岑松用计算力学优化工程结构

岑松主要研究方向是结构工程中的计算力学问题。在多年的科研工作中，他继承了导师龙驭球院士的衣钵，除钻研基础理论研究外，还致力于开发工程应用项目。记者：首先，请您介绍一下什么是结构力学。岑松：举一个最简单的例子，以人体骨架为例，人体活动受到外力，体内的每一块骨头要各司其职承担人体的自重，并传递力的作用使运动自如。结构力学主要研究工程结构在外载负荷作用下的应力、应变和位移等规律，分析不同的形式和材料的工程结构，为工程设计提供分析方法和计算公式；确定工程结构承受和传递外力的能力；研究和发展新型工程结构。记者：结构工程为什么需要计算力学？
岑松：现在，我们所处理的都是一些十分复杂的结构体系，并且处于运动中，如汽车碰撞、手机摔落等。对于这些复杂问题很难获得解析，若采用实体检验，则耗费的时间和成本过大；用数值方法求解，计算工作量则过于庞大，这就必需通过力学、数学与计算机的结合来进行结构设计与评估。记者：当前，计算力学中应用最广的方法是什么？岑松：计算力学有很多种方法，如有限元法、有限差分法、无网格法，等等。其中最成熟、应用最广的是有限元法。简单地讲，有限元法就是把一个连续的物体划分为1维或多维的有限个单元的集合，并在每一个单元上建立一个函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数，再通过对有限个单元场函数求解整体的力学问题的一种数值方法。这种方法的离散化概念具有非常直观的意义，很容易被设计者接受，又具有便于计算机处岑松清华大学航天航空学院党委副书记，副教授，固体力学研究所博士生导师。
兼任中国力学学会计算力学专业委员会特邀委员，国际计算力学学会(IACM)会员，国际华人计算力学学会（ICACM）常务理事，北京市力学学会副秘书长。主要从事结构工程中的计算力学研究，包括新型高性能有限元理论与技术，非线性有限元方法，随机有限元以及其他新型数值计算方法，复杂工程结构计算分析等。先后承担多项国家自然科学基金等项目，2004年入选北京市科技新星计划。用计算力学优化工程结构岑松文/本刊实习记者王虹扬理的计算格式，因而得到广泛应用。记者：请您简单地介绍一下广义协调元法。岑松：每一种方法都有自身的局限性，有限元法也不例外。如计算精度问题，网格增加可以提高计算精度，但计算量则要以几何基数递增，这对计算机的硬件要求很高。因此，除提高计算机硬件水平外，我们还通过在数学上进行特殊处理，使其收敛性能够在相对较少的计算量下提高精度水平，这就是广义协调元法，它是有限元法中的一种。
记者：那么，什么是无网格法？岑松：无网格法目前的研究更多是在理论层面上。不言而喻，无网格就是只需在物体上布置一些点，通过对这些点的建模，计算整个物体的力学问题。这样，无网格法即简化了有网格法前期处理工作量大的问题，又避免了物体因变形后网格随之变形导致精度下降问题。对无网格法研究，我们也只是停留在理论层面上。记者：在广义协调元法的研究过程中，您取得了哪些研究成果？岑松：在广义协调元法的研究中，我们提出了新型座标法。该方法解决了网格变形后，精确度不受影响的问题，这一成果得到了国际上的认可，如葡萄牙、美国的研究人员在此基础上对金属成形和锻炼过程中的结构变化进行分析。

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