中科院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點實驗室介紹

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非線性力學(xué)國家重點實驗室(LNM)的前身是成立于1988年的中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)開放實驗室。LNM于1999年10月被科技部批準建設(shè),2001年4月通過科技部專家組的驗收,正式晉升為國家重點實驗室。2005年3月在重點實驗室評估中LNM獲得良好的成績。現(xiàn)任學(xué)術(shù)委員會名譽主任為中科院院士鄭哲敏研究員,學(xué)術(shù)委員會主任為中科院院士白以龍研究員,實驗室主任為何國威研究員。

  LNM的中、長期學(xué)科方向為(1)固體變形、損傷、破壞的非線性力學(xué)性質(zhì),(2)流體運動的非線性規(guī)律,(3)材料和環(huán)境系統(tǒng)中非線性問題的基本理論和方法。近年來,LNM確定以多尺度力學(xué)為研究主題,它包括材料強度及災(zāi)變的跨尺度關(guān)聯(lián)和復(fù)雜流動的多過程耦合現(xiàn)象。它的創(chuàng)新學(xué)科方向為(1)納米/微米尺度力學(xué)和跨尺度關(guān)聯(lián),具體包括納米/微米尺度力學(xué)的理論、實驗及計算;分子(原子)—細觀—宏觀的跨尺度力學(xué);跨物質(zhì)層次的本構(gòu)、強度、破壞理論與實驗;固體微結(jié)構(gòu)演化動力學(xué)大型計算模擬與材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計。(2)納/微電子機械系統(tǒng)力學(xué),具體包括力—熱—電—磁—光等耦合的尺度效應(yīng)與表面效應(yīng);納/微系統(tǒng)運動規(guī)律、控制與失效機理;納/微系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計與虛擬實驗。(3)多尺度復(fù)雜流動的動力學(xué)理論與控制原理,具體包括復(fù)雜流動的非線性演化過程及其動力學(xué)理論;轉(zhuǎn)捩與湍流的大規(guī)模科學(xué)計算與流動結(jié)構(gòu)研究;微尺度和多尺度復(fù)雜流動規(guī)律與控制的精細實驗研究;多相流動的基本規(guī)律研究與應(yīng)用。

  LNM在非線性力學(xué)領(lǐng)域的研究工作取得了顯著的進展:(1)在剪切變形局部化(剪切帶)方面建立了材料熱塑剪切變形的控制方程,得到了剪切帶形成的失穩(wěn)判據(jù),并從理論上預(yù)測了剪切帶特征寬度,揭示了剪切帶的形成和演化機制。針對微損傷演化導(dǎo)致的材料失效問題,提出了跨尺度的統(tǒng)計細觀損傷力學(xué)理論框架,建立了微損傷密度的演化方程和相應(yīng)的解,揭示并實驗驗證了損傷破壞非線性行為的重要普適性特征,為非均勻脆性材料的災(zāi)變預(yù)測開辟了新的途徑。(2)在國際上嚴格建立了可壓縮塑性應(yīng)變梯度理論和不含高階應(yīng)力的應(yīng)變梯度理論,獨創(chuàng)地建立了適合應(yīng)變梯度理論的有限元方法,提出了預(yù)測固體理論強度的嚴格算法等。對表征固體在微尺度層次的強度、韌性及斷裂等力學(xué)行為建立了基礎(chǔ),對應(yīng)變梯度理論的發(fā)展和廣泛應(yīng)用起了核心推動作用。(3)在湍流的統(tǒng)計理論和數(shù)值模擬方面,建立了湍流的時空關(guān)聯(lián)的橢圓模型,發(fā)展了大渦模擬的運動學(xué)亞格子模型,建立了大渦模擬的時空關(guān)聯(lián)方法,并應(yīng)用于湍流噪聲和湍流擴散的數(shù)值模擬和預(yù)測,為非平衡湍流的研究提供了新的方法。

  LNM擁有學(xué)術(shù)造詣較高的學(xué)術(shù)帶頭人,形成了老、中、青相結(jié)合的結(jié)構(gòu)比較合理的研究隊伍?,F(xiàn)有固定人員41名,其中中科院院士2名(其中一人同時為中國工程院院士),國家杰出青年科學(xué)基金獲得者5人,中國科學(xué)院“百人計劃” 5人,獲得海外青年學(xué)者合作研究基金3人,國家人事部等七部委批準的“新世紀百千萬人才工程國家級人選” 3人。LNM制定有35歲以下《青年工作條例》,并設(shè)立青年研究基金,其強度相當(dāng)于國家自然科學(xué)基金委青年基金。

  LNM堅持貫徹“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的方針,不斷開拓高層次的國內(nèi)外學(xué)術(shù)合作和交流。圍繞戰(zhàn)略目標和學(xué)科方向,自1988年來,實驗室共資助21批開放課題。同時完善訪問學(xué)者制度,邀請國外著名教授以中科院“愛因斯坦”講座教授和力學(xué)所郭永懷訪問教授訪問LNM,并把LNM年輕科研人員送到國外著名大學(xué)及研究所進行學(xué)術(shù)訪問,促進LNM的發(fā)展,提升了LNM的學(xué)術(shù)交流力度和國際知名度。

  實驗室經(jīng)過20年的建設(shè),逐步形成了自己的研究特點:(1)實驗室注意科學(xué)研究的原始創(chuàng)新,不盲目跟蹤國際熱點,做有特色的工作;(2)堅持從實驗出發(fā),理論必須通過實驗的驗證;(3)給青年科技工作人員自由發(fā)展的空間,創(chuàng)造寬松和自由討論的工作環(huán)境。在依托單位中國科學(xué)院力學(xué)研究所的大力支持下,LNM的目標為在非線性力學(xué)研究領(lǐng)域成為具有國際影響的、國內(nèi)領(lǐng)先的、研究條件最好的研究基地之一。

  地 址:北京市海淀區(qū)北四環(huán)西路15號
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  依托單位:中國科學(xué)院力學(xué)研究所
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  聯(lián)系人:沈楠