已经给出了很好的描述。

进入90年代后，张量函数表示及其作为本构方程的统一不变性研究的理性基础。得到了很大的发展，获得了大量的各向同性和各向异性张量函数的完备和不可约表示，进一步完善了张量函数表示理论的基本框架，并为其应用于连续统力学、物理和化学奠定了坚实的基础。(3)中近期建议着重研究的领域

以上概述了本构方程理性或基本规律性研究的两方面最新主要进展，但其中分别存在如下的主要问题需要着重研究：

1)尽管自80年代以来在塑性和损伤力学方面结合热力学内变量理论和凸分析理论等有了很大发展，但关于内变量（这里分别为塑性张量和损伤张量）的演化规律，从理性的高度看依然没有取得决定性的进展。非平衡态热力学的连续介质构造远未达到如其它运动基本定律般的公认成熟阶段。例如，损伤力学从损伤变量的选取、描述、宏细观关联、远离平衡态或损伤从强烈相互作用到失稳，45 基本上都还没有完成理性力学层次的澄清。

2)非线性本构方程虽然已基本完成了由于材料对称性达到的约束或限制形式，但这一阶段的形式离真实的材料本构方程依然相去甚远。在材料对称性约束下的非线性本构方程一般形式的基础上，系统而深入研究材料其它类型的内约束（如不可压缩性、不可伸长性、材料分类性、热力学约束），并结合相关的本构方程实验可确定性，从而最终对各类材料导出相当贴近真实的本构方程的一般形式，将是下一个至关重要的研究新领域。

其他的重要问题还有：

1)考虑力、电、磁、热耦合下的宏细观本构方程的研究，包括考虑对称性约束和与守恒律相容等。

2)与精微元器件有关的力学基础问题，这里面需要考虑尺度、摩擦、转动、非均匀性、非局部性等突显的效应。

3)在现有的内变量、微极、方向子、梯度、非局部等理论的基础上，贯彻宏细观关联的思路，建立考虑到材料真实内结构和尺度效应的新的连续介质力学。

4)连续介质力学从现有的欧几里德（Euclidean）几何下的拉格朗日体系，转换到辛（Symplectic）几何下的哈密顿体系，在此基础上实现求解方法的现代化。

总之，强调理性力学是采用和发展严密而又统一的方法，处理力学基本问题、寻求力学基本规律的学科，则理性力学始终面临着对力学本身最具活力的一些领域的大量重要问题的基本规律的研究。因此，理性力学有着源源不断的新的学科生长点。46 2.2 固体力学

这里所说的固体指在一自然约定的时间尺度内可有效承受剪力的连续介质。固体力学旨在认识与固体受力、变形、流动、断裂有关的全部自然现象，并利用这些知识来改善人类生存条件、实现人类目标。固体力学是整个力学学科中的研究规模最大的分支。2.2.1 固体力学的发展状况(1)固体力学的两重属性

与整个力学学科一样，固体力学兼具技术科学与基础科学的属性.它既为工程设计和发展生产力服务，也为发展自然科学服务。

固体力学在许多工程领域都发挥着重要的作用。这些领域包括航空航天工程、造船与海洋工程、核电工程、机械制造、动力机械工程、地质勘探、石油开采、土木工程、水利工程、岩土工程、材料科学与工程、微电子技术、医学工程等等。

作为基础科学的力学为自然科学的发展作出了重要的贡献。在力学发展中作出奠基性贡献的学者如伽利略（G.Galileo）、牛顿（I.Newton）、柯西（A.Cauchy）、爱因斯坦（A.Einstein）等人带动了整个数理科学的发展。在各门基础学科的术语中，“力”无所不在。弹性力学的理论体系的建立是科学发展史上一个范例。非线性科学中分岔的基本概念和分析方法萌芽于固体力学中的压杆稳定问题。固体力学研究的对象包括自然界中表现形式最丰富的物质形态和人类创造的绝大多数技术材料，它所研究的力学过程是宇宙间最基本的过程之一。它通过数学力学理论、物理力学、力化学、天体力学、地质力学、生物力学等交叉科学与其它所有基础科学门类相联系。

