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《全国大学生力学竞赛赛题汇编及点评》序言
武际可 2009-6-16 11:46
《全国大学生力学竞赛赛题汇编》序言 注:由机械工业出版社出版,清华大学高云峰教授和北京航空航天大学蒋持平教授编著的《 全国大学生力学竞赛赛题汇编 》一书,邀笔者作序。对于青年学生,真正是出于个人爱好而不是奉家长或教师之命,去显示自己的学习实力,参加各种竞赛,笔者是一贯支持的,因之写下了以下文字。 世界上在学生中组织文化知识竞赛,最早是在数学学科展开的。其中最著名的,要算是 1894年匈牙利数学竞赛了,迄今已经经历了一百多年。罗马尼亚的中学生数学竞赛开始于1902年,苏联中学生数学竞赛开始于1934年,被命名为数学奥林匹克。美国开始于1938年,保加利亚开始与1949年,中国开始于1956年。1959年开始了国际中学生数学竞赛。 著名数学家陈省身教授在《怎样把中国建为数学大国》的讲演中说:数学竞赛大约是百年前在匈牙利开始的,匈牙利产生了同它的人口不成比例的许多大数学家!(《数学进展》20卷2期)数学奥林匹克为匈牙利造就了一大批世界著名学者,著名的力学家冯卡门就是当年匈牙利数学竞赛的优势者。他在《航空航天时代的科学奇才》一书中说:根据我所知,目前在国外的匈牙利著名科学家当中,有一半以上都是数学竞赛的优胜者,在美国的匈牙利科学家,如爱德华、泰勒、列夫西拉得、G波利亚、冯牛曼等几乎都是数学竞赛的优胜者。我衷心希望美国和其他国家都能倡导这种数学竞赛。这些话充分说明,举行中学生的数学竞赛,不仅对那个国家的数学科的发展起到巨大的推动作用,而且由于数学是许多学科的基础,它对推动那个国家的整个科学技术也起着重要的作用。 在各国学者逐渐领略到数学竞赛的好处后,20世纪,在中学生以致大学生群体中进行的各种比赛犹如雨后春笋,得到蓬勃发展。1967年开始了国际中学生物理奥林匹克,1968年开始了国际中学生化学奥林匹克。在大学生中, 美国数学会主持的从 1938 年开始的普特难( Putnam )数学竞赛,其竞赛优胜者得到的不在于金钱而在于荣誉。国际著名的物理学家诺贝尔奖获得者费曼就得到过普特难数学竞赛第一名。 美国国际大学生数学建模竞赛开始于1985年, 国际大学生程序设计竞赛开始于 1977 年,国际建筑设计竞赛开始于 1976 年。等等。 在各门学科中,力学和数学,是最为基础和影响范围最大的两门,也是关系最为密切的两门学科。 在中国明末,由西方传教士邓玉函(瑞士人)口授、王徵笔录、并于1627年出版的《远西奇器图说》中,讲到数学和力学的关系时说:造物主之生物,有数、有度、有重,物物皆然。数即算学,度乃测量学,重则此力艺之重学(注:中国早期将力学翻译为重学)也。重有重之性。以此重较彼重之多寡,则资算学;以此重之形体较彼重之形体之大小,则资测量学。 故数学、度学、重学之必须,盖三学皆从性理而生,为兄弟内亲,不可相离者也。 这里数学是计算的意思,和现今数学的含义不同。度学是指测量学,更宽一点,指的是几何学。 我国著名力学家谈镐生先生在1977年上书中国科学院说:按照近代观点,物理、化学、天体物理、地球物理、生物物理可以全部归纳为物理科学。力学是物理科学的基础,数学又是所有学科的共同工具,力学和数学原是科学发展史上的孪生子,因此,形象地可以认为,物理科学是一根梁,力学和数学是它的两根支柱。 他曾更为简练地说: 数、理、化、天、地、生中的五大科学可以统一归纳为物理科学。力学当然就是物理科学的共同基础。而数学则是物理科学和所有科学的共同工具。 基于对力学在各门科学中的重要性的这种认识,要推动我国科学技术的现代化,在青少年中,推动他们打好力学的基础和打好数学基础具有同等重要的意义。因此,力学学会决定从 1958 年开始在大学生中举行力学竞赛是十分重要的举措。它对于 推动作为基础课的力学学科的教学,增加就学者对力学学科学习的兴趣,活跃教学与学习环境,发现人才,吸引全社会对力学学科的关注与投入,都是非常重要的。 事实证明,全国周培源大学生力学竞赛开始以来,愈来愈受到各界的重视。一届比一届规模大,一届比一届受到更多的支持。1988年,第一届比赛,称为青年力学竞赛,原定是每四年举行一次。1988年第一届参赛者只有62人,而2008年第六届的参赛者有近万名。后来受到周培源基金会的支持,改名为周培源大学生力学竞赛,还受到教育部高教司的支持。并且从原来的每四年举行一次改为每两年举行一次。这些都说明,周培源大学生力学竞赛是一项适合我国科学技术和教育发展潮流的重要赛事。办好周培源大学生力学竞赛,不仅是中国力学学会的责任,也是我国各级教育主管行政部门、各大专院校、广大力学学科的教师乃至全社会的责任。 从第一届力学竞赛以来,已经过去二十多个年头了。二十多年是一个不短的历史阶段。为了使力学竞赛的赛事办得更好,我们需要认真总结一下比赛的收获和经验。尤其是对于各届比赛的命题、比赛内容和方式加以总结和检讨,是很必要的。恰巧清华大学高云峰教授和北京航空航天大学的蒋持平教授合作将我国历届大学生力学竞赛的赛题和题解结集出版,并且作者们对于各届的赛题进行了点评。无疑本书的出版对推动周培源大学生力学竞赛的总结与提高是有帮助的。 本书的主要特点:一是作者们并不是简单地把原来的赛题归纳结集。历次力学竞赛的赛题和解答都在赛后由《力学与实践》杂志刊登,他们不简单地把这些赛题和解答集中起来,而且还在每一次的赛题后面给出了点评。评议这些题目的难易、是否超出现行力学教学大纲。在附录中,还对历次赛题根据难易进行了分级。二是,对于比赛特别是今后比赛逐渐增加动手和联系实际的趋向,作者们着重介绍了第六届力学竞赛的团体赛的命题思路、比赛过程和取胜诀窍。作为附录,作者们还就中央电视台播出过的四次有关力学联系实际问题和动手能力的比赛进行了纪实介绍。由于这四次比赛,高云峰教授都是实际指导者,所以写来更为生动、透彻深入。 我想,这本书,不仅对今后的比赛的组织者、命题者有很好的参考价值。对于力学比赛的指导教师、力学竞赛的参加者,也具有很好的参考意义。一般来说,为了教好、学好力学课,对于教师和学生,也都是一本难得的参考书。 北京大学退休教授 武际可
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【会议】2009中国力学大学“柔性电子器件力学”专题研讨会
yahuang 2009-6-13 20:42
中国力学学会学术大会2009,将于2009年8月24-26日在河南郑州(郑州大学承办)举行。经中国力学学会常务理事会讨论,批准设立 柔性电子器件力学专题研讨会。 为适应下一世代电子产品在可移植性、轻便化与便携性程度上的进一步需求,近年来柔性可延展电子成为全球电子产业界与学术界关注的新焦点。采用刚性岛的柔性导线连接或者直接进行创造性的屈曲设计是实现电子器件可延展性的重要手段,这些技术的发展提出了大量亟待解决的力学问题。本专题主要围绕与柔性电子器件力学问题相关的理论、试验以及模拟方法开展交流和讨论。 征稿主题: 薄膜/基体结构柔性设计原理与应用 柔性结构表征方法与建模 基于有机材料柔性电子器件的力学及电学性能研究 基于无机硅材料柔性电子器件的设计 柔性电子器件的制备技术 与柔性电子器件制备相关的转印技术 柔性电子器件的可延展性能研究 柔性电子器件的破坏行为研究 柔性电子器件的动态特性以及在噪声环境中的可靠性 可延展铁电柔性电子多功能设计、制备和表征 届时,黄永刚(美国西北大学)将做可延展电子器件中的力学问题的大会特邀报告。 http://www.cstam.org.cn/cctam2009/index.asp?classid=2
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【分享】柔性电子相关研究领域的著名学者(updating)
yahuang 2009-6-12 21:17
1. Sigurd Wagner http://www.princeton.edu/~wagner/index.htm He is working on devices, processes, and materials for large-area electronics, which is also called macroelectronics or giant electronics. 2. Zhigang Suo http://www.seas.harvard.edu/suo/ Allen E. and Marilyn M. Puckett Professor of Mechanics and Materials, School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University 3. Yonggang Huang http://www.civil.northwestern.edu/people/huang.html Mechanics of materials and structures; fracture mechanics; composite materials; micromechanics; atomistic-based continuum mechanics; mechanics of stretchable electronics. 4. John A Rogers http://rogers.mse.uiuc.edu/ He seeks to understand and exploit interesting characteristics of 'soft' materials, such as polymers, liquid crystals, and biological tissues as well as hybrid combinations of these materials with unusual classes of inorganics, such as nanoribbons, wires and platelets. 5. Ian Hutchings http://www.ifm.eng.cam.ac.uk/pp/publications/imh.html The Inkjet Research Centre has established an Inkjet Interest Group as part of the EPSRC and industry funded project investigating fundamental aspects of inkjet. 