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中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)小組

組長：高鴻鈞李靜海

副組長：秦大河韓宇

成員：王恩哥朱道本陳宜瑜傅伯杰李樹深楊衛(wèi) 董國軒張兆田王篤金楊俊林楊列勛蘇榮輝馮雪蓮孫瑞娟王長銳姚玉鵬

陳擁軍于晟王岐東

聯(lián)合工作組

組長：蘇榮輝于晟

成員：龔旭孫粒高陣雨李鵬飛錢瑩潔薛淮馮霞馬新勇

專家顧問組

（按姓氏拼音排序）

白以龍程耿東崔俊芝杜善義郭萬林韓杰才胡海巖黃克智汲培文雷天剛劉人懷孟慶國申長雨王自強魏悅廣

伍小平謝和平楊衛(wèi) 于起峰翟婉明詹世革張攀峰張統(tǒng)一鄭泉水鄭曉靜鄭哲敏鐘萬勰

編寫組

組長：方岱寧

副組長：郭旭劉彬

成員（按姓氏拼音排序）：陳少華陳偉球陳小前馮雪季葆華康國政李振環(huán) 梁軍曲紹興申勝平王成王記增魏宇杰

秘書組（按姓氏拼音排序）：陳浩森陳少華裴永茂彭志龍張一慧

固體力學(xué)是從多尺度、多層次上研究固體物質(zhì)及其構(gòu)成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在外界因素作用下受力、變形、破壞等行為和相關(guān)效應(yīng)的力學(xué)（mechanics）分支學(xué)科。其在現(xiàn)代工業(yè)和人類生活中發(fā)揮著極為重要的作用，不僅直接造就了近代土木建筑、機械制造和航空航天等行業(yè)的進步與繁榮，極大地拓展了人類的活動范圍，改善了人類生活質(zhì)量，而且為自然與工程科學(xué)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)和可借鑒的成功研究范式。伴隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，固體力學(xué)進入了一個新的發(fā)展時期，無論在創(chuàng)新研究能力上還是在研究的廣度和深度上，都發(fā)生了深刻的變革。

進入新時代，新型材料和先進結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)且其服役環(huán)境日趨復(fù)雜與極端。為了刻畫各種先進固體材料 / 結(jié)構(gòu)在復(fù)雜甚至極端環(huán)境下的跨層次、多尺度、多場耦合力學(xué)行為，迫切需要構(gòu)建新的本構(gòu)關(guān)系，揭示新的破壞機理，發(fā)展新的強度理論；迫切需要突破現(xiàn)有計算和實驗體系、范式的局限，為固體力學(xué)基礎(chǔ)理論研究和工程應(yīng)用提供更有力的方法和工具支撐；迫切需要強化與其他學(xué)科之間的交叉融合，開辟固體力學(xué)研究新疆域，充分發(fā)揮固體力學(xué)解決其他學(xué)科瓶頸的關(guān)鍵作用。本書結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿和國家重大需求，從新型本構(gòu)關(guān)系與強度理論、新型計算與實驗表征方法，以及固體力學(xué)與其他學(xué)科交叉研究等方面，對固體力學(xué)的未來發(fā)展趨勢做了全面思考，介紹了許多固體力學(xué)新的分支學(xué)科和交叉學(xué)科。

在學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究領(lǐng)導(dǎo)小組的統(tǒng)一部署下，項目組成立了以方岱寧院士任組長，郭旭、劉彬教授任副組長的固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究編寫組。自 2018 年 1 月啟動固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究工作以來，按照戰(zhàn)略研究的總體部署，共召開了多次戰(zhàn)略研究組和秘書組聯(lián)合會議，討論和確定了本書的整體結(jié)構(gòu)和定位、新時期固體力學(xué)的定義、學(xué)科體系結(jié)構(gòu)設(shè)置、優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和重大交叉研究領(lǐng)域、保障措施等問題。

通過對本學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略的研究，明確了固體力學(xué)的科學(xué)意義與戰(zhàn)略地位；總結(jié)了固體力學(xué)的特點和發(fā)展規(guī)律；分析了固體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢；梳理了固體力學(xué)尚未完全解決的重要科學(xué)問題，指出了固體力學(xué)的新使命與新機遇；明確了未來 5～10 年固體力學(xué)面臨的重要科學(xué)問題，確定了面向?qū)W科前沿的優(yōu)先發(fā)展方向和研究重點，指出了面向國家“卡脖子”問題的優(yōu)先發(fā)展方向和研究重點，概括了未來具有引領(lǐng)性的研究方向；最后，提出了固體力學(xué)發(fā)展的保障措施與政策建議。本書旨在為固體力學(xué)健康穩(wěn)定地發(fā)展奠定堅實的科學(xué)基礎(chǔ)，促進固體力學(xué)在支撐解決國家重大需求、產(chǎn)生原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究成果等方面做出應(yīng)有的貢獻。