国际著名固体力学专家赖斯（J.R.Rice）教授在《不列颠百科全书》（1993年版）“固体力学”条目中列举了下述可利用固体力学概念来研究的命题: “在地幔中如何发生流动从而牵带大陆板块的迁移及海床在它们之下的伸入? 山脉是如何形成的? 地震时断层处发生了什么过程? 这些扰动是怎样以地震波的形式传播，且震撼并可能摧毁建筑物和桥梁?滑坡如何产生?土壤和岩石基础在不破坏的前提下可以承受建筑物对它的多大压力? 如何选择、配置和成形各种材料，47 从而控制它们的承载来制成安全、可靠、耐久、经济的结构（这些结构包括飞机骨架、桥梁、船舶、建筑物、人工心脏瓣膜和计算机集成电路芯片）？如何利用这些固体材料来制造诸如喷气发动机、泵、自行车之类的机器? 结构表面形状的变化或流体介质的不均匀性如何引起运输工具（如汽车、飞机、轮船）的振动? 如何由振动控制来达到舒适、减噪和避免疲劳破坏的目标? 在结构循环加载时（如桥梁、发动机、机翼或油箱）裂纹扩展的速度有多快，什么时候会产生灾难性的裂纹扩展? 我们如何控制结构物在冲击过程的变形，从而在设计运输工具时使其具有耐撞性? 如何成形材料或技术产品（如金属和高聚物的模具挤压、板材轧制、复杂形状模压等等）? 多晶体塑性和蠕变应变时历经了何种微观过程? 如何将不同的材料相元配置在一起，像纤维增强复合材料一样，来实现实用中所需要的刚度和强度的综合性能在体育用品（如滑雪板和网球拍）中所需要的材料综合性能和总体响应是什么? 人类头骨在事故中的冲击响应是什么? 人体的心脏肌肉如何控制血液的泵压，且动脉瘤的发生源于何种控制功能紊乱?”上述种种问题对自然界演化的解释，对科学技术的进步，对人类的生存保护都是非常重要的。（2）固体力学的历史发展

固体力学是人类科学技术史上最先发展的少数学科之一，在人类文明进化过程中几度占有中心地位。

固体力学是在牛顿力学的伟大成就下得到迅速发展的一门力学学科，但远在牛顿之前就有过很多重要的固体力学研究工作: 如列奥纳多.达芬奇（L.da Vinci，1452年～1519年）关于线材拉伸强度的实验和伽利略（1564年～1642年）关于受拉和受弯杆件破坏强度的研究。关于应力、应变和弹性的基本概念是在公元1660年到1822年期间逐步形成的。胡克（R.Hooke）、伯努利（J.Bernoulli）、欧拉（L.Euler）、库仑（C.A.Coulomb）、柯西等著名科学家为此作出了重要的历史贡献。在18、19世纪和20世纪上半叶，借助于梁、柱、板、壳等简化理论，固体力学成为当时工业的两大支柱建筑业和机械制造业的主要技术分析手段。小变形弹性力学的一般理论在19世纪20年代由柯西总结形成，大变形弹性力学理论经过19世纪中叶格林（G.Green）、皮奥拉（G.Piola）和基尔霍夫（G.R.irchhoff）的奠基，于本世纪中期通过瑞夫林（R.S.Rivlin）的工作推至可供实用的阶段。

工程结构的轻型化和金属加工的迅速发展推动了固体力学中另一分支学科塑性力学的发展。塑性力学的若干基本概念起源于库仑（1773年），蓬斯莱（J.V.Poncelet，1840年）和兰金（W.J.M.Rankine，1853年）等关于延性材料屈服的研究，而近代宏观塑性理论奠基于屈雷斯加（H.Tresca，1864年），胡伯（M.T.Huber，1904年），冯.密赛斯（Von Mises，1913年），普朗特（L.Prandtl，1920年）和汉基（H.Hencky，1923年）等人的研究理论之上。在战后经依留申（A.A.Il'iushin），希尔（R.Hill），普拉格（W.Prager）和德鲁克（D.C.Drucker）等人的工作而建立了塑性理论的数学框架。

