固体力学作为力学学科的重要分支,在中科院力学研究所的博士研究生培养体系中占据核心地位。该领域研究内容涵盖连续介质力学、塑性变形理论、损伤演化机制及多尺度力学行为等核心方向,要求考生系统掌握弹性力学基本理论体系,包括三维应力-应变关系、Hadamard解法与Airy应力函数的数学内涵,以及Love-Kirchhoff假设在板壳问题中的适用边界条件。在塑性力学方面,需深入理解Levy-Mises流动法则与Prandtl-Reuss屈服准则的物理意义,能够运用增量理论推导弹塑性本构方程,并结合Tresca与Mises屈服条件分析不同加载路径下的材料响应特征。
断裂力学作为现代固体力学的重要发展方向,重点考察Ⅰ型裂纹扩展的应力强度因子计算方法,包括含裂纹板的K-T公式与COD断裂参数的实验标定。考生应熟练掌握Griffith能量裂纹扩展理论,并能结合Paris定律建立裂纹寿命预测模型。在数值方法方面,需具备独立完成ANSYS或ABAQUS中的弹塑性接触算法设置能力,能够通过J积分与应力强度因子云图验证裂纹扩展路径的合理性。
近年来,智能材料与结构力学成为研究所重点研究方向,涉及形状记忆合金的超弹性变形机制、超材料拓扑优化设计及纳米复合材料的界面力学行为。考生需掌握Green-Lagrange应变度量在微结构分析中的应用,理解Cohesive Zone Model在界面脱粘模拟中的参数标定方法。针对国家重大工程需求,应关注大变形结构健康监测技术,包括基于光纤光栅传感的损伤识别算法与基于机器学习的结构剩余寿命预测模型。
实验力学部分要求考生具备独立设计高温高压三轴试验的能力,熟悉电子显微镜下的位错运动观测技术,并能够运用数字图像相关方法(DIC)分析表面应变场。在跨尺度力学问题研究中,需建立微米-毫米尺度界面处的本构关系,结合分子动力学模拟揭示位错增殖机制。研究计划应体现对国家重点研发计划中"先进结构材料与制造"专项的对接,例如在超高层建筑风振控制中应用磁流变阻尼器的非线性阻尼特性,或针对深海油气管道开发耐腐蚀钛合金的疲劳寿命预测体系。
建议考生重点突破多物理场耦合问题,如高温蠕变与疲劳的交互作用对构件寿命的影响,以及复合材料层合板在湿热环境下的跨尺度损伤演化规律。研究方案需体现创新性,例如将拓扑优化算法与生成对抗网络结合,实现损伤容限结构的多目标优化设计。同时关注力学与材料科学的交叉领域,如石墨烯增强金属基复合材料的界面粘结强化机制,以及超材料在电磁波隐身技术中的应用潜力。