6. Zhenan Bao http://baogroup.stanford.edu/ Energy, organic semiconductors, transistors, solar cells, carbon nanotube, transparent electrodes, sensors, soft materials, organic and polymer synthesis and characterization, nano- and micropatterning, bio-inspired assembly, and device fabrication and characterization. 7. Vivek Subramanian http://www.eecs.berkeley.edu/~viveks/ His research interests include advanced CMOS devices and technology and polysilicon thin film transistor technology for displays and vertical integration applications. His current research focuses on organic electronics for display, low-cost logic, and sensing applications. He has authored or co-authored more than 40 research publications and patents. 8. William D. Nix http://soe.stanford.edu/research/layout.php?sunetid=nix Hiscurrent work deals with the mechanical properties of nanostructures and with strain gradients and size effects on the mechanical properties of crystalline materials. 8. Liwei Lin http://www.me.berkeley.edu/~lwlin/ MEMS (Microelectromechanical Systems); NEMS (Nanoelectromechanical Systems); Nanotechnology; design and manufacturing of microsensors and microactuators; development of micromachining processes by silicon surface/bulk micromachining; micro moulding process; mechanical issues in microelectromechanical systems (MEMS) including heat transfer, solid/fluid mechanics and dynamics. 9. George Whitesides http://gmwgroup.harvard.edu/ updating
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【招聘】数字制造装备与技术国家重点实验室博士后职位
yahuang 2009-6-11 09:01
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室 ,湖北省电子制造技术与装备研究 团队主要成员包括:熊有伦(中国科学院院士)、丁汉(杰出青年基金获得者、长江学者、973首席科学家)、尹周平(全国百篇优秀博士论文获得者、杰出青年基金获得者、长江学者)、熊蔡华(全国百篇优秀博士论文获得者、长江学者)、杨文玉教授、顾佩华(长江讲座教授,加拿大工程院院士)和王煜(杰出青年基金获得者、长江讲座教授, IEEE Fellow)等在内教师9人。承担973项目(1项)和课题(6项)、NSFC(重大2项、重点2项)、863重点项目(多项),以及国家重大专项等国家级重大项目。 近期因科研需要,欲招收博士后,共同发展,具体要求如下: 一、招收对象原专业可为 机械、控制、材料、力学、电子、计算机、微纳制造等领域。 二、博士后招收条件 1.符合华中科技大学招收博士后基本条件( http://202.114.18.8:8085/ ); 2.脱产在本站从事博士后研究工作,面试时需要做一次专业的学术报告; 3.课题组优先招收条件:具有较强的理论基础或实践能力;具有很好的团队合作精神;具有交叉学科博士学位。 三、工作条件及待遇 1. 应聘人员被聘任后,享受《华中科技大学博士后研究人员管理工作的暂行规定》( http://202.114.18.8:8085/sort.asp?id=158 )的相关待遇外,课题组将根据具体情况发生活补助和年终奖金; 2. 课题组提供良好的科研环境,尽力创造良好的个人发展机遇,经费充足,实验条件完善,配笔记本。 四、联系方式 有意从事博士后研究工作的人员,可随时提交本人简历的到联系人邮箱,或直接电话\QQ联系。联系方式如下: 联系人: 黄永安 博士,027-87558207,EmailQQ: 13367614(at)qq.com。 其他补充 目前本课题组的全职博士后已有多人获得国家自然科学基金(2),国家博士后重点基金(2),国家博士后一等基金(2),重点实验室资助项目(1)资助。三位全职博后已有两人留校任教。课题组在学校收入的基础上额外增加一部分收入(每月工资+年中和年终奖励)等。
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羽毛球里的科学(二):动量守恒
yyzhao 2009-6-10 16:59
彼得不到十五岁,是个羽毛球好手,在英国同龄组排在前十名。论气力,他远不如我,可是一交手,我被打得落花流水。他的球又快又远,常常让我措手不及。 我们知道,羽毛球是最快的球类运动,专业运动员的杀球,羽毛球的速度都在每小时250公里以上,目前的杀球时速纪录超过300公里。对于大多数初学者来说,最常见的问题是击球乏力,或者有力使不上,球速慢。那么,羽毛球的速度是从哪里来得呢? 球拍打击羽毛球,使羽毛球快速返回,这一简短过程,可以看作是两个物体的碰撞,可以用动量和能量守恒来描述。我们暂且先不考虑人与球拍的相互作用,将击打的过程近似为匀速飞行的球拍和羽球正面相撞的过程,如果假设球拍和羽球都是弹性体,所有的能量都是动能,没有任何能量损耗,那么,碰撞前后总动量和总能量保持不变: 这里,M,Vo和V分别是球拍的重量(确切地说是质量)、击打前速度和击打后速度,m,vo和v是羽球的重量、击打前速度和击打后速度,速度的方向以击打方向为正,来球方向为负。 解上列方程,可以求得羽球被击后的速度为: 其中k=M/m是球拍和羽球的重量之比。如果我们假设k远大于一,则上式可以进一步简化为: 也就是说,球拍打击羽毛球之后,羽毛球的初始飞行速度是原来的飞行速度(反向)再加上球拍速度的两倍。 这一番简化虽然和实际情况有一些出入,但有助于我们抓住羽毛球技术的本质。第一,如果来球迅猛(vo Vo),我们只要挡一下就可以,羽毛球会以近乎原来的速度被弹回。有些技术不好但反应灵敏的球手,不怕快球,但怕高远球,就是这个原因。第二,如果来球球速不快,要击出快球,使羽球从本方后场打到对方后场,就得加快球拍速度。注意,最重要的是球拍击球霎那时的球拍速度,而不是力量(力量的问题以后再谈)。这就是为什么只要技术得当,10岁小孩也可以打败五大三粗的莽汉。 我们再来看看球拍的重量问题。从简化公式来看,球拍的重量似乎与动量传递关系不大,这个论断大体不错,但有必要进一步讨论。初学者大都喜欢重量轻的拍子,这是因为,同样的力量,球拍越轻,则加速越快(F=Ma),球拍击球时的速度就越高。对于专业选手来说,力量不是主要问题,目的是要尽一切可能提高击球速度,这时候,球拍重量和重量分布就有一定的重要性。 严格说来,我们把球拍看作是整体匀速运动的物体并不确切。实际上,正确的击打姿势是在最后一刻手腕翻动(甚至捻指),使球拍扭转而获得高速。因为球柄握在手中,考虑到球拍的弹性,比较实际的情况可能是将球头和羽毛球看作一个系统来分析,M是球拍头的重量而不是球拍整体的重量。羽毛球的重量大约5克左右,球拍的重量大约是80到100克,拍头部分就是40到50克,k值大约是10左右。增加k值对提速有帮助(见式2),因此,攻击性选手,往往喜欢拍头重的球拍。 从以上的分析来看,球拍速度是第一位的,但力量的作用也不容小觑。事实上,我们在击球的时候,有时候会有震手的感觉。轻飘飘的羽球,为什么会产生巨大的反作用力呢?欲知究竟,且听下回。 羽毛球里的科学(一):缘起
个人分类: 科普|10058 次阅读|0 个评论
羽毛球里的科学(一):缘起
yyzhao 2009-6-9 23:55
工作性质的缘故,多数时候是坐在计算机前面阅读或敲字,上下班以车代步,回到家里往沙发上一坐,随后上床睡觉。脑袋瓜每天都在不停地运转,而四肢却大部分时间都在闲着。唯一的运动是一周一次的羽毛球,还常常因为有事而错过。年轻时候还好,到了中年之后,渐渐地就觉得体力有些不支,于是决定加强体育锻炼。我同时参加了三个羽毛球俱乐部。坚持了一段时间,身体有了明显的改观,神清气爽,好象精力也比从前多了好多。 渐渐地,我有点迷上羽毛球了。除了出一身臭汗,还想玩得开心,提高自己的打球技术就成了必由之路。好在网上有很多教学录像,照猫画虎,也有一些长进。 学究的通病是凡事想探个究竟,博主自然也不能免俗。 要赢球得分,目的很简单,就是要将羽毛球以适当的速度打到适当的位置,使对方接不到球,或者不能顺利地将球回击过网。简言之,就是控速、控点,再简言之,就是控制球击出后瞬间的飞行速度和方向,更简言之,就是通过优化击球动作,将身体的力量,以准确的时间、空间和力度,通过球拍传输到羽毛球上。 网上有很多介绍标准击球姿势和优良球拍性能的文章,掌握了这些技术,再加上一把不错的球拍,就可以所向披靡。可是,这些击球技术和球拍设计后面,究竟有什么科学道理没有?到网上查查,大都语焉不详。仔细一琢磨,问题还真不简单,有力学问题,有飞行动力学问题,有材料学问题,有生理力学问题,要搞清楚,还真不是一件容易的事。其实,羽毛球、乒乓球、网球、棒球等击打类运动,物理原理相似,这方面的教科书应该不少,只是博主的研究兴趣不在这里,无意深究。但作为一名羽毛球爱好者,又觉得这类问题有趣,不妨就其中的科学问题作点探讨。对也罢,错也罢,权当茶余饭后的谈资。 羽毛球是最快的球类运动。林丹跃起扣杀,羽球应声落地,屏幕显示时速280公里。轻飘飘的羽球,何以获得如此高速?欲知究竟,且听下回。