航空与航天工程的发展要求航空航天结构物具有尽可能低但又确保可靠性的安全系数，从而使固体力学成为不可缺少的分析工具，除了关于充分发挥强度储备的塑性极限分析、薄壁结构的弹塑性稳定性分析以外，关于应力集中、疲劳、振动、减噪方面的研究得到了迅速发展。在第二次世界大战期间美国自由轮的大量低应力脆断解体事故促使由格里菲思（A.A.Griffith，1920年）首先提出但未受到普遍重视的断裂力学的基本思想迅速发展为一门固体力学的重要分支学科——断裂力学。由此产生的断裂分析方法迅速应用于航空、航天、核能结构完整性、石油化工压力容器与管道防爆、以及海洋结构的安全可靠性。

固体力学本世纪发展的另一个特征在于从宏观和微观并行不悖的研究逐渐转向宏微观相结合的研究。1905年弹性力学与数学家沃尔泰拉（V.Volterra）首先分析了位错固体的弹性静态应力和位移场。1934年泰勒（G.L.Taylor），奥罗万（E.Orowan）和波拉尼（M.Polanyi）各自独立提出了位错的概念。上述数学和物理研究两者的结合为揭示固体塑性变形的一类基本规律奠立了基础。位错研究是理论超前于研究、并指导人类认识的范例。它为近二三十年来固体力学与材料科学的结合打下了基础。我国固体力学研究从宏观层次向更精细物质层次的深入得益于钱学森倡导的物理力学。钱学森提出了“细观力学”的名称，专指对具有内禀材料微结构的固体连续介质的研究。

实验是提出理论模型和工程准则的基本出发点，也是检验它们的准绳。力学发展一方面受到实践中反映出来的大量新现象的推动，另一方面通过实验，更深入细致地取得第一手资料，以此做为建立理论的基础，使学科得到发展。实验固体力学不仅涉及力学，还涉及其它多种学科，特别是新技术领域。

49（3）当代固体力学发展

第二次世界大战后近50年间，形成了固体力学的近代理论基础，在宏观力学上取得了一系列重大成就。现概述如下: 1）宏观固体力学已经形成一个初步框架。理性力学在50年代至70年代的迅速发展使宏观力学的基本理论在表观上形成比较严谨的体系。

2）以有限元为代表的计算固体力学高速发展。有限元法的数学思想曾由著名数学家柯朗（R.Courant）在1943年后加以初步描述，但该方法的物理基础却归功于固体力学家在50年代与60年代所提出的广义变分原理。有限元法在80年代广泛应用于几乎所有工程技术领域。常规的结构固体力学计算已经基本解决。

3）断裂力学的建立（针对于断裂、损伤、疲劳、磨损、腐蚀等破坏模式）扩展了固体破坏理论，并发展了基于不同破坏特征量的缺陷评定体系。

4）固体的宏观本构理论描述尽管尚不封闭，但在材料对称性描述和通常条件下的弹塑性大变形本构方面取得了重要进展。

5）固体力学的测试技术更新换代。用计算机控制加载路径的试验机已取代了老式试验机;光测法的精度已提高到微米乃至纳米量级;计算机控制的振动平台可对大型机械和结构进行实测;动态测试的应变率已达到106～108/秒量级;无损探伤技术得到了发展。

6）细观力学于70年代兴起，至今已初具轮廓。细观固体力学与材料科学相结合，在晶体塑性理论和结构材料的强韧性力学原理研究中取得了重要进展，使科学家们对材料的强度和韧性有了更深层次的认识。

7）固体力学在工程结构的完整性和可靠性方面取得了重要成果。对航空航天结构、核动力结构、锅炉与压力容器、近海石油平台、管道等重要工程结构建立了损伤容限评定或结构完整性评定的第一代标准。

尽管固体力学已呈现出一个高度发达学科的某些特征，但仍有一批基本问题尚未得到解决:

首先是固体本构理论在宏观连续介质层次上未能实现封闭，破坏的发生和传播机制在宏观层次上并不清楚。材料在外界作用下经变形、损伤到失稳或破坏的过程是固体力学中最大的难题。固体的破坏同缺陷和微结构形态紧密相关;该过 50

