方向简介

面向重大工程和航天、航空、国防等重点领域中的冲击和振动问题，关注冲击载荷作用下材料与结构的动力学行为，从事冲击与振动问题的新型理论模型、先进数值模拟、先进实验方法研究，力图解决极端工况带来的多尺度、多类介质、多物理场复杂耦合问题。

团队介绍

张雄教授团队

主要从事计算力学基本理论、数值方法及其在科学与工程中的应用等方面的研究工作，尤其是强冲击载荷作用下材料与结构力学行为的多尺度、多种介质、多物理场耦合数值分析方法的研究。

近年来取得的代表性成果包括：

1. 提出了杂交/耦合/自适应物质点有限元法，建立了物质点无网格法与有限元法的贯通理论体系，实现了复杂结构体的高保真计算和准确高效的材料局部化破碎模拟。

2. 对物质点法的接触算法、背景网格算法等基础理论进行了大幅改进，构建了扩展物质点法格式，解决了原始物质点法在撞击侵彻模拟、断裂面准确描述等方面的缺陷，建立了极端变形问题的高精度物质点法。

3. 提出了不可压流动问题的新型物质点格式，解决了原格式的压力振荡和时间步长过小问题，为在同一算法体系下实现流固耦合问题的强耦合求解奠定了基础。

4. 对多物质任意拉格朗日-欧拉法的基础理论进行了重要改进，大幅提升了方法的稳定性和效率，构建了爆炸和爆轰问题的高效准确数值模拟方法。积极将上述成果付诸我国自主工程分析软件开发实践，研发了自主可控的冲击爆炸大型三维数值仿真软件MPM3D，已在多家重点领域工程单位得到了实际应用，为解决软件“卡脖子”问题提供了强有力支撑。

陆秋海教授团队

主要研究方向为结构动力学与控制、损伤识别方法、模态理论及应用、非线性系统参数识别等。

近年来的主要工作包括：

1. 结构动载荷时域识别方法，包括提出新的载荷定位与辨识的正则化方法、基于贝叶斯框架的载荷自适应系列辨识方法、载荷识别的组相关向量机方法、载荷识别的稀疏卡尔曼滤波器递推方法等等，提升载荷识别方法的速度、精度、自适应性、鲁棒性和实用性。

2. 结构动力学与控制方法，包括提出基于多体动力学前馈控制与模糊滑模变误差补偿相结合的井眼轨迹闭环控制方法，解决实际钻井轨迹控制高度依赖人工、轨迹偏差难以预计的工程问题；提出非线性跟腱控制方法，解决航天结构振动和阻尼设计问题。

3. 结构损伤识别方法，包括提出多个新的损伤识别的指标，通过动力学仿真分析及实验验证，确定损伤识别指标与结构损伤间的定量映射关系，提高结构损伤识别的精度。其中，与向志海合作的敲击扫描式桥梁损伤快速检测技术及装备经过大量实际桥梁的检测验证，曾获中国公路学会科技一等奖。

4. 非线性结构动力学参数辨识。提出直接参数识别法、正交多项式拟合法、内嵌非线性模型的传递函数法等结构非线性动力学参数识别方法，成果成功应用于载人航天器对接机构地面动力学实验、系列舵机动特性实验等。

邱信明教授团队

擅长力学问题的理论建模。长期潜心从事冲击动力学、结构塑性力学方面的研究，侧重提炼核心变形机理，并抽象出理论分析模型。

主要学术贡献和创新包括：

1. 给出了夹芯结构在冲击载荷作用下的理论预测模型，其中的三阶段变形基本假设为学者们广泛采纳。

2. 建立了圆管受轴向压缩作用下，多种变形失效的理论模型，包括自由翻转、模具翻转、屈曲、模具膨胀、模具收缩等失效形式，与大量的实验和仿真数据符合良好。

3. 针对啄木鸟头部反复受冲击而无损伤的问题，利用实验获得反力脉冲，并分析了其头部避免损伤的原因。

4. 研究多种宏观轻质多孔介质材料，如蜂窝结构、格栅结构、折纸结构的等效力学性能。

5. 对于具有分型和分级特性的超级纳米结构，进行了多种等效性能的分析。

葛东云副教授团队

主要从事的是复合材料结构设计分析和冲击动力学试验方面的研究工作。

目前主要致力于：

1. 新型复合材料结构设计分析方法的研究，探究新型复合材料结构在不同载荷情况下的力学行为以及结构性能的优化工作。

2. 复合材料的制备和改性工作，尤其是碳纤维复合材料、新型金属基复合材料等材料的抗冲击性能、抗疲劳性能的改进工作。

3. 结构试验设计方法研究，主要是致力于目前柔性材料的中高应变率的试验方法研究，解决适用于柔性材料的中高应变率动态下的材料性能的测试方法。

复合材料结构设计工作

材料的高应变率性能研究

刘岩副教授团队

长期从事冲击动力学、计算力学的研究。近年来致力于发展新型多尺度数值模拟和逼真建模方法，克服单一尺度数值方法的不足，力图揭示材料在极端工况下各尺度间的关联和影响，充分反映材料内部细微观结构与宏观响应的联系。

近年来取得的代表性成果包括：

1. 提出了光滑分子动力学方法，可比广泛使用的传统分子动力学的计算效率高一个量级，进而以之为核心提出的离散原子-连续介质无缝耦合多尺度方法形式简洁、计算高效，很好地解决了多尺度耦合方法中高频波反射、非局部-局部不协调等核心问题。

2. 提出了泡沫材料、纺织增强复合材料等多种材料的质点精细建模方法，能够准确刻画复杂细观结构细节，与传统模型相比能更好地反映极端工况下细观结构对宏观材料响应的影响规律。

3. 基于多尺度模拟，给出了蜂窝材料、泡沫材料、纺织增强复合材料的冲击损伤失效规律，设计了具有更佳防护效果的空间碎片超高速撞击防护结构。

相关导师：张雄教授、陆秋海教授、邱信明教授、葛东云副教授、刘岩副教授，均具有博士生和硕士生指导资格