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力学外文期刊列表(非原创,出处不详)
ranshao 2009-5-21 14:20
ANNU REV FLUID MECH ADV APPL MECH INT J NONLINEAR SCI INT J PLASTICITY J MECH PHYS SOLIDS J MICROMECH MICROENG J STAT MECH-THEORY E MECH MATER J RHEOL J FLUID MECH COMPUT METHOD APPL M PHYS FLUIDS RHEOL ACTA ARCH RATION MECH AN INT J SOLIDS STRUCT J NONLINEAR SCI INT J HEAT MASS TRAN COMPUT FLUIDS J NON-NEWTON FLUID INT J HEAT FLUID FL ENG FRACT MECH PHILOS MAG ENERG CONVERS MANAGE INT J MULTIPHAS FLOW INT J NONLINEAR MECH INT J IMPACT ENG WAVE MOTION EXP MECH EXP FLUIDS COMPUT MECH DYNAM SYST PROBABILIST ENG MECH J ADHESION OPEN SYST INF DYN STRUCT MULTIDISCIP O THEOR COMP FLUID DYN J TURBUL CONTINUUM MECH THERM INT J MECH SCI J APPL MECH-T ASME NUMER HEAT TR A-APPL ENVIRON FLUID MECH MECH ADV MATER STRUC NUMER HEAT TR B-FUND NONLINEAR DYNAM EUR J MECH A-SOLID J SOUND VIB INT J NUMER METH FL J ADHES SCI TECHNOL J THERM STRESSES FLOW TURBUL COMBUST GRANUL MATTER APPL THERM ENG J COMPOS CONSTR INT J NUMER ANAL MET INT J THERMOPHYS MECH RES COMMUN EUR J MECH B-FLUID FINITE ELEM ANAL DES INT J DAMAGE MECH GEOPHYS ASTRO FLUID KOREA-AUST RHEOL J HEAT TRANSFER ENG INT COMMUN HEAT MASS ENG COMPUTATION THEOR APPL FRACT MEC ACTA MECH Q J MECH APPL MATH INT J FRACTURE J FLUID STRUCT J NON-EQUIL THERMODY MULTIBODY SYST DYN ACTA MECH SINICA(中国,力学学报) ARCH APPL MECH J WIND ENG IND AEROD APPL MATH MODEL MECH TIME-DEPEND MAT J ELASTICITY J VIB ACOUST PROG COMPUT FLUID DY MATH MECH SOLIDS FLUID DYN RES ZAMM-Z ANGEW MATH ME J MECH MICROGRAVITY SCI TEC J POROUS MEDIA CR MECANIQUE REGUL CHAOTIC DYN INT J NUMER METHOD H J STRAIN ANAL ENG NIHON REOROJI GAKK ARCH MECH MECCANICA INT J COMPUT FLUID D J VIB CONTROL HEAT MASS TRANSFER WIND STRUCT MECH BASED DES STRUC ACTA MECH SOLIDA SIN(中国,固体力学学报) SHOCK WAVES MECH COMPOS MATER EXP TECHNIQUES INT J APPL ELECTROM DOKL PHYS P I MECH ENG K-J MUL APPL MATH MECH-ENGL(中国,应用数学和力学) PMM-J APPL MATH MEC+ SHOCK VIB SOUND VIB 博主注:所列3个中国期刊中,《力学学报》近年来按影响因子排名最高,稳定在70-80之间。以上列表欢迎大家补充,欢迎对期刊进行评论。
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力学外文期刊列表
ranshao 2009-5-21 13:40
ANNUREVFLUIDMECH
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“如果科学起源于中国……”——析李约瑟假设
热度 1 lvnaiji 2009-5-3 10:32
除了通常所知的李约瑟悖论外,李约瑟还有这样一个假设:如果科学起源于中国的话,那么一开始就不是力学,可能是电磁学。 思路一:量纲。 在科学史上,按现在的标准,称得上是科学的最早的学科是几何学和力学。几何学的量纲是 L ,长度,还有弧度,运动学加上时间 T ,力学再加上质量 m ,阿基米德时代可能是重量。接着电磁学、化学,还要加 I 电流强度和 n ,参加反应的物质的量,等等。生物学的量纲多到数不清。于是,随着研究的对象由简单到复杂,相应学科,知识体系的量纲就越来越多。研究人的人学有多少个量纲?西方的科学从什么地方开始,首先几何学。这不是没有道理的,从最简单的东西开始。譬如丈量土地,不需要其它的量纲,只涉及到长度、角度。科学从最简单地方的开始,这就是古希腊的科学为什么只有力学、几何学、天文学的原因。看看天文学本身发展的过程,天文学从哪里开始?从星体的相对位置开始,也就是几何学天文学,然后到了牛顿时代,才有了力,它什么会运动?可以称为力学天文学。到了 19 世纪,天体的能量从何而来,也就是天体的产能机制,等等。量纲逐步增加。从量纲的角度,科学可能从电磁学开始吗?固然,中国有雷公雷婆,那是神话;中国发明了指南针,那是技术。 思路二:然而,真的如此吗? 上述思路存在的问题是什么呢?就是根据现有科学的发展,来推这种可能性,这种思路的本身就受到了已有东西的限制。如果科学先从电磁学开始的话,它一定就换一种思路,避开量纲。为什么一定得从量纲开始讨论问题?这值得探讨。文化的量纲呢?文化需要量纲吗?量纲由简到繁的思路,是一条过于简单、线性和机械的思路。如果沿着这样的思路和发展路径,文化是如此复杂多变,可能此刻我们还等候在量纲铺就的阶梯的某处,等候科学的量纲之车快快来到,更可能的是,我们将永远没有文化。文化可能根本没法用量纲来堆砌。由科学到文化不是一条逻辑的渐进的可以推理的路,在这条路上充满了分岔、河流和山峰。 量纲,所标志的是编码知识。编码知识未必都有量纲,但有量纲的一定是编码知识。科学,至少其中的大部分是编码知识,文化能像科学一样编码?能还原为一连串的量纲吗?科学未必是唯一的标准,或者说,只是给出了一半的标准,另一半呢?文化!实际上,科学在西方的发展沉浸于特定的文化之中,正是在这样的文化中才会有由简到繁的路径。量纲之路并不超然出世。
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计算力学在工业中的就业前景ZZ
hahahf 2009-4-17 15:37
计算力学在工业中的就业前景 Collected from ME@www.mitbbs.cn ,未名空间 referring MECH@bbs.ustc.edu.cn ,瀚海星云 Contents 发信人: Light (很拉风),信区:MECH 标题:计算力学在工业中的就业前景(北美)zz 发信站:瀚海星云(2008年05月05日08:17:41星期一),站内信件WWWPOST 发信人: renxiaoyao (逍遥), 信区: ME 原标题:关于ME Industry的几点浅显感想 发信站: BBS 未名空间站 【6-1】 对于我们所学的专业,最大的限制不是行业本身,而是我们的身份。ME并不cold,这个行业虽然不是high profit,但是是各个国家的立国之本。此外,老美在计算上不如我强, 编程,fea分析等等技术上我们的优势很明显。因此我们还是有很大空间的。问题是,ME所服务的多家行业出于各种原因而不愿意sponsor H1B.这里可以列举一些,帮大家省掉一些job hunting作无用功的时间: Boeing Bombardier Exxon mobile Shell General Dynamics Northan Grumman Silkorsky Spirit PrattWhittney Gulfstream Lockheed Martin Michellin Goodyear(not very sure) Alcoa 我知道的sponsor h1B的大公司,大家还可以在这里添加 Goodrich B/E Aerospace International truck Modine UTC research center the big three(but unlikely they will recruit) ...... 以我自己的经验来看,对于我们最难的是第一步,即找到一个职位并且可以取得身份,在此基础上以后的路会很好走。如果你有GC,加上5年的fea经验的话,基本上一生无忧。每年就算作contract的话INCOME都会大于6 digit,而且这个行业的contract无穷无尽,尤其是aerospace相关的。要是在此基础上你有special的license,比如FAA Certified DER,那么你就炙手可热了,很多公司会愿意出$80/H来请你。所以呢,也没有必要羡慕IT的同学们,我们的行业是越老越吃香的。 所以,问题是,如何获得第一份工作和gc. 从上面的列表可以看出,aerospace的大公司不会sponsor h1B,而automobile行业虽然 sponsor但是他们正在忙于lay off人。所以本人认为大家的目标应该放在中小型的制造 业公司上并且以取得身份为第一条件,报酬在第二。我强烈建议大家可以share这方面的information。只要哪家公司允诺可以sponsor GC,那么就是很不错的选择。 