第二篇：华北工学院力学学科的发展战略

力学学科的发展战略

一、本学科发展现状及趋势

作为我国七大基础学科之一的力学具有很强的基础性，又有广泛的应用性。力学的基础研究，不断深化和丰富人类对基本自然规律的认识，不断为其他学科的发展提供认识工具。目前，力学正在突破经典的力学概念和范畴，进入一个新的发展阶段，力学的物理内容在深化，力学在与其他学科交缘处迅速发展。

力学的发展总趋势是：①致力于力学界公认的几个基本现象和规律的研究，如湍流运动，固体介质的本构、实效理论，传统连续介质力学的改造，使之可以刻划非均匀、多尺度、宏微细观多层次。②将继续以应用基础研究为重点，同时大力发展应用力学。

力学学科通常有如下几个分支：一般力学、固体力学、流体力学及交叉学科，其研究前沿为：（1）一般力学 ①非线性动力学：有限维系统的分岔与混沌，②运动稳定性：力学系统、控制系统、大系统、分布参数系统稳定性和鲁棒稳定性，③多柔体系统动力学：刚体运动与柔体变形的耦合、柔体姿态稳定性等，④随机振动，⑤近代分析力学：“几何动力学理论”等。（2）固体力学 ①以非线性力学为核心的力学与数学的结合，②以宏微细观力学为核心的力学与物理学的结合，③岩土力学，④实验固体力学，⑤计算固体力学⑥流固耦合问题。（3）流体力学 ①湍流，②流动稳定性，③混沌，④水波动力学，⑤涡动力学，⑥复杂流场计算，⑦多相流，⑧非平衡流。（4）力学中的交叉学科 ①物理力学，②电磁力学，③爆炸力学，④地球动力学⑤生物力学，等等。

作为力学的重要分支，固体力学兼具技术科学与基础科学的双重属性。虽然固体力学经过长期发展，在宏观力学上取得了一系列成果，形成了固体力学的近代理论。尽管固体力学已呈现出一个高度发达学科的某些特征，但仍有一些基本问题尚未解决，如固体本构理论在宏观连续介质层次上未能实现封闭，破坏的发生和传播机制并不很清楚，疲劳行为的机制远未得到阐明，有生命的 固体与无生命的固体在本构响应的不同也远不清楚，等等。上述问题仅仅是固体力学尚未解决问题的极小部分，其学科进展是永无止境的。固体力学的发展趋势及发展动态是：（1）固体力学应用研究 ①工程技术的发展态势：固体力学与诸如土建、机械、航空航天等工程技术的紧密结合，固体力学的渗入和指导作用，②材料科学与固体力学：强韧化原理，材料内部缺陷的演变机制，③微机电系统：薄膜力学，微电子元器件的封装等，④精细加工：微细观力学的定量研究，⑤能源工程：减灾力学，反应堆结构力学，⑥航空航天与交通工程：复合材料力学，耐撞性，⑦老龄工程结构的安全评估：漏后断（LBB）准则，⑧岩石力学与工程应用：流变学，分形、混沌，岩石固液耦合力学，⑨土力学与工程英用：砂土力学行为。（2）固体力学学科研究 ①以非线性力学为核心的力学与数学的结合：引入非线性动力学的方法与概念，②以宏微细观力学为核心的力学与物理学的结合：将力学引入细微观世界，使力学研究的层次和精确性上一个水平，③岩土力学：流变、分形、混沌、渗流等，④实验固体力学：测试设备、测试技术，图象处理等，⑤计算固体力学：数值方法、计算力学软件、非线性计算、计算结构力学、结构优化等，⑥流固耦合问题：非线性、屈曲等。

二、本学科现状、地位及研究方向

1、本学科现状及在国内外同行业中的地位

我院力学学科的发展经历了一个特殊的发展历程。随着力学师资力量的不断扩充和学力层次的不断提高，在弹塑性动力学、计算固体力学、实验力学、多刚体（柔体）动力学以及工程中的振动问题等方面进行了积极的探索和研究，并出现了一些理论和应用成果，如充液结构的屈曲分析、第二临界速度新的判别准则、高压容器失效、粘弹性问题、热传导问题的边界单元方法、高冲击损伤实验研究、惯性导航、减震器动态特性试验研究及数学建模等等。