2019 年 10 月，多位院士對本書階段性工作提出的意見和建議，對完善與提高本書的水平和質(zhì)量起到了非常重要的作用。

根據(jù)固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究編寫組的時間進度安排，秘書組共召開了 10 余次會議，逐步推進本書的撰寫工作。在編寫前期，為了廣泛征集素材，編寫組專門設(shè)計問卷，廣泛征集了固體力學(xué)專家的意見和建議；在編寫中期，編寫組進行了系統(tǒng)的文獻計量學(xué)統(tǒng)計；在撰寫過程中，秘書組還邀請了力學(xué)界相關(guān)學(xué)者提供材料，補充報告內(nèi)容。本書完稿后，又征求了固體力學(xué)界眾多專家學(xué)者的意見，使其得到了進一步的完善。本書是在固體力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究編寫組充分調(diào)研和深入交流的基礎(chǔ)上形成的，同時得到了眾多專家學(xué)者的關(guān)心和幫助，在此表示衷心感謝。

本書由方岱寧、郭旭、劉彬設(shè)計和組織，各章撰寫人員如下。第一章和第二章：方岱寧、郭旭；第三章：方岱寧、郭旭、劉彬總體負責(zé)，陳少華、陳偉球、陳小前、馮雪、季葆華、康國政、李振環(huán)、梁軍、裴永茂、彭志龍、曲紹興、申勝平、王成、王記增、魏宇杰、張一慧（按姓氏拼音排序）參與撰寫；第四章：方岱寧、郭旭、劉彬總體負責(zé)，陳浩森、陳偉球、馮雪、康國政、李振環(huán)、梁軍、裴永茂、曲紹興、申勝平、魏宇杰、張超、張一慧（按姓氏拼音排序）參與撰寫；第五章：方岱寧、魏宇杰。

對書中的不足之處，歡迎讀者批評指正。

方岱寧

2020 年 7 月

總序

前言

摘要

Abstract

第一節(jié) 固體力學(xué)的定義和科學(xué)意義

第二節(jié) 固體力學(xué)的戰(zhàn)略地位

一、固體力學(xué)為自然科學(xué)和工程科學(xué)發(fā)展提供科學(xué)基礎(chǔ)

二、固體力學(xué)極大地促進了社會發(fā)展和科技進步

三、固體力學(xué)的發(fā)展影響和促進多學(xué)科交叉融合

四、固體力學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的搖籃

五、固體力學(xué)在我國創(chuàng)新型國家建設(shè)中將持續(xù)發(fā)揮重要作用

第一節(jié) 固體力學(xué)的特點

一、基礎(chǔ)與工程的特征雙重性

二、持久廣泛的學(xué)科交叉性

三、與時俱進的持續(xù)發(fā)展性

第二節(jié) 固體力學(xué)的發(fā)展規(guī)律

第一節(jié) 固體力學(xué)的總體發(fā)展現(xiàn)狀

一、世界范圍內(nèi)固體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

二、我國固體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

三、我國學(xué)者對固體力學(xué)的重要貢獻

四、固體力學(xué)對重大工程和經(jīng)濟建設(shè)的重要貢獻

五、固體力學(xué)的國際地位分析

第二節(jié) 固體力學(xué)的發(fā)展態(tài)勢與尚未解決的重要科學(xué)問題

一、固體本構(gòu)關(guān)系與變形理論

二、固體強度與破壞失效

三、固體材料/結(jié)構(gòu)動態(tài)力學(xué)行為

四、計算固體力學(xué)理論與方法

五、實驗固體力學(xué)方法

六、固體力學(xué)與其他學(xué)科交叉

七、固體力學(xué)與國家重大需求

第三節(jié) 固體力學(xué)的新使命與新機遇

一、固體力學(xué)與理工融合

二、固體力學(xué)與軍民融合

三、固體力學(xué)與醫(yī)工融合

四、固體力學(xué)與數(shù)據(jù)科學(xué)/人工智能融合

第一節(jié) 未來5～10年固體力學(xué)面臨的重要科學(xué)問題

一、非經(jīng)典本構(gòu)關(guān)系與變形理論

二、固體的多場多尺度破壞機理和強度理論

三、材料動態(tài)本構(gòu)行為與復(fù)雜結(jié)構(gòu)動力學(xué)

四、基于幾何/數(shù)據(jù)/設(shè)計驅(qū)動的新型計算固體力學(xué)

五、材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學(xué)參量的實驗測試與表征方法

六、新興交叉力學(xué)

第二節(jié) 面向?qū)W科前沿的優(yōu)先發(fā)展方向和研究重點

一、超構(gòu)材料的廣義本構(gòu)關(guān)系與變形機理

二、微電子器件力學(xué)

三、軟物質(zhì)力學(xué)

四、動態(tài)細觀力學(xué)

五、固體多場耦合力學(xué)

六、多尺度及跨尺度力學(xué)

第三節(jié) 面向國家“卡脖子”問題的優(yōu)先發(fā)展方向和研究重點

一、自主可控計算固體力學(xué)軟件系統(tǒng)

二、復(fù)雜環(huán)境下力學(xué)響應(yīng)測試表征方法與新型儀器

三、流固耦合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論與計算方法

四、面向先進制造的設(shè)計制造一體化工藝力學(xué)

五、物理檢測與虛擬實驗相融合的結(jié)構(gòu)強度與壽命評價

第四節(jié) 未來具有引領(lǐng)性的研究方向

一、先進結(jié)構(gòu)技術(shù)

二、交叉力學(xué)

三、極端力學(xué)

四、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的力學(xué)計算

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