直博生培养方案北京大学工学院.docx
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直博生培养方案北京大学工学院
北京大学
直博研究生培养方案
（报表）
一级学科名称力学
专业名称固体力学
专业代码080102
北京大学研究生院制表
填表日期：
2011年5月15日
一.学科（专业）主要研究方向
序号
号
研究方向名称
主要研究内容、特色与意义
研究生导师
1
先进材料与结构力学
●微纳米尺度力学。
研究微纳米结构材料的多功能化相关的物理和力学，自组织的基本理论和应用。
●
●复杂材料力学与物理性能研究。
包括复合材料、非均质材料、生物材料、半导体器件，以及其它微结构的力学和广义输运性能（电传导、磁传导、热传导、介电性能等）。
●
●智能材料与结构力学。
研究铁电、铁磁、磁电、形状记忆合金、电活性聚合物等智能材料及结构中的本构关系、断裂、疲劳等基本力学问题。
●
●新型能源力学。
发展风能、潮汐能、能量收集、储氢等绿色能源中的力学分析方法，研究其中的基础力学问题。
方岱宁
王建祥
段慧玲
裴永茂
李法新
2
弹塑性力学
●静载、冲击载荷及极端条件下材料与结构的塑性变形及其它形式的非线性变形，损伤，屈曲，破坏现象的实验观察、规律性的归纳和力学模型的建立及求解。
●
●三维弹性理论
●
●复杂结构、非均匀介质以及电磁热力耦合作用下结构中振动和波传播规律的研究，及其在结构的健康检测及安全评估等方面的推广应用。
刘凯欣
黄克服
励争
3
计算固体力学
●发展高效能计算方法、高维非线性动力系统的分叉、稳定性和伪弧长算法、扩展有限元以及有限元网格剖分等方向的基础性研究。
●
●利用并发展有限元法、分子动力学、相场方法、第一性原理、Monte-Carlo、格子Boltzmann方法等计算手段来计算和模拟微纳米材料和功能材料的尺度效应、界面效应、多场耦合效应等，提高现有计算方法的精度及计算效率。
●
●冲击动力学的数值方法（特征线法，离散元法，CE/SE等方法）及其泛用型计算程序的开发。
●
●发展多尺度的计算方法，表征和预测多场耦合下微纳米结构材料的力学性能、位错和缺陷产生的物理机制等。
刘凯欣
黄克服
段慧玲
4
实验固体力学
●冲击实验的新方法及其装置的开发和制造。
动态断裂和应力波传播问题的实验研究。
●
●大型工程结构（以空天结构为主）的振动测试、振动与噪声控制的技术与理论方法，发展基于智能材料及结构的振动与噪声控制技术。
●
●新型功能材料及器件的设计、制备与表征方法。
研究新型空天复合材料、功能复合材料、抗冲击材料等先进材料与器件的设计、制备及先进的测试表征方法与技术。
●
●无损检测方法的研究。
采用现代实验力学方法研究大型（航天航空航海等）工程结构中损伤的确定和寿命评估技术，探索原位、大范围内损伤感应的测试方法。
发展基于超声原子力显微术、微纳米压痕、微振动等技术的微小器件无损检测方法。
方岱宁
励争
裴永茂
李法新
注：
不够可复制加页。
二.培养目标与学习年限
培养目标：
固体力学专业的直博研究生，应具有正确的政治方向、优良的品德和学风、健康的身体；是具有坚实宽广的数学、力学及有关物理学理论基础及系统深入的专业知识的人才。
应对本学科的现状、发展方向和国际学术研究前沿有深入了解；应至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有良好的写作能力和进行国际学术交流的能力；具有严谨求实的科学态度和作风，以及独立从事创造性科学研究的能力。
毕业后可胜任固体力学学科或相邻学科的教学、科研或工程技术工作。
学习年限：
五年
三、课程设置（包括讨论班等）
序号
课程编号
课程名称
课程
类型
学分
开课
学期
任课教师
（职称）
适用专业
（本专业及其它专业）
1
马克思主义理论课
必修
3
2
第一外国语
必修
4
3
08611500
连续介质力学
必修
4
秋季
王建祥（教授）
本专业
4
08611510
计算力学概论
必修
4
春季
曹国鑫（特聘研究员）
本专业
5
08611520
动态测试技术
必修
4
秋季
励争（教授）
本专业
6
08611540
固体力学前沿进展
必修
2
秋季
本专业
7
08611410
冲击动力学
主要选修
3
秋季
刘凯欣（教授）
本专业
8
08611450
固体中的应力波
主要选修
3
秋季
本专业
9
08611480
复合材料力学
主要选修
3
春季
裴永茂（特聘研究员）
本专业
10
08611430
断裂力学
主要选修
3
秋季
李法新（特聘研究员）
本专业
11
08611530
高等弹性力学
主要选修
3
春季
段慧玲（研究员）
本专业
12
08611550
材料的力学行为
主要选修
3
春季
方岱宁（教授）
本专业
13
08611440
细观力学与纳米力学
选修
3
秋季
段慧玲（特聘研究员）
本专业
14
08611420
智能材料物理与力学
选修
3
春季
李法新（特聘研究员）
本专业
15
08611490
英文科技论文写作
选修
2
春季
王建祥（教授）
本专业
16
08611560
无损检测方法
选修
3
春季
裴永茂（特聘研究员）
本专业
17
第二外国语
选修
3
ProgrammeofPh.DStudentCourses
Discipline（一级学科）：
Speciality（二级学科）
N0.