【6-2】 一直心里面惦记着完成这篇文章,不过总觉得自己虽然看得清路子,但是自身没有达到之前就发些厥词有些不妥。写完感想1以后已经过去两年了,产业和自身各方面的发展和我预料的几乎一模一样。所以现在再把2补充上也有些底气和更多的指导意义了。 首先,我想说的是所有学ME,尤其是力学的同修们,你们可能自己都没有意识到自己有多幸运,就和我当初也意识不到一样。直到现在,自己三年内工资翻了三倍,周围的同事里面不少都挣得比律师医生还多,才知道其实这个行业是真正的金饭碗,所以,所有的ME同修们,恭喜你们,总有一天你们当你们看清路子的时候,胜利就是你们的。 【6-3】 趁着这个周末有些时间,能写多少就写多少吧 首先说说自己的情况 01年本科毕业来美,一般院校(ME当时排名前20,现在不知道了)硕士毕业。03~04年辗转大半年横穿全美才拿到第一份job offer,是一家4000人左右的私人中型公司。工作一年半后06年跳槽至一家财富500强,08年初第二次跳槽至业内顶尖公司,base 140K+1.5X OT,所在的州生活费用也不高,气候也不错,考虑到ME行业整体报酬偏低,所以这个offer俺自己已经很满意了。目前自己三年多工作经验,身份依然是H1B,不过去新公司后可能会用EAD。 关于俺的第一份工作,有兴趣的朋友可以在本版搜搜俺当时的找工作经历,应该还能找得到。其实当时找工作从03年fall semester就开始了,大家都知道03年美国经济还是没走出911和纳指崩盘带来的阴影,知道04年才开始好转,05~07年job market都很好了。 不过当时俺拖着不毕业抱着侥幸心理在学校career fair找,在网上找,直到最后万年俱 灰。最后狠下心一路开车裸奔到加州一个月后搞定第一份工作,虽然当时的salary underpay,不过俺还是要感谢这个公司让俺进了这个行业的门。进了公司后除了本身技术磨练外,俺自己最注意的是积累业内关系。公司内公司外,能帮忙的时候尽量帮人一把。工作三年多来自己帮助递过的简历(都是老中)可能已经不下百份。自己系里面的几个好友也是我先帮忙递下简历-朋友上岸-朋友帮朋友递简历-朋友的朋友上岸。总之记住人帮人无价之宝,人踩人寸步难行。以前俺记得系里面有些女同胞找到工作的时候眉目间喜气样样,但是什么公司什么职位死死瞒着,而且一工作就没消息联络了。希望大家能够谨记,中国人输就输在不团结,不要互相藏着掖着,能帮人的时候帮人一把。 说说自己第一份工作的感想。公司是做commericial aircraft oem的。俺进去后发现其 实技术要求并不高,由于产品线并不广,所做的分析工作雷同的很多。一年后俺基本上就是组里面做分析最快最好的engineer了,公司的应力分析手册,有限元建模手册都是俺工作一年后写的,现在他们还在用。不过那时候俺也意识到再不跑路自己的眼界也就这么点了,所以一年半后,跳槽到了现在的公司。现在看来,俺很庆幸自己做了这样的决定。。。 【6-4】 胡乱吃了点饭,回来接着写,呵呵。俺没什么大纲提要,想到哪就写到哪,大家多包 涵。 找第二份工作的时候就轻松多了,拿了4个offer,挑了业内比较知名的一家去了,当然 也因为他们许诺迅速给我办绿卡。俺在第二个公司做的时候俺主要完成了这些事情:1.基本上让自己成为了一个qualified engineer。2.申请了绿卡,拿到了EAD,485还在pending。3,也是最重要的一点,对行业有了深刻的认识,知道自己以后的路应该怎么走。 这家公司不算很大,全球雇员20000多人,但是在产品线上几乎dominate commercial aircraft的某类重要部件,所以一直contract还是蛮多的。俺在此公司工作的时候,一 边是加紧学习,一边同时注意周围的人,尤其是有经验的工程师,他们做事的时候为什么是这么做的,为什么采取此种做法不用其他做法,换了是我做,能不能有更好的做法。还有行业内的关系,周围做consulting的senior engineer很多,和他们多谈谈对自己行业和自身发展都有好处。和他们交谈所得到的体验感想俺会在最后详细叙述,不过俺可以说说自己最基本的感想,呵呵。一是相对于popular的EE和CS,虽然他们起薪强过我们许多,但是5~10年后肯定是我们报酬更多,而且更轻松。二,就是在你工作初期,一定要多学,然后多跳。越大的公司,周围高级工程师,background强的就越多,想办法多和他们交流。俺在第二家公司做的时候,只要手上的事情做完了,马上跑到组里头那儿去问,还有什么事可以做。头儿一时想不出来,俺就说我看那谁谁挺忙的,不如我去帮帮他。这样一你体现了自己的积极工作态度,二交了朋友,攒了人品,三自己学到了东西。 俺的第二次跳槽除了薪水方面的原因外,一个主要原因就是目前公司里面俺开始做的东西已经出现重复了。所以俺要走,这次走俺就嚣张多了。简历都没有在网上贴,只申请了两家业内顶级公司。一家是boeing,先搞定的。另外一家在我都基本上要接受 boeingoffer的时候才来电话说要安排onsite,那时候俺说俺没时间了,boeing要俺3周 后就开工,不如就电面一下吧。他们还是很爽快的答应了,并且在面完以后要了boeing给的offer,然后match了120%。 俺工作经历就絮絮叨叨先说到这儿了,下面开始说说俺的感想体会。(也许从这里才开始算得上对ME Industry的感想吧,哈哈) 【6-5】 终于交待完自己工作历程,到说感想的时候了。 工业立国,此话不假。有很多行业,可以说风光一时,但是大家细细观察一下,会发现这些行业即便消退了,甚至衰亡了,国家还是会继续发展下去。比如现在很多信息产业的龙头(google)或者新生的宠儿(facebook),他们能够存活多久其实是未知数。 但是像美国这样的国家,要说哪天lockheed martin倒台了,boeing解散了,northrop grum man不造战斗机了,NASA不造火箭了,这是难以想象的。如果说真的有这一天,美帝也就快倒台了。有兴趣的同修们可以看看美国十大财团所控制的经济命脉是什么,其实就是两样,军火和石油。 我在感想2的里面说过,其实学ME的大家都很幸运,很有可能你们自己都没有意识到自己有多幸运。言外之意就是,同其他风光的行业(EE,CS,Finance,M.D, Lawyer)比起来,我们有两大优势:1 我们有机会进入国家工业的核心,这样我们的工作保障要稳固的多。2我们的工作强度要比他们轻得多。前面有人回帖的时候就已经指出五年以后,你就可以吃老本,事实的确如此。不像EE,CS,变化很快,新技术层出不穷。而学力学这种基础学科的,你有生之年看到大变化的可能性很小。因为唯一的大变化已经出现了,就是有限元在计算机上的运用取代手算。就算再过100年,有限元还是F=KU,stress还是P/A。所以进了这一行以后,你就像酒窖里面的酒,愈老弥香 :)律师的收入高吧,$300/HR。但是没有哪个律师是一天8小时都有$300/HR的。但是现在一个有10年工作经验的Structural analysis engineer的market regular rate是$70~$100/HR,每周工作40小时以上的话在ME这个行业大多数都是有OT的,乘多大的系数就看是什么公司了。一般的salary exempt direct employee可能是1.0或者是1.0+X,consultant的话一般是1.5一个OT range(比如说within 55 hrs),超过这个range 2.0。所以不少有些资历的结构分析工程师,年收入在200K以上的比比皆是。 可能有的朋友会问,如果要挣钱,拿高的rate就要去做consultant,那么工作的流动性 岂不是很大吗?其实大家根本不用担心这点。这恰恰是我们这个industry和其他 industry的不同之处。ME行业里面产品单一的开发周期都比较长(比如aerospace),开发周期短的产品线广(比如automobile)。所以你要么就是一个项目做很长时间,要么这个项目做完下一个项目就来了。以俺自己为例,所作的下一个项目的FAAcertification Due是2010年,所以2年内只要你不是表现太差被开了,不用担心工作的流动性问题。例如坐俺隔壁的一个高级工程师,老中,在加入我现在公司做directemployee以前是chrysler的资深consultant,做了5年。此外从我03年开始找工作为止到现在,做分析的工程师一直供不应求,hourly rate也水涨船高。 当然,我们也有劣势。比较明显的有两点 1。我们的起薪低 2,相对于其他行业,找第 一份工作时身份限制更多。如何扬长避短,俺还是放到感想6里面说吧,呵呵 【6-6】 不好意思,这篇拖久了些。这些日子俗物缠身,以及忙着善后以及和朋友吃散伙饭,直到今晚才有些时间。 前面说了下自身经历,现在主要就当前market说说刚毕业的同修们如何找到第一份工作上岸。 感想5里面已经谈过,我们专业的劣势在于相对其它high tech公司,ME的身份限制更 多。此话不假,绝大多数大公司要入门至少绿卡。真正的defense,aerospace,nuclear 等最核心部门要进去还要security clearance。那么这种情况下怎么办呢? 以俺自己过来的经验,如果要我现在重来一次再找的话,我会做如下思考然后采取这样的相应对策: 1。我感兴趣的行业里面的领头羊是哪些公司?把这些大公司挑出来,去myvisajobs看是否sponsor过h1b。如果是,直接申请之。如果没有,跳到第二步 2。去这些领头羊公司的网站看他们目前正在进行的项目,比如Boeing,我知道总公司对employee不sponsor h1b。但是从网站上我能查出来他们目前的项目有787,737 next generation等等。把这些项目记录下来,在网上找这些项目的tier 1, tier 2,tier3 supplier分别有哪些公司。这些公司分别从boeing拿到了什么样的合同。 3。ok,我知道这些supplier了,boeing 787项目的supplier有alcoa(供应金属材料和配 件的), GE RR (提供引擎的),goodrich(供应nacelle的),rockwell collins(供 应传感系统的), zodia(供应interior structure的), honeywell(供应复合材料 的)等等。现在接着查他们是否sponsor h1b。查到了sponsor过的,马上把自己简历针对这所公司所拿到的项目可能所需要的技能作具体修改,然后直接去他们网站上面投。 要知道咱们ME上岸机会不多,用掉一个就少一个,所以一定要针对每个可能的机会认真修改简历,提高命中率才是王道。 除了上面说的这几点,当然大家都还要借助monster申请更多的机会。我在感想1里面曾经提过大家多注意中小型的企业,因为这些公司一般没有办法和大公司竞争人才,资深的engineer都被抢走了,那么他们只有招新人。