上述研究工作在各学科分支研究中已处于靠前位置，有的研究工作（如充液结构屈曲、粘弹性、高冲击损伤等）已处于本学科研究工作的前沿位置。但 我院力学学科的整体水平尚有较大差距，某些方面还处于初期研究阶段，需要进一步加强。

2、本学科拟从事的研究方向

（1）冲击动力学，（2）数值模拟与系统仿真，（3）冲击波效应，（4）柔体系统动力学，（5）高冲击侵彻，（6）减震器疲劳实验，（7）其它方向（冲击实验系统、力学反问题等）。

三、“十一五”本学科拟上科研课题

1、充液结构的动力屈曲、应力波效应及尺寸效应：研究复杂结构充液和结构撞水的动力屈曲问题（理论及实验）、大能量高速冲击的应力波效应，大尺寸及小尺寸的尺寸效应等；研究成果将用于充液罐的撞击防护、弹箭撞水失效、飞行器水上迫降、微型结构传感器等方面。现有研究基础：充液圆柱壳冲击屈曲理论和数值模拟。

2、冷热压力加工中的力学反问题研究：研究冷热加工、成型过程中的弹塑性力学的反问题，结合优化理论研究实际工程问题。现有研究基础：焊接过程理论及数值计算等。

3、混凝土靶高速冲击侵彻过程的力学模型和计算机仿真：研究高速冲击时的精确力学模型，对侵彻过程进行有效计算机仿真；研究成果用于弹箭的侵彻效果分析。现有研究基础：弹箭测试系统、高冲击损伤实验（电路板冲击）。

4、高速冲击过程中应力波传播对动态测试系统的影响：研究高速冲击的应力波对测试系统的影响，对测试信号影响进行理论分析研究；研究成果用于动态测试系统的设计。现有研究基础：冲击应力波实验、应力波对动态测试系统的影响。

5、多柔体系统动力学的理论与应用：研究多柔体系统（刚体、变形体混合系统）的动力学理论及实用数值分析程序；研究成果用于机器人、卫星、各类飞行器的设计、控制等。现有研究基础：姿态测试研究、多体力学理论研究。

6、减震器动态疲劳与损伤：研究减震器动态特性，通过疲劳和损伤实验和理论 分析，讨论疲劳和损伤机理；研究成果用于坦克、装甲车、火炮等的发动机、控制系统等的设计。现有研究基础：减震器动态试验研究。

第三篇：自然科学学科教学质量分析

科学学科教学质量分析

赵力杰

教书与育人密不可分，在教学过程中渗透着情感、态度、价值观的形成。教学质量是学校的生命线，质量既是学校生存和发展的基础，也是学生成长发展的基础。实施课程改革以来，新课程倡导的质量观深入人心，着眼于学生的全面发展。我认真学习新课程理念，努力探索促进学生全面发展的评价体系，注重了三个结合：书面检测和非书面检测相结合，教师评价和学生评价相结合，定量评价和定性评价相结合，以考察学生知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标的达成度。基础知识方面：新的课程标准注重“知识与技能、过程与方法、情感、态度价值观”三个维度，“知识与技能”是落脚点。课堂教学如何真正着眼于学生的发展，基础知识必不可少，课堂教学更加重视发挥教师引导者的角色，课堂教学中教师比较注重教给学生终身必备的基础知识。过程与方法方面：授人以鱼，不如授人以渔。学生掌握了方法，就会举一反三，事半功倍。学生具有较强的解决问题能力，解决问题策略多样，思维积极、活跃。老师在课堂教学中努力转变教学方式，留给学生充分的学习时空，在关键处、疑难处对学生进行方法的引导，努力达到叶圣陶老先生所言：教是为了不教的境界。拓展运用方面：学习的目的在于运用。新的课程标准特别强调要树立大教育观，加强学科与生活的联系。使学生得到了较大的发展，学生思维较活跃，解决实际问题的能力越来越强。

下面，我就根据上学期的情况具体从两个方面重点剖析。

1、由于教学手段滞后，导致课堂效率不高。这学期学校增加了教学设备，专业教室里有了实物投影和电脑，创造一个良好的硬件环境。教师教会学生利用拼音打字搜索网页，查找文字和图片资料，现在四年级到五年级的每个学生都初步学会了上网，查找、整理、积累资料记录在自己的资料卡。