SerialNo.
TheTitleofCourses
TheTypeofcourses*
Credit
Semestre**
Teacherandhis/herTitle
SpecialitySuitablefor
1
MarxismTheory
N
3
2
FirstForeignLanguage
N
4
3
08611500
ContinuumMechanics
N
4
A
JiaxiangWang,Professor
SolidMechanics
4
08611510
IntroductiontoComputationalMechanics
N
4
S
GuoxinCao,AssociateProfessor
SolidMechanics
5
08611520
Dynamicexperimentalmechanics
N
4
A
ZhengLi,
Professor
SolidMechanics
6
08611540
ProgressinSolidMechanics
N
3
A
SolidMechanics
7
08611410
ImpactDynamics
C
3
A
KaixinLiu,Professor
SolidMechanics
8
08611450
WavePropagationinSolids
C
3
A
SolidMechanics
9
08611480
MechanicsofCompositeMaterials
C
3
S
YongmaoPei,AssociateProfessor
SolidMechanics
10
08611430
FractureMechanics
C
3
A
FaxinLi,
AssociateProfessor
SolidMechanics
11
08611530
AdvancedElasticity
C
3
S
HuilingDuan,Professor
SolidMechanics
12
08611550
MechanicalBehaviorofMaterials
C
3
S
DainingFang,Professor
SolidMechanics
13
08611440
MicromechanicsandNanomechanics
C
3
A
HuilingDuan,Professor
SolidMechanics
14
08611420
PhysicsandMechanicsofSmartMaterials
C
3
S
FaxinLi
AssociateProfessor
SolidMechanics
15
08611490
HowtoWriteaResearchPaper
C
2
S
JianxiangWang,Professor
SolidMechanics
16
08611560
NondestructiveTestingMethod
C
3
S
YongmaoPei,AssociateProfessor
SolidMechanics
17
SecondForeignLanguage
CorN
3
*.N—necessary;C—choosen.**.S—Springsemester;A—Autumnsemester
课程内容提要
课程编号：
08611500开课学期：
秋季周学时/总学时：
4/64学分：
4
课程名称：
连续介质力学
英文名称：
ContinuumMechanics
教学方式：
考试方式：
笔试
内容提要：
张量代数、仿射量、张量分析和张量表示定理在内的张量理论基础知识；物体变形和运动的几何学描述，以及物体变形和运动遵循的基本物理定律；连续介质热力学基本知识；本构关系基本原理和物质分类；非牛顿流体的本构方程、流动特征和一些基本问题分析；有限变形下弹性体、粘弹性体和弹塑性体的本构关系，以及一些简单问题的求解。
教材：
连续介质力学基础（黄筑平，高等教育出版社，2003）
参考书：
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611510开课学期：
春季周学时/总学时：
4/64学分：
4
课程名称：
计算力学概论
英文名称：
IntroductiontoComputationalMechanics
教学方式：
讲授与计算实习考试方式：
课题报告、笔试
内容提要：
简介计算机科学相关知识、连续体问题的离散化方法（包括有限元、边界元、离散元、无网格法、分子动力学等）、计算力学常用的重要算法（包括线性方程组的求解、非线性方程组的求解、特征值问题及相关算法、辛算法等）、软件工程及大型计算力学软件。
同时组织同学进行专题讨论及研究（包括多场问题、多尺度问题、流固耦合问题、结构稳定性问题等）
教材：
参考书：
计算固体力学，刘正兴、孙雁、王国庆编著，上海交通大学出版社，2000。
弹性系统的稳定性，武际可、苏先樾著，科学出版社，1994。
非线性有限元基础，殷有泉著，北京大学出版社，2007。
有限单元法，王勖成，清华大学出版社，2003。
新型有限元论，龙驭球等，清华大学出版社，2004。
无网格法，张雄等，清华大学出版社，2004
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611520开课学期：
秋季周学时/总学时：
4/64学分：
4
课程名称：
动态测试技术
英文名称：
Dynamicexperimentalmechanics
教学方式：
课堂授课，教学实验考试方式：
实验操作、实验报告、笔试
内容提要：
简介固体力学动态测试技术相关知识，介绍研究结构动态波动问题和动态断裂问题的动态动态应变的电测法、动态光弹性方法和动态焦散线方法，结构动态响应研究的模态参数识别方法以及相关的技术。
此外，介绍动态测试技术的最新研究进展。
教学除课堂授课外，还有6个基本教学实验，包括一般动态应变测量、瞬态应变测量、动态应力波传播、动态断裂、振动、模态分析。
教材：
固体力学动态测试技术，苏先基、励争,高等教育出版社,1997
参考书：
1.Handbookonexperimentalmechanics,A.S.Kobayashi,1987,Prentice-Hall,Inc.