新人里面发现老美毕业的小本科连sin,cos是三角形里面哪条边比哪条边还搞不清,那怎么办呢?那就只好找老中和老印。 所以这是这些中小型公司的特点。他们在人才市场上竞争力不强,招人的资金有限,所以倾向于在local找,他们喜欢一专多能,希望你能做分析也能做试验,能做 designdraft也能做presentation吹牛。他们不愿意付给贪婪的猎头公司额外的几万美 刀,也不愿付给新同修们面世机票和昂贵的搬家费,所以都是自己在monster上面按 zipcode方圆多少mile找。针对他们的这些特点,大家不妨这么做:通过调研查自己相关行业的工业密集区,比如俺想去aerospace,在网上查出来这个行业的工业密集区域是washiton,south california, texas, florida,kentucky等。那么我就把自己monster 上的简历就放在这些个地址,大不了自己出机票去面。 另外值得一提的是ME里面Ph.D相对M.S找工作的难度更大一些,大家要有思想准备。ME行业RD的openning不多(以前三大多,但是三大现在什么样子大家都知道),所以需要Ph.D qualification的机会少。中小型公司也不愿意招Ph.D因为一是怕请不起,而是怕留不住,三是ME行业需要的是经验而不是学历。Industry和academic基本就是两种语言,很可能找个paper发了一箩筐的但是面试的时候却连什么是bearing stress也不知道。关于fresh Ph.D如何找此类工作,我的办法也不多。我自己帮着递的Ph.D简历也是没有回音的多。如何做,我觉得照着前面列的办法也无法一步搞定的话不妨先从 contractor开始做起,去monster上找那些标明的contractor机会用opt积累经验,然后 伺机跳槽。此外如果实在进展不理想,就 在递简历的时候直接把自己的desiredsalary 标得低一点,干脆就是能够办h1b的价钱。要知道ME行业靠的是经验,只要身份有保障,工作经验得到积累,前几年的收入完全可以忽略不计。不要因为一时的得失蒙蔽了双眼,有3年工作经验,你就等着别人来抱大腿吧,呵呵。 先写这么多了,感想7里面可能会说说对各个行业的感想。其实我熟的只有aero和auto,大部分朋友也是这两个行业的。抛砖引玉,前面的跟贴有不少同修有宝贵意见,最后的一篇感想里面我会归纳总结一下,呵呵 至今没有感想7出来 【6-7】 展开说一下俺最后一篇 发信站: BBS 未名空间站 (Thu Aug 7 00:41:12 2008) 嗬嗬,关于简短的最后一篇,看来误解的不少,我还是展开来说说吧。能够对大家有用最好,如果没用则先抱歉浪费大家时间阅读了。 整个系列,无非就是通过自己的一点经验,写出来看看对后来人有无有益的帮助。当时在学校的时候,就是因为没有过来人提供指导,导致两眼一抹黑看不清路在何方,这也是为什么我创作感想的初衷。将心比心,如果我在学校的时候能有人指点,目前的情况只会变好不会变坏。为什么最后一篇我只是想强调一下视野的重要性而不是具体说那个方向好,大家赶快去学,因为俺没有这个能力也担不起这个责任。俺只能劝还在学校的同修们,不要一心只读圣贤书,两耳不闻窗外事。周围勤奋好学的同学可谓多之又多,但是一步踏错步步皆错的例子太多了,因为在迈出那一步之前,没有人给他们提供了指导。所谓视野,就是要结合自身,给自己定好位,看看自己的经历/性格/追求,到底以后想做什么,早点想好早点付诸行动。否则一步踏错,想转个弯回来就困难了,很可能四五年的时间就搭在里面。因为他人隐私关系恕我不能举例子,但是要提醒大家,这里面的教训很深很大。一厢情愿的走下去然后毕业的时候发现其实不是这么回事,从来就是考试第一刻苦努力的你怎么会处处碰壁。学术界一个opening上百人抢,工业界不是身份限制就是说你overqualify或者没有工作经验。。。这些教训不是一定非要等到毕业才能体会到的。 ME难,尤其是对广大没有身份的同学来说上岸难。但是同时对于有经验(身份只是个时间问题)的engineer是报酬丰厚的。所以这个大方向是我最先就想告诉大家的。具体到哪个方向几年后能更好找工作不是我想说的视野问题,ME这个行业决定了cycling比较大。俺现在的team leader,H1B,十七年工作经验,年收入在250k左右,但是行业在谷底的时候一样被裁员,这是受经济环境影响,个人再怎么厉害也只有认命的份。我不敢说有了几年工作经验就能指出将来哪个sector好,但是几年之内的trend还是能看清一些的。对于在校学生而言,多留心书本外不会保证你一生衣食无忧,但是至少上岸的时候会容易些。 写这些文章,没有其他的意思在里面。我自己做人所遵循的一个principle就是人抬人 无价之宝,人踩人寸步难行。给我写信的朋友,我能回的都回了,帮忙没有帮到位之处多包涵。此外在此特别感谢YYSHAPE,在我最困难的时候无私帮助,也是我创作这个系列的原动力之一。愿远在东岸的你能早日实现心中报复。 over
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让力学贴近大众——我与《力学与实践》
武际可 2009-4-15 18:39
让力学贴近大众 我与《力学与实践》 武际可 《力学与实践》走过了它三十个年头了。我是一直陪伴着它走过来的。 第一届编委会的时候,我是编委。在主编卞荫贵,副主编朱照宣领导下做些具体工作。 卞先生是一位心慈面善的长者,他每次主持开编委会,总是虚心听取大家的意见,择善而从,所以每次编委会开会都有新的改进。朱先生则是一位不尚张扬一心做实事的学者。我和他在北大共事几十年,总结他的特点是一位五不教授,即不当官、不拉经费、不拉学生、不勉强写文章、不出国。教学认真而有水平,科研厚积而薄发,不出国而具有一流的外语,许多教员包括我要往国外投稿,都请他修改后方才能够出手,与他接近的人都获益匪浅。所以他在北大师生中口碑很好。他几十年为力学界默默工作,大百科全书力学卷,经他逐字过手。《力学与实践》的许多稿件他都认真阅读并提出处理意见。卞先生因年事较高,而朱先生恰正当年,所以主编的许多实际工作,大都是由朱先生承担的。几十年来《力学与实践》编委会形成的务实、创新、团结、公正的学风,和他们起了一个好头是分不开的。 通过不断向他们学习,我逐渐体会到《力学与实践》既然是一份综合性学术刊物,而且是我国力学界唯一的一份综合性学术刊物。所以就应当办出它的特色来。 按照我的体会,它的特色应当是: 1. 为读者服务; 2. 面向大众; 3. 文风通俗易懂。 所有的杂志都是编给读者看的,难道说《力学与实践》不是也这样吗?不然,大多数学术刊物是为作者服务的,君不见国内外所有的研究生要毕业需要发布多少多少篇论文,教员要提教授,教授要当院士需要多少多少篇论文,还要在什么什么级别的杂志上发表。绝大多数学术杂志就是为了满足这种庞大的社会需求来服务的。除了狭窄的同行外可能很少人阅读,或者只有作者需要写论文了去查一查,看有什么题目可写。它们的目的是登记研究的原创成果,留待存查,所以只有一些图书馆才订阅,个人订户很少。我想象中的《力学与实践》是应当专门写文章给那些对学习力学、对力学问题有兴趣的广大读者群的。文章在科学上不一定是原创的,但在叙事风格上要求原创,并且一定要有适当广的读者群。 《力学与实践》应当有最为广泛的读者群。依我看,我国在高等学校里,有数以百万计的理工科大学生要学习力学,有数以十万计的力学教员和研究生。如果《力学与实践》办得能够使他们有兴趣阅读并从中获益。那么《力学与实践》对培养我国新一代科学家和工程师将是功德无量的。这就是我所理解的《力学与实践》所应当面向的大众。 要做到让这些大众都喜爱阅读,又能从中获益,必须改变文风。应当把文章写得让尽可能多的读者都爱看而且能够看懂。 为了体现我心目中的以上办刊方向, 1986 年在呼和浩特召开的编委会上,我提出《力学与实践》开辟小问题栏目的建议。得到编委会一致通过,以后由北大、清华和北航的部分教员负责组织,一直坚持办了下去。经过数十年来的积累,曾经把刊登的题目两次结集出版。对促进广大大学生学习以及改进教学起了很好的作用。 1987 年,编辑部换届。我被任命为主编。觉得责任很大,除了完成在北大的日常教学和研究的工作外,我必须把其余的精力全投入到力学与实践的工作中。第一件事,是我建议在大学生中举行力学竞赛。这件事得到了编委会同意和力学学会常务理事会批准。由于没有经验,第一届力学竞赛从命题到各项具体活动都是我来具体负责,只请了一位研究生帮忙,向国内知名力学家发了数十封信,征求命题并从中选择合适的题目,在杂志上公布求答。后来改为集中答卷式竞赛。起先力学竞赛是四年进行一次,即每届编委会负责组织一次竞赛。后来改为周培源大学生力学竞赛,每两年一次,规模一次比一次大。对大学理工科各个专业的力学教学影响很大。 要使刊物贴近公众,搞一点如上说的群众活动,如开一个小问题栏目、搞一个力学竞赛活动,开读者座谈会听取意见等。这些虽然也很费精力,但毕竟不是最难的。最难的是由于整个学术界的写作文风的传统惯性,要改变刊物的文风才是非常困难的事。其实,据我的观察,在卞、朱主持《力学与实践》时,他们也是很想把刊物的文风改变一下。虽然通过约稿、通俗而又可读性强的文章优先发等许多办法,仍然没有多大起色。文章写得,要么大片公式,没有几句话,要么引文数十篇,像一篇文章目录。写人物像写悼词,没有棱角和个性,一点也不生动有趣。 后来我和我教学的力学系的学生座谈,问他们看不看《力学与实践》,他们说看不懂。我又问,我在这本刊物上发表的文章他们看不看,他们也说看不懂。这件事对我的触动很大。原来学术刊物的文风问题,不仅在力学界是问题,就连自己也是大成问题的。所以我想,要改变刊物的文风,必须从自己做起,从我做起。 想到这一点,可是我一时也抓不着什么好题目来做。于是想起好友王振东曾经在闲谈中说及做过一个水流中椭圆体横向时才是稳定的题目,并且说正好可以作为唐诗中野渡无人舟自横的注释。便提出让编辑部写信约他写这个题目。岂知他曾经以此文给《力学与实践》投过稿,退稿的命运使他没有回信。 直到 1991 年在编辑部换届的会议上,我不再任主编了,我想后面的时间可以多写点文章,改变一下自己以前文风了。便提出是否办一个《身边力学趣话》的栏目,得到新主编和编委们的一致赞成。 问题是,想法虽好,由谁来写文章呢。多年来,不是不这样想,没有人写这方面的稿子,还是会落空的。建议是我提出的,实行还得从我做起。便约了王振东一起写。正好参加那次会议的有科普作家协会的汤寿根副理事长,他玩笑地称那次会后我和王振东在科普上打擂台。就这样,从王振东写的野渡无人舟自横开篇,我们两人你一篇我一篇地写起了力学科普文章。几年下来共得二十多篇, 1998 年由南开大学出版社结集以《力学诗趣》出版,并于 2001 年 5 月获得了第四届全国优秀科普著作二等奖。 