2、针对上学期教师不了解儿童的身心特点，工作成人化的不足。我在课余阅读儿童心理方面的书籍，学习很多好的教学经验，从爱孩子的角度出发，对他们进行教育。因为教育是在爱的前提下，学生就比较容易接受，不会有以前学生和老师发生正面冲突的现象。

正是教师的不断学习，学校教学手段的改进，使得本学期学生的成绩有了较快的提高；但是也存在着问题，比如高年级学生成绩有浮动，忽高忽低，不稳定。

三、今后的努力方向和措施：

今后教学工作的重点是优化课堂教学，提高课堂效率。教育教学是学校的中心工作，提高教学质量当前当务之急的是要结合学生现状改进教学策略，强化“三个注重”——基础知识、思维能力、学习习惯，以促进学生的全面发展。

1、注重求真务实，继续夯实基础。

扎实的基础是提高能力，我们应该清醒地认识到：新课程标准提出的三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度价值观是一个有机的整体。教师应走出把三维目标对立、分割的误区，正确处理好基础知识与创新的关系，在平时的教学过程中，立足于真实，按照新课标的要求，把应该掌握的基本知识牢固掌握，夯实基础。

2、注重学生思维和动手能力的培养。

培养学生的思维和动手能力是小学教育的重要任务。因此在教学中，我们不仅要让学生学会动手实验，同时还要注意让学生吸纳思维方式、思维方法，养成灵活创新的思维品质，不断地提高学生的感知力、理解力、判断力、综合力，以提高学生的综合素养，达到课程标准的要求。

3、注重学生良好习惯的培养。

好习惯，益终生。培养学生良好的学习习惯，我们应该站在对学生终身负责的高度来认识，大处着手，小处着眼，在日常的教学中反复抓，抓反复，通过严格的训练，培养学生刻苦钻研、独立思考，敢于质疑，认真细致、做事严谨等良好的学习习惯。

小学体育与健康教学分析

姚文富

通过我校课题组成员对我校体育教师进行的体育教学前测来看，目前的体育教学存在着很多问题，在我校体育教师通过学习《新体育课程标准》后，虽然在教学中已经有目的进行了改进，但是还是存在着很多不足。下面就从几个方面来分析一下我校的体育教学现状。

一、过于严密的教学组织形式

1、以教师为主的教学组织形式

在体育教师组织教学教育时，教师经常不自主的就把自己放在了主体地位上，因为教师普遍有着这样的观念：学生成为教学中的主体时，那么教师的地位呢？师道尊严呢？师生的位置怎么放？所以，我们体育教师应该摆正自己的位置，充分体现出教师在课堂中的作用。另外，现在的体育公开课，由于评委更多关注的是教师的一言一行和水平，而忽略了学生的表现，随着《体育新课程标准》的进一步深入，相信在这个方面各个部门会转变思想，使体育教学真正做到以学生为主。

2、一成不变的课堂教学程序

从我校的体育与健康课前测来看，我们不难看出，在体育教师的日常体育教学中依然延续着几十年来的课堂教学模式：开始部分、基本部分、结束部分。内容也是一成不变，已经成为了体育课的课堂常规，学生学习得索然无味、兴趣尽失。这样体育课的学习效果能出来吗？不能！但是，现在的体育公开课已经提前走了一步，优秀的体育课已经在转变课堂教学程序，让课堂更加充满活力！这就需要我们体育教师通过对优秀公开课的学习，在课前准备上充分为学生的学习考虑，在日常的体育教学中采取适合于学生学习的教学模式，提高学生的学习兴趣，更好的去完成课堂教学任务。

二、学生的兴趣激发

从以往的体育教学来看，由于教学的内容过于竞技化，教学的方法过于刻板化等因素，导致了许多学生并不喜欢体育课，能够坚持体育锻炼的学生就更少。甚至有的学生以生病来逃避练习，有的在课外根本就不练习。新课程的改革，首先改变了教师与学生的关系，建立了合作与互动，真诚、平等地对待每一个学生，尽量满足绝大多数学生的需求和爱好；其次教学内容要多元化，符合学生的身心发展；再者，教学的手段和方法要多样化，营造轻松、愉快、和谐的课堂教学气氛；评价的方法要有利于促进学生更努力地学习、更好地发展，要使学生体验到体育学习的进步所带来的快乐。