2.
3.实验力学（中文期刊杂志），中国科技大学出版社
4.
5.Experimentalmechanics
6.
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611540开课学期：
秋季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
固体力学前沿进展
英文名称：
ProgressinSolidMechanics
教学方式：
考试方式：
内容提要：
固体力学前沿进展（A）、（B）、（C）是针对固体力学研究生招生的四个研究方向（“先进材料力学”，“弹塑性力学”、“计算固体力学”和“实验固体力学”）的最新研究进展所开设的课程。
固体力学前沿进展（A）开课的主要目的是使研究生了解固体力学专业的研究方向之一（“先进材料力学”方向）的最新研究进展，让学生学会如何从力学的角度来研究日新月异的新材料，包括微纳米材料、功能材料、生物材料等，了解本领域的最新进展。
开课形式是我们将邀请“材料的力学行为”研究方向国内外知名教授、学者做报告，讲述他们最新研究成果，期间学生、老师和报告人进行面对面的充分交流和讨论，加深理解，开阔同学们的视野。
固体力学前沿进展（B）开课的主要目的是使研究生了解固体力学专业的研究方向（“弹塑性力学”和“实验固体力学”方向）的最新研究进展，让学生了解传统的弹塑性力学目前仍然存在的一些问题，及其在新材料、新结构体系中的发展与应用；了解先进的实验固体力学方法的发展动态，以及实验研究的主要方法与手段。
开课形式是我们将邀请“弹塑性力学”和“实验固体力学”研究方向国内外知名教授、学者做报告，讲述他们最新研究进展。
然后，学生、老师和报告人进行交流和讨论。
固体力学前沿进展（C）开课的主要目的是使研究生了解固体力学专业的研究方向之一（“计算固体力学”方向）的最新研究进展，让学生了解先进的数值计算方法和发展趋势，了解多尺度计算的研究动态及主要应用背景。
开课形式是我们将邀请“计算固体力学”研究方向国内外知名教授、学者做报告，讲述他们最新研究进展。
然后，学生、老师和报告人进行交流和讨论。
教材：
参考书：
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611410开课学期：
秋季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
冲击动力学
英文名称：
ImpactDynamics
教学方式：
考试方式：
内容提要：
本课首先讨论一维杆中应力波的初等理论，在建立基本关系式以后，将由浅入深地依次对弹性波、弹塑性加载和卸载波、粘弹性波和弹粘性塑性波等逐一加以讨论。
应力波理论主要关心的是介质不断随坐标和时间变化着的非均匀、非定常运动，着重于动载荷对介质的局部效应和早期效应的分析。
应力波分析中要注意载荷与介质之间的耦合作用，要注意应力波和材料动态力学性能之间相互依赖的密切关系。
这些正是固体力学动力学与静力学理论的主要不同之处。
本课在第2阶段讨论一维应变平面波传播理论。
这里应变是一维的，但应力是三维的，因而本构关系就比较复杂了。
讨论从两方面进行：
一方面从较低应力下的一维应变弹性波着手，进而讨论较高应力下的一维应变弹塑性波；另一方面从高压下忽略固体剪切强度（流体模型）的固体冲击波理论着手，进而讨论在应力逐渐降低情况下的一维应变弹塑性波（流体弹塑性模型）。
为此还简要地讨论固体高压状态方程。
本课根据需要可能增加均匀无限介质中的线弹性波的讨论或实际工程应用方面的介绍。
教材：
应力波基础，王礼立
参考书：
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611450开课学期：
秋季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
固体中的应力波
英文名称：
WavePropagationinSolids
教学方式：
考试方式：
笔试
内容提要：
弹性动力学的基本概念，
无限介质中的波，半空间中的平面波，杆、梁、板等结构中的波，层状介质中的波，
粘弹性介质中的波以及相关的数学理论和方法。
课程还将介绍弹性波理论的应用。
教材：
参考书：
A.D.Achenbach, WavePropagationinSolids，AmericanElsevierPublishingCompany,Inc.-NewYork,1973.
