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第64部分 (3 / 5)

这类力…热…电耦合效应做深入的研究。以“ics”为代表的微机械、微工艺、微控制等方面的发展,将会极大地推动对力…热…电…磁耦合效应的研究。

(2)流体力学

今后,航天飞机和新一代的超声速民航机的成功研制将首先取决于流体力学的进展。在有关的高温空气动力学中必须放弃原先的热力学平衡的假定。吸气式发动机中h2。o2在超声速流动状态下的混合、点火等,都是过去的理论和实践未能解决的难题。超声速流边界层的控制、减阻以及降噪控制等也带来一系列新问题。

(3)一般力学

一般力学近来已开始进入生物体运动问题的研究,研究了人和动物行走、奔跑及跳跃中的力学问题。这种在宏观范围内对生物体进行的研究,已经带来了一些新的结果。亿万年生物进化的结果,的确把优化的运动机能赋与了生存下来的物种。对其进一步研究,可以提供生物进化方向的理性认识,也可为人类进一步提高某些机构或机械的性能提供方向性的指导。以下几个方面的问题应当给予充分重视:(1)固体的非平衡/不可逆热力学理论;(2)塑性与强度的统计理论;(3)原子乃至电子层次上子系统(原子键,位错,空位等缺陷)的动力学理论。为深入进行这些研究,应当充分利用与开发计算机模拟(如分子动力学)和现代宏、细、微观实验与观测技术。工科离不开力学。在工科基础课中,开设了不同的力学课程:理论力学,假设物体不发生变形。用传统数学物理方法研究一切质点,物体的运动,静力学和动力学原理,机械原理的理论基础。材料力学,传统方法研究物体在各种载荷下,包括静力,静扭矩,静弯矩,振动。碰撞等,机械零部件和装配设计。机械加工的理论基础。流体力学,研究一切流体在容器、管道中运动规律和力学特性。液压、气动、热分析的理论基础。分析力学,使用计算数学方法分析力学有限元素法,把受力对象拆解成有限个元素,对每个元素进行受力分析,通过联立偏微分方程组,用泛函求解,计算出每个元素,每个节点的应力应变。联立方程组可化为刚度矩阵和自由度组成的矩阵方程。

(4)生物力学

当今生物力学发展正经历着深刻的变化。生命科学与包括力学在内的基础和工程科学交叉、融合目前已愈来愈成为当今生命科学的研究热点,同时也是力学学科的新生长点。基础研究逐步精细化及定量化,大量数据的积累要求模型化及数学化,为生物力学研究开辟了新的用武之地。现代分子和细胞生物学既提出大量新课题,又带来了许多新工具,推动着生物力学由宏观向微(细)观深入、并强调宏…微(细)观相结合。实际应用的不断涌现,催生着以解决与应用相关的工程技术问题为目标的新的生物工程学。这一新的生物工程学远远超出了基于微生物的、以发酵工程为标志的生物技术及以医疗仪器研发为目标的生物医学仪器这两个传统的领域。不断寻求新的力学和物理原理与方法,与生命科学及其它基础和工程科学进一步融合,已成为当今生物力学发展的主要特色。当今生物力学正经历从“xxbio=bio…x”(交叉)到“bioxx=x…bio”(融合)的转变。在基础研究层面上,它将与生物物理学、生物数学、生物信息学、生物化学等紧密结合,重点研究生物学的定量化和精确化问题;在应用研究层面上,组织工程、药物设计与输运、血流动力学、骨…肌肉…关节力学等正在或已经得到临床或工业界的认同,其核心是解决关键技术问题。

当前生物力学的发展特点可大致归纳为:内涵扩大(生物医学工程;生物工程),有机融合(生命科学与基础和工程科学),微观深入(细胞…亚细胞…分子层次;定量生物学),以及宏观…微观相结合(组织工程、器官力学;信息整合与

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