三、重视学生的创新能力

目前体育教师一直偏重于传授各种成熟的运动技能和身体素质的练习方法，试图达到增强学生体质之目的，也一直注重学生模仿各种动作技能，泽导致教师和学生均缺乏创新的意识和能力，教师缺乏创新的意识和行为，学生又怎么能够有创新能力呢？所以教师培养学生的创新能力应该包括在整个体育教学过程之中，如让学生设计新的游戏方法，主动探索更好更快的达成学习目标的最佳途径，开发校内校外的体育资源等。

小学体育工作总结

本学期我校体育教学工作从全面落实“健康第一”思想出发，牢固树立和坚持教育面向全体学生的原则，进一步从观念上理解和认识了实施素质教育、改革课堂教学模式的关键性和重要性，在全面提高学生素质的思想指导下，我校体育工作始终把提高学生身体素质、培养学生良好品质和健康心理作为工作的出发点。根据学期工作计划的要点，很好地完成了各项工作目标任务，并取得优异的成绩。现就本期学校体育工作做如下总结：

一、以“健康第一”为指导，切实抓好体育教学工作学习落实“课标”的教育理念，改革学习方式、教学方法和评价方式，这就需要每一位教师在教学实践中认真反思，努力钻研，不断地更新教育观念，才能准确地理解“课标”精神，才能恰当地选用新的教法和新的学法。在教学中，各教师从现代课堂教学要求出发，加强教育教学理论的学习，并进行有目的、有计划的教学实践，增强了科研意识，提高教学质量。并做到经常性地对教学工作进行检查、总结，及时发现问题，解决问题，逐步认识和掌握新课程标准下体育教学新的规律。根据所制定的体育教学工作计划教学进度，结合教学的实际情况上好每节课

二、常抓不懈，推动“二操一活动”有序开展学校“两操一活动”是反映学生整体面貌的形象“工程”，是学校整体推进素质教育的一个窗口，抓好“两操”也是学校管理工作方面的一项重要内容。抓好“两操”更能促进学校的全民健身活动的开展。一学期来，体育组继续严格规范广播操进出场的纪律及做操质量，做到出操静、齐、快，动作规范、美观。继续实施“领操周周换”制度，不断改进广播操动作质量，树立各班领操员榜样模范作用。召开了校体育委员会议，加强体育检查小组工作，定人定班定时间，督促两操一活动的正常开展，进一步落实体育检查结果每周点评制度。针对全年级广播操质量不高的情况，通过组织全年级广播操比赛，以比赛促质量，大大地改进了全校做操质量及组织纪律性。

三、多方努力，齐抓共管，做好《学生体质健康标准》的测试登记工作《学生体质健康标准》是促进学生体质健康发展、激励学生积极进行身体锻炼的教育手段，是学生体质健康的个体评价标准，是《国家体育锻炼标准》在学校的具体实施，也是学生毕业的基本条件之一。为顺利完成学体育《标准》测试工作，提高我校体育《标准》成绩，期初即特制定学校《健康标准》达标计划,要求各达标班级认真开展《标准》训练和测试工作，在校长领导下，由体育组牵头，以一到六年级班主任为组织者，以任课体育教师为指导，体育教师、校医室协同配合，多方努力，齐抓共管，共同组织实施，积极发动全体适龄健康儿童踊跃参加体育锻炼，高要求、高质量地完成推行《学生体质健康标准》活动。通过多方面的努力，本学期《学生体质健康标准》测试顺利进行，成绩优良。

四、抓好各业余训练队伍的竞训工作，为更好地统筹安排各教师资源，做到教练员、运动员、训练时间、训练场地器材四落实，体育组及早地制订了切实可行的计划.五、重视场地器材建设，当好领导参谋根据教育部去年印发的《中小学体育器材设施配备目录》，逐步配齐体育器材设施，并切实落实体育室器材出借登记、管理制度。

