复杂装备研发中的计算力学及应用

“复杂装备研发数字化工具中的计算力学和多场耦合若干前沿问题”

国家重点基础研究发展计划(973)项目简介

重大工业装备和现代化特种装备的设计和制造越来越趋向于集成化和多功能化，很多尖端高技术装备也往往在多场耦合和极端条件等复杂和苛刻的环境下运行。为了提高这些装备结构设计数字化设计工具的力学与多场耦合分析水平，需要研究和解决极端环境和多场耦合下复杂结构服役行为的力学建模与数值模拟、极端瞬态条件下结构动力学响应或多物质波的精确数值求解、材料与结构多时空尺度性能演变机理和数值分析、考虑多场耦合及不确定性的材料与结构的优化设计等具有共性的科学问题，而计算力学传统的理论和算法难以有效地对这些问题进行处理，必须发展新的结构分析与设计建模理论和数值方法。

国家重点基础研究发展计划（973）项目“复杂装备研发数字化工具中的计算力学和多场耦合若干前沿问题”(2010-2014)目前已得到科技部立项。它面向重大工程与装备结构自主创新研发的国家需求，瞄准重大民用与军工装备结构精细化分析与设计问题中的计算力学共性前沿问题，凝聚国内计算力学及相关学科的高水平研究团队，围绕计算力学领域的一些关键科学问题有针对性地开展前沿研究，依托新型工程科学计算平台发展复杂装备结构数值模拟和优化设计的理论体系和若干有特色的高效数值算法，支撑面向典型工程应用的专业化软件系统的研发。该项目重点针对以下科学问题及其先进研究成果的典型工程应用开展研究：

1、多场耦合下材料与结构强非线性复杂力学行为分析的建模理论和关键算法；

2、材料与结构热力耦合非线性多尺度模型及一体化设计中的关键算法；

3、考虑不确定性和多功能的结构与多学科优化方法；

4、新一代集成化计算力学软件平台的体系结构与设计模式；

5、车身钢板轻量化与碰撞安全性的数字化设计；

6、特种装备结构的毁伤与服役过程安全性的数值仿真。

通过以上几个方面的研究，将促进相关基本理论、先进数值方法和软件平台的形成，推动我国计算力学及其软件平台基础性研究工作的开展，初步形成自主知识产权的新一代大规模计算力学软件平台，为复杂装备数字化设计提供关键技术支撑。

我系张洪武教授为本项目首席科学家，同时负责第4个课题的研究，亢战教授负责第3个课题的研究。

计算工程与CAD研究室

2009年9月11日