Y.H.Pao,ElasticWavesinSolids,JAM,Vol50,December1983.
KarlF.Graff,WaveMotioninElasticSolids,OxfordUniversityPress,1975.
A.E.H.Love,ATreatiseontheMathematicalTheoryofElasticity,FourthEditions,DovePublications,NewYork,1944.
C.Trusdell,RationalThermodynamics,McGrawW-Hill,BookCompany,1969.
Yih-HsingPao&Chao-ChowMow,DiffractionofElasticWavesandDynamicStressConcentrations,GraneRussak,NewYork,1971.
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611480开课学期：
春季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
复合材料力学
英文名称：
MechanicsofCompositeMaterials
教学方式：
考试方式：
笔试
内容提要：
各种复合材料在现代工业领域得到愈来愈广泛的应用，特别是，先进复合材料是航空航天领域必不可少的材料之一。
复合材料力学提供了材料设计、应用和结构安全性评估的理论基础。
本课程旨在讲授复合材料力学分析的基础知识，包括各种复合材料力学性能和有关物理性能预测的细观力学，以及损伤、破坏机制分析，为学生将来从事复合材料的研究、研制和应用奠定理论基础。
教材：
IntroductiontoMechanicsofCompositeMaterials（英文讲义，王建祥编）
参考书：
1.R.M.Christensen,MechanicsofCompositeMaterials,JohnWiley&Sons,1979.
2.
3.T.Mura,MechanicsofDefectsinSolids,MartinusNijhoff,1987.
4.
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611430开课学期：
秋季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
断裂力学
英文名称：
FractureMechanics
教学方式：
考试方式：
笔试
内容提要：
内容分为基础知识概念部分和专题扩展部分，前者包括经典的Griffith脆断理论，线弹性裂纹场分析，应力强度因子及能量释放率，裂纹张开位移，弹塑性断裂力学，J积分，HRR场，J阻力曲线等概念；后者包括复合型断裂判据，动态裂纹扩展，界面断裂力学，疲劳裂纹扩展，宏观损伤力学本构理论简介以及裂纹尖端场的弹塑性损伤分析，断裂力学的数值模拟以及三维裂纹问题。
另外，还安排3学时的实验课，测试金属材料的断裂韧性。
教材：
参考书：
杨卫，宏微观断裂力学.北京:
科学出版社,1995
黄克智、余寿文，弹塑性断裂力学，北京：
清华大学出版社，1985
范天佑，断裂理论基础.北京：
科学出版社，2003
张行，断裂与损伤力学。
北京，北京航空航天大学出版社，2009
注：
每门课程都须填写此表，本表可复制。
课程内容提要
课程编号：
08611530开课学期：
春季周学时/总学时：
3/48学分：
3
课程名称：
高等弹性力学
英文名称：
AdvancedElasticity
教学方式：
考试方式：
笔试
内容提要：
（一）弹性通解（4学时）
（二）平面问题（4学时）
（三）轴对称问题（4学时）
（四）半空间问题和厚板问题（4学时）
（五）应力函数（4学时）
（六）弹性势论（4学时）
（七）Saint-Venant原理（4学时）
（八）接触问题（4学时）
（九）纳米尺度的弹性理论（4学时）
（十）热力学基础（4学时）
（十一）固体的扩散理论（4学时）
（十二）构型力（2学时）
教材：
参考书：
1.王敏中，高等弹性力学，北京大学出版社，1999
2.黄克智，黄永刚，固体本构关系，清华大学出版社，1999
3.I.M.Gelfand，S.V.Fomin,ABriefReviewofSomeMathematicalPreliminariesCalculusofVariations,PrenticeHal,1963
4.T.Mura,MicromechanicsofDefectsinSolids,Springer,2003
5.M.E.Gurtin,Thelineartheoryofelasticity,inMechanicsofSolids-VolumeII,editedbyC.Truesdell,Springer-Verlag,1984
6.S.P.Timoshenko，J.N.Goodier,TheoryofElasticity,McGraw-Hill,1987
7.A.E.H.Love,ATreatiseontheMathematicalTheoryofElasticity,Dover,1944
8.徐秉业,弹性力学,清华大学出版社,2007
9.H.B.Callen,ThermodynamicsandIntroductiontoThermostatics（2ndEdit）,Wiley,1985
10.N.I.Muskhelishvili,Somebasicproblemsofthemathematicaltheoryofelastici
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