第四篇：学科调研报告

（）学科调研报告

时间：姓名：

自己下乡下校所做的其它工作内容等，自己可以斟酌着填写。调研报告写完后麻烦大家传给我一份，我可以帮大家排好版、存档，然后打印上交。我的信箱：

调研报告各部分可以根据所写内容的增多可以直接扩大版块，版块内容如有不妥之处，麻烦大家提出建议，谢谢！

第五篇：乡镇经济发展战略的调研报告

一、基本情况

土们岭镇位于九台市东南25公里，长、吉经济带中段，长吉公路、铁路横贯全镇。幅员面积214.36平方公里，镇辖16个行政村，114个生产小组，总人口2.85万人，有耕地5976公顷，林地9896公顷，森林覆盖率为46%（其中镇区为88.5%），是一个交通便利，风景奇秀的山区乡镇。镇、村、社三级干部220人，有致富项目的占20%，项目类别主要是养殖业（猪、牛、兔）、种植业（粘玉米、中草药）、运输业。

二、交通情况

1、公路、铁路:长春至图们的铁路，长春至吉林公路（北线）横贯全镇（45—62公里之间），本镇距长春市45公里，距吉林市55公里，距九台市25公里。

2、客运情况：九台至土们岭客班车每日28次（单程）,日均客流量450人左右，长春至吉林、九台至吉林及其它经过客班车日均60班次，承载客流量约为70人次，每月逢五逢十为土们岭商贸大集，逢集市时客流量较平日稍有增加。

3、物流情况：由于本镇地处长、吉两市中间，逢集时，很少有长吉两市人员、车辆来赶集。

三、种植情况

1、粮食产量：全镇在册耕地5976公顷，全部是旱田，年均粮食产量57,700吨。

2、绿色产品：土们岭地区山脉连绵，属于长白山余脉，因此，特色山珍丰富，如：山野菜系列、松仁、榛子、核桃、蘑菇等，分布春、夏、秋三个盛季。当地经营山珍加工、销售的业户百余户，规模较大的有利达食品加工厂，恒利农产品加工厂、金穗山庄山珍加工厂等，年生产销售200吨以上。

四、养殖情况

1、禽类存栏：全镇禽类存栏总数达17万只，年销售禽类45万只，主要销往德大、金锣集团和吉林市。

2、生猪存栏：全镇禽类存栏8600头，其中规模饲养户2800头，产品主要销往金锣集团、德大集团、天景集团。

五、经纪人情况

1、本地人数：35人，外地人数8人，其中吉林市2人。

2、从事项目：粘玉米、山野菜。

六、劳务输出情况。

1、本地劳务输出情况：

年均输出780人，XX年底，输出总量达3768人。XX年1—6月中旬，新输出124人。

2、在吉林市劳务情况

（1）建筑工人：40人（2）家政7人（3）服务业14人（4）工商业3人。计64人。

七、财政总量

1、本级财政收入（年内）670万元。

2、人均收入4160元（因电厂征地，收入增加幅度大）XX年3350元。

3、来自吉林市的收入约为9.2万元。

八、特色产业情况

1、产业园区情况：畜禽养殖小区6个，专业屯20个。

2、品牌情况：利达产品加工厂注册“碧子兰”牌山野菜系列产品，恒利农产品加工厂注册“土们岭”牌农村产品。

九、民营经济发展总体规划和发展思路：

1、规划目标：“十一五”期间，在全镇范围内建设粘玉米特色种植、中草药种植、猪、牛、兔养殖园区20个，完善专业村6个，专业屯20个，结构调整比例达到55%，社会总产值达到12亿元，财政全口径收入达到1500万元，农民人均纯收入达到5500元，社会固定资产投入达到XX万元，劳务输出总量达7000元。

2、发展思路：依托天景基地、金锣集团、华能九台电厂，大力发展特色种植、特色养殖，促进劳动力输出总量，促进人均收入大幅度增长，为建设社会主义新农村奠定坚实的经济、物质基础。

十、依托吉林，发展区位优势的战略思考

（一）更多地建立劳务输出联系站，促进本区位劳动力输出。

（二）九台市各乡镇及各村领导干部，仍然存在本位主义思想，一贯把目光瞄向长春市，而忽视吉林市场，因此，产品销售受到局限。