后来怎样呢?夸下了海口只好硬着头皮来。实际做起来可是不容易。我平时还是爱看科普作品的,可一到自己拿起笔来,却才真正体会到它的难处。它比我以前习惯写的那种科研八股要难多了。 第一.许多日常见惯的事物,其科学道理并不是都透彻了解的。普通的研究者也很少提及。所以先得把这些现象背后的道理吃透。写捞面条就得自己不断从捞面条中摸透二次流的规律。写倒啤酒,我平时虽然很少喝酒,自己还是买了几瓶啤酒,从头实验啤酒冒泡的行为,并作出科学解释。为了写飞去来器,自己不知做过多少飞去来器,直到能够自由地扔出去飞回来才心里有底。要写笛子,我自己又动手制作了许多尺寸不同、音调不同的笛子。直到总结出一个计算音调与开孔长度和内径的关系的近似公式为止。这还不算,还要收集用同一原理能够解释的各种事物。 第二.有些事情需要查它的出处,就要查阅原始文献。特别是古代文献,不好查。我写《人类是怎样学会量血压的》就要查伯努利和泊萧叶关于流体力学的原始文献。这种文献在现在我们的图书馆里很难找到,在网上有时可以查到一点,有时还得托人到国外去找。记得我在写一篇《从腐草化萤说起》的科普文章,为了找到我国历史上最早认为萤是产卵在草中的一位学者,整整用了十年的时间。起先是在明末方以智的类书《通雅》中,查到号合溪的认为萤产草中,但不知合溪为何许人也,询问文科的教授,一般也回答不出。一直到最后在一本新出的历代名人别号词典中才查到原来合溪就是南宋的戴侗,最后才在他著的《六书故》中找到他的原始说法。前后经过了十多年。 第三.出处和科学性都具备的条件下,是可以动笔写了,不过在我以前写惯了科研八股,第一次写出来,还是有八股味,总得反复修改若干次,有时还要发出去听听同行们的意见,再修改一遍才脱手。 总之,写一篇真正属于原创的科普文章,比以前写一篇科研论文,花的时间要多多了。我想,它也是一种科学研究,是一种要求更透彻的研究。写过几篇以后,还是对它有了兴趣。虽然同仁们有时开玩笑说是不务正业。自己也乐此不疲。 我国的学术界有一种不成文的看法。似乎科普文章水平低。所以在学校和研究单位计算研究成果时,不算数。这就是刊物一直缺少优秀的科普文章来源的根本原因。其实,这是一种误解。获得 1971 年诺贝尔物理奖的噶波( Dennis Gabor , 1900-1979 )是由于在 1948 年在英国《自然》杂志上发表了一篇《一种新的显微原理》的通俗文章揭示了全息照相的原理。伽利略 1638 年出版的通俗读物《关于两门新科学的对话》是一本不朽的科学巨著。目前,人们逐渐改变着这种情况,张景中院士的科普著作《数学家的眼光》获 2005 年国家科学技术进步二等奖。王仁院士在《力学与实践》 2000 年第一期上发表的科普文章《力学的反演,反演的力学》获 2003 年全国第一届学术期刊优秀论文。优秀的科普文章已经逐渐为我们的社会认可和容纳。经过这许多年来的努力,《力学与实践》身边也已经拥有一支不断进行科普创作的优秀学者。让力学更加贴近大众,前途是光明的。 也大约在《力学与实践》上开辟了身边力学趣话的同时,我还不断写了一些关于力学史的随笔,标题为力学史杂谈,在《力学与实践》上陆续发表。后来加上其他人来稿,组成了力学史的专栏。 我之所以对科普和力学史这两个题目感兴趣,是因为我自从当教员开始,就认为要真正讲好课,除了对课程内容有深入的了解外。科普知识和科学史知识是最为重要的两方面的知识。所以我一直是对阅读这两方面的书籍感兴趣的。到现在,虽然不讲课了。但对这两方面的兴趣还保留着,不时为《力学与实践》写写这两方面的文章。 最后需要说明一点的是,在我《当力学与实践》那届主编退下来后,还有两次学会想让我再出任主编。我都没有答应,并不是我对《力学与实践》没有感情,我想我对《力学与实践》的感情是很深的。我在年过七十以后,把所有的审稿和评审都推掉了,唯独留下一个《力学与实践》审稿就是明证。我所以没有答应出任主编,一是因为年龄大了,脑子不好使了,人家通知开的会,有时会忘掉,怕误事。另一方面,这样可以腾出更多的精力写一点东西,几次编委会上,我都保证每年给《力学与实践》提供两篇稿子。事实也证明,这样,也许我能为《力学与实践》做更多的实事。 《力学与实践》历届编委们,特别是历届编辑部的工作人员,对刊物的认真负责、追求务实、创新、团结、公正的办刊作风,赢得了力学界的信任,也赢得了学会常务理事会的信任。学会把许多重要的工作委托《力学与实践》编委会负责。三十年来,编委会团结了所有为它贡献过力量的同仁,形成了一种无形的力量。我想这种无形的力量将引领《力学与实践》迎接更光辉的未来。 本文曾刊载于《力学与实践》2009年第一期,该刊创刊30年纪念号。
个人分类: 科学杂谈|9738 次阅读|3 个评论
车如流水马如龙
zdwang 2009-3-17 20:49
车如流水马如龙
—漫话交通流动 王 振 东 现代的交通流动理论( Traffic flow theory )萌芽于 20 世纪 30 年代,起初是应用概率论分析交通流量和车速的关系。从 40 年代起,在运筹学和计算技术等学科发展的基础上又获得新进展。 1959 年 12 目在美国底特律召开了第一次国际交通流理论会议,有美、英、澳、西德等国的代表参加。这次会议被认为是交通流动理论形成的标志。之后,平均每三年召开一次会议。 唐宋诗词中的交通流动 有趣的是,在一千多年之前,我国的唐宋诗词中早就将车辆的运动比作为流体的运动,写出了脍炙人口的诗词: 多少恨,昨夜梦魂中。 还似旧时游上苑,车如流水马如龙,花月正春风。 这首《望江南》词,系南唐后主李煜( 937-978 年)在亡国入宋后所写。李煜在这首词中,刻意渲染了梦中对故国繁华的追恋,是一首典型的以乐写愁的词。往日繁华的生活,虽然内容纷繁,而在他的记忆中最清晰、印象最深刻的是“游上苑”(上苑是皇帝的园林)。而无数次上苑之游中,印象最深的热闹繁华景象,又正是“车如流水马如龙”。这里己很明确地将车辆的运动比喻成水的流动。 将车辆运动比作流体运动的说法,在李煜之前还有《后汉书·明德马皇后传》的: 前过濯龙门上,见外家问起居者, 车如流水,马如游龙。 唐代王勃(约 650-676 年)《还冀州别洛下知己序》的: 风烟匝地,车马如龙。 以及唐代苏颋( 670-727 年)《夜宴安乐公主新宅》的: 车如流水马如龙,仙史高台十二重。 天上初移衡汉匹,可怜歌舞夜相从。 车络绎不绝,有如流水;马首尾相接,好像长龙,非常形象地以流体的运动,形容了车马往来不绝,繁华热闹的景象。 现代交通流动理论 在高速公路上各种类型的机动车一辆接一辆地飞驰而过,就像在江河中奔腾的水流一样。一股车流沿着公路滚滚向前,它启发人们将运动着的车辆看成是连续的流体,利用力学上处理流体运动的思路和方法,来分析和研究公路交通方面车辆运动的有关问题。 但还要注意的是,我们所讨论的交通流,与流体力学中讨论的连续介质仍有不同处。在一个车流中,每辆车的车身长度,以及车辆之间的距离是不能忽略不计的。因此,若将 q ,ρ理解为瞬间和很短距离内的车流特征,就会破坏其连续性,使后面的分析难以进行下去。所以这里应将它们理解为一定时间段或一定距离内的平均数值,以保证其必要的连续性。至于如何确定这个时间区间段及空间距离的大小,给出 q 和ρ的最好的估计值,则是一个统计学的问题。这里,我们已认为 q 和ρ满足了必要的连续性条件。 莱特希尔 ( M.J.Lighthill ) 和惠瑟姆 ( G.B.Whitham ) 在 1955 年成功地将行驶的车流,当作可压缩流体处理,在—定条件下求解了这一方程。 应用交通流动的观点和模型,可以解决许多交通管理方面的问题,如:交通灯或停车标记的设置;交通灯的转换周期长度;是否需要把一条双行线的街道改为单行线;新建—条高速公路需要多少条车道等等。 关于交通方面的发展方针和决策是否科学合理,也应从交通流动理论上加以研究。如在我们这个人口众多、人均可利用土地又较少的国家,大中城市的交通工具究竟是以发展小汽车为主,还是以发展大客流量的交通工具(如大巴、地铁、轻轨火车等)为主,就是一个应慎重考虑的问题。因为车流量大,并不等于货流( goods flow )量大,也不等于客流( passenger flow )量大。而人们希望的,是从我国的国情出发,以较少的道路占地面积,取得较大的客流量和货流量。 与汽车有关的力学问题 1 、汽车空气动力学问题 20 世纪 20 年代末期,美国克莱斯特汽车公司的工程师卡尔·比尔 ( Karl Beer ) 在俄亥俄州的代顿,建造了一个用来测量汽车模型风阻的风洞实验室,这个风洞就建在首次试飞飞机成功的莱特兄弟的实验室附近。风洞试验段高 500mm ,宽 760mm ,使用 35 马力的变速电机,用 V 型皮带驱动风扇,以产生不同速度的气流供测量用。 美国密执根大学流体力学研究中心的朗依 ( W.E.Lay ) 教授,在风洞实验室对不同形状的汽车模型测量了空气动力系数。试验表明,不同造型的车身所产生的空气阻力是截然不同的,流线型后背的车型与方方正正的车型相比,空气阻力可减少 l/2 ,若汽车前端也呈流线造型,则空气阻力再次降低约 l/2 。 经过吸收许多汽车空气动力学专家的研究结果, 1964 年出现了“楔型”车身的福特 GT40 赛车。它有效地减少了空气阻力,更重要的是在高速运动下能产生较大的下压力,而不像普通流线型车身那样产生正升力。鸭尾形的造型凸起在车尾,起到后扰流扳的作用,进一步增强后轮的下压力,这种下压力加大了车轮与地面之间的附着力,增强了车辆的操纵性和横风稳定性,并有助于提高车速。 GT40 接连获得了好几项大赛的冠军,一时名声大噪。 现在汽车外形的空气动力学设计,可以用计算流体动力学软件(如 Fluent 软件)计算,再配合汽车风洞的实验,已能进行得相当好了。 2 、与汽车安全有关的力学问题 目前在世界的公路上,奔驰着 2 亿辆以上的汽车。虽然公路交通事故没有像空难、海难和铁路交通事故那样引起媒体的关注,但实际上空运、海运和铁路等交通事故遇难人数的总和,还到不了公路车祸的零头。自 1886 年德国奔驰造出了世界第一辆汽车以来,一百多年中,累计已有 2000 多万人被车祸夺去了生命。据统计,目前世界上每年死于公路交通事故的有 50 多万人,已成为当今世界非疾病的第一杀手。 所谓车祸,不管是发生了碰撞、翻车,还是跌落到沟下,无非是车子突然改变了原来的运动状态。从力学上说,就是突然产生了异乎寻常的加(减)速度。所以,对车祸的研究是与力学有关的课题。 最常见的事故是两车相撞,或汽车与障碍物相撞。这时,汽车突然停止前进,而坐在车里的人,由于惯性仍以汽车原来的速度向前。以一辆速度 90 ㎞ /h 前进的汽车来说,车因碰撞停下时,人却还以 25m/s 的速度继续前进,这大约相当于人从 10 层楼跳下来落地时的速度。而从楼上跳下落地时,地一般是平的,但惯性前进的人要碰到的却是驾驶盘、车窗等物体,造成的结果一般是头颅被前玻璃窗撞破,或司机向前撞在驾驶盘上,肋骨和心脏受到伤害。 ( 1 )安全带 为减少这类伤害,人们早就釆用系安全带的措施,来保护驾驶员和乘车者。安全带的作用主要有三: 1 ﹚增长人体的受力时间。因为安全带紧贴身体,当汽车因意外突然减速时,人体即己开始受安全带的拉力,由于安全带具有弹性,能增长受力时间,所以减小了人体所受的冲力。 2 ﹚安全带和人体有足够的接触面积 A ,由 p=F/A 一式可见,安全带可减小对人体的压强。 3 ﹚安全带束缚着人体肩胛骨和盘骨,这是人体易受伤的部分,故能发挥保护人体的功效。 根据香港运输处的调查结果,汽车前座乘客若不使用安全带,其意外伤亡机会是 8.7 ﹪;而使用安全带者则为 3.3 ﹪ 。 对安全带的力学性能,人们开展了许多研究。安全带不能太宽也不能太窄,太宽了会妨碍人驾驶操作,太窄了撞车时人和带间的压强过大,会勒伤人的身体;安全带的弹性要适当,不能太刚也不能太软,太刚了,安全带好似固壁会伤害人,太软了,碰撞时又会拉得过长、易让人碰到其他物体而致伤害;安全带的强度要足够,最好还要能够吸收能量,即被拉长后、回弹的力量尽量小,以避免回弹时的二次伤害。有人曾设想,最好能研制一条智能安全带,即要求在撞车时,安全带的伸长是根据人受的力量来控制的,使人受的力量总是处于不致伤害的最大力,从而可最大限度地减少伤害。 为减少碰撞对的伤害,人们还考虑将驾驶盘及其支撑系统做成柔性的。当人因为撞车按惯性向驾驶盘撞去时,驾驶盘及其支撑系统又可以吸收一部分能量。 ( 2 )安全气囊 从 20 世纪 70 年代开始,人们又开始用安全气囊在碰撞时减缓人和驾驶盘之间的冲击。安全气囊是美国机械工程师约翰·赫缀克 ( John Hetrick ) 于 1953 年发明的。他原先在鱼雷修理厂工作,有一次看到鱼雷中释放出的压缩空气吹入覆盖在鱼雷上的帆布袋,使其突然膨胀起来,立即顶到了天花板上,为他提供了灵感。 1953 年他设计了气袋垫在驾驶员面前作缓冲装置,申请了专利,并于当年得到批准。安全气囊在 20 世纪 70 年代才得到应用。当装在车上的传感器,测得汽车的加(减)速度超过某设定的数值时,便自动将预先放置好的气囊迅速充气,使气囊在人和驾驶盘间形成软垫,减少人碰撞部位的局部压力,以避免伤害。汽车碰撞是瞬间的事,气囊充气就须在更短时间内完成。以 90km/h ( 25m/s )速度行进的汽车为例,如突然停止,人仍以此速度前进,如果人与驾驶盘间距离有 25cm ,则人只需要 0.01s 时间就要与驾驶盘相碰。所以从传感器捡测到加(减)速度的门限发出指令,到气囊完成充气,必须在几毫秒、甚至在若干微秒时间内完成。这只有在气囊内引入一个小爆炸,才能满足要求。而这在力学上又须仔细研究,爆炸小了不能充足气,大了则有可能会将人炸伤。 据统计,气囊与安全带的联合作用,确实可进一步减少汽车碰撞对人的伤害。现在,已有的汽车不仅在前面安装了安全气囊,在两侧车门内也装有安全气囊,以减少侧面冲击给乘客带来的伤害。侧面气囊隐藏在座椅旁边,当侧面出现撞击时,触及座椅侧面底部的感应器时,气囊会自动弹出,保护乘坐人的肩膀。瑞典富豪是第一家采用侧面安全气囊的公司。 1995 年款的美国通用别克汽车配备了 8 个气囊,前面 4 个,侧面 4 个。 ( 3 )能量吸收装置 另一方面,若能设计汽车的刚度,使碰撞的过程适当延长,加大碰撞后的变形量,也可成倍地减小碰撞时汽车的加(减)速度,从而成少伤害。这种设计思想,是尽可能增加在碰撞过程中汽车变形所吸收的能量,使碰撞时的动能(包括乘车人运动的动能),尽可能多地被汽车的变形部件吸收。汽车前边的保险杠是碰撞时与别的车辆最先接触的部件,其变形过程需要认真地研究,使符合以上的要求。近年来,能量吸收装置是应用固体力学研究的一个热点,它不仅在汽车碰撞问题上有应用,在船体、飞机、军事防护工程中都有重要的应用。新材料的使用,也可为汽车的能量吸收装置提供好处。如可再生的热塑料保险杠,其重量只有 5-7 公斤,但却能大量吸收冲击能量。 对汽车碰撞所致车祸的研究,现场考查自然是一种方法,但为了取得完全的数据,往往需要做大量的模拟实验。试验时,汽车里坐有一个模型人,其质量分布、刚度和关节活动程度,都尽量做得和真人一样。模型人身上装有各种传感器,以测量各种所需要的数据。事故对人体的可能伤害、安全带和气囊的有效性、车身结构的强度、刚度和能量吸收性能等,都需要通过这类试验反复地进行验证。 汽车引起的环境保护问题 自 1886 年 1 月 29 日德国人本茨 ( Karl Benz ) 发明“奔驰 l 号”机动车以来,世界已累计生产了拾几亿辆汽车。汽车的发展使人们的生活方式发生了很大的变化,甚至影响了整个世界的变革。但是,汽车工业的发展也给人类带来了前所未有的难题,首当其冲的就是汽车的排放污染对人类生存环境的破坏。 汽车的排放物主要有一氧化碳( C0 )、碳氢化合物( HC )、氮氧化合物( NO )、细微颗粒及硫化物。一氧化碳侵入人体,会很快与血液中的血红素结合,形成对人有害的一氧化碳血红素。当人们长期生活在一氧化碳含量为百万分之十的大气中时,就会慢性中毒。碳氢化合物中包括 200 多种有机物成分,已证明其中部分成分是致癌物质,如苯等多环芳烃类物质。危险的是,这些致癌物质在人体内还具有长期的积累效应。汽车排放的氮氧化合物包括二大部分,较多的一氧化氮和较少的二氧化氮,尽管低浓度的一氧化氮毒性不大,但二氧化氮则是毒性很强的气体,对人的呼吸系统和免疫功能有很大的危害。此外,碳氢化合物与氮氧化物在强烈的日光作用下会进一步发生光化学反应,形成毒性很大的光化学烟雾污染。光化学烟雾是一种白色或淡棕色的烟雾,会使大气能见度降低,具有特殊气味,刺激眼睛和喉粘膜,使呼吸困难,给人体健康和生态环境带来严重的危害。这种由于汽车排放造成的极为严重的大气污染事件,近半个多世纪以来,已在世界上发生过多起。 20 世纪 40 年代,美国洛杉矶发生了世界上第一个由于汽车排放造成的严重光化学污染事件; 70 年代末期,希腊首都雅典也经常出现光化学烟雾; 1992 年 11 月,墨西哥城发生了以臭氧为标志的光化学污染。 1998 年冬天北京天空“灰蒙蒙”、“白茫茫”,看着太阳像是月亮的“黑锅盖”现象,经北京环保局采用最新的大气监视仪器进行监测,发现正是汽车尾气污染物和煤烟污染物,两者在大气物理化学的作用下生成的新污染物一细粒子所造成的。这种分布于地面到 800m 高空的细粒子,对阳光有很强的消光作用,同时也是细菌微生物、病毒和致癌物的载体,极易通过人的呼吸系统,沉积于人的肺中,对人体有极大的危害。 20 世纪 80 年代以来,各国科技人员对汽车排放物进行了大量的研究,证明汽车排放物不仅会对局部环境造成不利影响,而且还会扩散到大气层中很远的地区,持续时间也很长。科技人员首先从改进发动机做起,使燃料燃烧得更充分,排污更少,如用电喷发动机取代传统的化油器,就属于这方面的努力。另一方面,科技人员又在研究如何最大限度地控制发动机向大气排污,如研制了三元催化器等装置,通过氧化与还原反应,尽可能地将发动机排出的一氧化碳、碳氮化合物、氮氧化物转化为无害的水、二氧化碳和氮气。 随着环境和能源形势的日趋恶化,世界范围内的环保呼声越来越高,汽车作为污染环境和消耗能源的大户,倍受人们关注。开发排污小的“绿色发动机”已成为各汽车公司的竞争热点。使用压缩天然气、液化石油气、醇类生物燃料的汽车均已出现,此外还有电动汽车以及太阳能汽车。 人们完全有理由希望发展和使用清洁能源的交通工具,使交通流动,使“车如流水马如龙”既快捷便利地服务于人民,为大众提供一个无污染、无噪音、节能、节约土地、收费低、乘坐时舒适宽敞、用最短的距离和最少的时间将乘客送到目的地的高效交通系统。 参考文献 1 .王振东,车如流水马如龙—漫谈交通流动,力学与实践, 1999 , 21 ( 6 ): 70-71 2 .武际可,与公路交通事故有关的研究,力学与实践, 2003 , 25 ( 4 ): 74-76 3 .吕植中等编,飞轮载世界—汽车科技,北京:北京理工大学出版社, 2002
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力学学科三年平均影响因子前20位期刊
wanyuehua 2009-2-27 13:48
万跃华 2009年2月27日 有读者来信希望了解力学学科的 TOP 期刊,笔者统计了该学科的三年平均影响因子前 20 位期刊,希望能够帮助读者了解该学科高水平期刊。 截止到 2009 年 2 月 SCI 扩展版收录力学学科期刊 130 种( SCI 核心版 66 种), 2008 年 SCI 收录力学学科期刊 123 种(截止到 7 月), 2007 年 JCR 收录力学学科期刊 112 种, 2006 年 JCR 收录力学学科期刊 109 种, 2005 年 JCR 收录力学学科期刊 110 种。 注: Applied Rheology 《应用流变学》是 1996-1997 年曾经被 SCI 收录, 1998 年被 SCI 剔除, 2005 年开始重新被 SCI 收录,所以只有 2007 年 影响因子。 刊名 ISSN 2007 影响因子 排名 2006 影响因子 排名 2005 影响因子 排名 3 年平均影响因子 综合 排名 ANNU REV FLUID MECH 《流体力学年评》美国 0066-4189 9.471 1 12.469 1 8.471 1 10.137 1 INT J NONLIN SCI NUM 《非线性科学和数值模拟国际杂志》以色列 1565-1339 5.099 2 4.386 3 2.345 6 3.943 3 INT J PLASTICITY 《国际塑性力学杂志》英国 0749-6419 4.516 3 4.113 4 4.029 2 4.219 2 J MECH PHYS SOLIDS 《固体力学与固体物理学杂志》英国 0022-5096 3.542 4 3.609 5 2.764 3 3.305 4 J RHEOL 《流变学杂志》美国 0148-6055 2.682 5 2.082 9 2.423 5 2.395 5 J STAT MECH-THEORY E 《统计力学杂志:理论和实验》英国 1742-5468 2.418 6 2.185 7 2.273 7 2.292 6 MECH MATER 《材料力学》荷兰 0167-6636 2.211 7 2.106 8 1.895 9 2.070 8 J FLUID MECH 《流体力学杂志》英国 0022-1120 2.026 8 2.022 10 2.061 8 2.036 9 ARCH RATION MECH AN 《理论力学与分析文献》德国 0003-9527 1.960 9 1.650 14 1.591 12 1.733 11 J MICROMECH MICROENG 《微型机械与微型工程学报》英国 0960-1317 1.930 10 2.321 6 2.499 4 2.250 7 PHYS FLUIDS 《流体物理学》美国 1070-6631 1.780 11 1.697 12 1.728 11 1.735 10 APPL RHEOL 《应用流变学》德国 1430-6395 1.778 12 INT J DAMAGE MECH 《国际破坏力学杂志》英国 1056-7895 1.750 13 0.743 60 0.306 97 0.933 19 J NON-NEWTON FLUID 《非牛顿流体力学杂志》荷兰 0377-0257 1.704 14 1.449 19 1.268 25 1.473 13 INT J SOLIDS STRUCT 《国际固体与结构杂志》英国 0020-7683 1.569 15 1.529 15 1.289 24 1.462 14 INT J HEAT MASS TRAN 《国际传热与传质杂志》英国 0017-9310 1.500 16 1.482 17 1.347 21 1.433 17 COMPUT METHOD APPL M 《应用力学和工程技术中的计算机方法》瑞士 0045-7825 1.488 17 2.015 11 1.553 14 1.685 12 PHILOS MAG 《哲学杂志》英国 1478-6435 1.486 18 1.354 22 1.470 18 1.436 16 COMPUT FLUIDS 《计算机与流体》英国 0045-7930 1.431 19 1.468 18 1.483 17 1.460 15 GRANUL MATTER 《粒状物质》德国 1434-7636 1.370 20 0.825 52 1.517 15 1.237 18
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勒让德变换
热度 2 武际可 2009-2-18 16:25
勒让德变换.doc 勒让德变换.pdf 武际可 在前面一篇文章《经典力学发展的两条路径》一文中,我着重介绍了勒让德变换。为了更为具体地使网友了解勒让德变换的意义。这篇文章做一点注解。由于文中有较多的公式,所以我把文章做成pdf格式的文件。你只要直接点击标题,就可以阅读了。
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通过对乳房变形建模预测肿瘤位置
bio 2009-2-15 22:46
乳腺癌是威胁女性生命的最大杀手之一,其早期诊断非常有意义。在磁共振成像时患者俯卧,乳房由于重力下垂;在早期胸部肿瘤X射线透视中,乳房被强烈压缩;而在超声或外科活检中,患者仰卧。在不同的检查条件下,乳房变形非常大,图像融合是一件非常困难的事情。 牛津大学的一项研究使用有限元法和非线性弹性法建立了一个精确解剖的三维乳房模型,这个模型基于MR图像,针对患者个性化。该模型可以变形以模拟乳房形状,并在早期胸部肿瘤X射线透视和外科活检中预测肿瘤位置。这需要解决两个标准弹性问题的扩展,即逆向弹性问题和压缩建模中的接触问题。其中逆向弹性问题源于这样一个现实,即最初只有一个变形的具有应力的状态是已知的。 进行建模的首要任务是进行MR图像的分割,皮肤的边缘检测相对直接,但是对胸肌的自动检测就非常困难,在这项研究中他们使用了对胸壁手动分割的方法,这种方法显然在临床软件中是不适用的,研究者们希望在下一步的工作中开发半自动的精确的具有鲁棒性的胸肌划分方法,或者进一步研究边界条件对结果的影响。在网格生成方面研究者们使用了基于表面的方法,他们认为进一步研究的一个具有潜力的领域是开发新的算法或者应用目前的算法于产生乳房的良好六面体网格。 (IEEETransactionsonBiomedicalEngineering)2008年55卷10期 原文链接:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=10 (牛文鑫/编译)
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断裂力学之父:格里菲斯
热度 1 yyzhao 2009-2-10 19:38
上大学的时候,有一门材料力学课,那里边提到过格里菲斯(A.A. Griffith)和他的材料断裂理论。我后来的研究工作主要是金属材料的制备,虽然也测试它们的力学性能,但很少涉及脆性断裂,因此对断裂力学几乎没有涉猎。近来研究金属复合泡沫,这种材料的压缩变形过程很有特色,有时候是塑性的,有时候是脆性的,要搞清它的变形机理,只能从头研习材料力学。 打开每一本材料力学教科书,有关断裂的部分都是从格氏理论讲起,几乎无一例外。 在格氏之前,人们认为断裂强度是材料的本征性能,每一种材料都应该具有大致固定的数值。可是实际情况却并非如此,不同材料呈现不同的断裂行为,每种材料的断裂强度变化巨大,不同样品的测试值可以相差一两个数量级。 1920年,格氏发表了他那篇著名的论文:The phenomenon of rupture and flow in solids。该文次年刊登在皇家学会的Philosophical Transactions杂志上。他认为,材料内部有很多显微裂纹,并从能量平衡出发得出了裂纹扩展的判据,一举奠定了断裂力学的基石。 格氏是利物浦大学工程系最著名的校友,这使我对他的生平产生了兴趣。 格 氏摄于1937年 格氏1893年出生于伦敦,1911年毕业于曼岛的一所中学,获得奖学金进入利物浦大学读机械工程,1914年以一等成绩获得学士学位,并获得最高奖章。1915年,格氏到皇家航空研究中心工作,并与G.I. Taylor一起发表了用肥皂膜研究应力分布的开创性论文,该文获得机械工程协会的金奖。同年,格氏获得利物浦大学工程硕士学位。1921年,格氏以他的断裂力学成名作获得利物浦大学工程博士学位。其后,格氏历任空军实验室首席科学家,航空研究中心工程部主管等职,在航空发动机设计方面做出了同样卓越的贡献,与他在断裂方面的名望相比,这些成就就少为人知了,感兴趣的朋友可以到网上查查。格氏于1939年加盟劳斯莱思公司,1941年当选皇家学会院士,1960年退休,1963年辞世,享年70岁。 系里的主会议室是以格氏名字命名的,走进会议室,我常常会想到他。当格氏发表那篇使他名留千古的文章时,才二十六岁。与格氏相比,我们的工作是微不足道的,但我们至少可以领略格氏理论之美,并运用它去加深我们对一些新材料的理解。步巨人之后尘,不亦快哉! 有关网页 http://en.wikipedia.org/wiki/Alan_Arnold_Griffith http://www.imechanica.org/node/49
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骨折是如何发生的和为什么发生
bio 2009-2-8 14:32
骨的力学性能对于我们日常生活质量具有极大的重要性,骨折是如此疼痛,又如此影响我们的活动。骨的结构完整性,其层次组织构造、机体组成及其物理化学结构,所有都影响着其抵抗荷载的能力。骨折的原因可能是其载荷超出其应力或损伤阈值,也可能是作用时间延长而发生蠕变或者反复加载构成疲劳,其他一些原因可能是疾病、老化、外科手术、药物治疗、营养不良、缺乏锻炼等等。 有三个与之相关的研究领域近年来取得了突飞猛进的发展,包括记录骨的力学行为及其失效的方式,骨组织的内部结构、形成体及其层次结构,在微米级、纳米级和生物物理学水平上的骨的性质。德国科学家Gupta和应该科学家Zioupos对140篇文献进行了分析,通过对骨的结构功能一系列思考,从骨折是如何发生的到为什么产生骨折,在这个领域获得比较新鲜的认识。 为清晰描绘骨的结构功能关系,有两条研究途径,其一是骨所表现的常规的材料性质,其二是对股指机制的结构分析。从后者我们可以确定现在的两个主要挑战,一个在骨材料水平,另一个在其显微结构水平。在实验方面,micro-CT和高速摄影等技术非常有用,这些应用使得骨性质、矿物质含量和在微观尺度上的骨结构空间变化显而易见,未来的研究将更加依赖于现代微分析技术。 原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/journal/13504533 (牛文鑫/编译)
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看完热闹看门道——奥运中的科学(四)
songshuhui 2008-9-4 14:32
科学松鼠会 发表于2008-01-4 星期五 0:00 分类: 专辑 , 奥运 | | 摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权, 科学松鼠会 网络发布,转载请注明。 如今跳高运动已经进入相对稳定期,明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料。 横杆下钻过去的跳高 跳高历来被称为失败者的运动,每次都以运动员碰掉横杆而告终。但曾经打破世界纪录的跳高健儿却又都是无限风光的成功者,他们的矫健身姿和巅峰成绩永载跳高运动的史册。 今天的男子世界跳高纪录已经达到2.45米,而1896年第一届奥运会时,跳高成绩仅为1.81米。带来这一变化的原因与其说是人类弹跳能力的增强,毋宁说是充分掌握力学原理,不断改进跳高技术的结果。 最初的跳高都是自由式,运动员沿垂直方向跑近横竿,用随意的动作腾空跨越。1839年加拿大运动员沃夫兰跳过了1.69米,这是公认的最早世界纪录。 1864年英国选手罗伯特.柯奇创造了侧面助跑,两条腿交替过竿的跨越式技术,突破了1.70米大关,标志着古老原始跳高的终结。1895年,美国选手斯韦尼在杆上急速转体,起跳腿和摆动腿做剪绞动作,称为剪式,跳出了1.97米世界纪录并保持17年之久。直到1912年美国大学生霍拉茵首创滚式跳高突破了2米大关,这一姿势也独领风骚近20年。 1932年洛杉矶奥运会美国运动员琼.希莉跳过1.657米获冠军 1936年柏林奥运会上,美国选手阿尔布里顿用肚皮朝下、骑跨横杆的俯卧式技术飞掠2米而获得银牌,美国选手司蒂斯又在1941年以同样姿势跳出2.11米成绩,确立了俯卧式跳高在体坛上的统治地位。号称黑色火箭的美国选手托马斯,六破世界纪录、被誉为宇宙飞行员的前苏联运动员布鲁梅尔,以喀尔巴阡山的女飞鹰闻名的约兰达.巴拉斯都是俯卧式的明星人物。而中国运动员倪志钦1970年创造了2.29米的世界新纪录,民主德国运动员阿克曼1976年奥运会上获得女子冠军并在1977年首次突破2米大关,则是俯卧式跳高最后的辉煌与谢幕。 1952年赫尔辛基奥运会上十项全能冠军马赛俄斯以滚式跳高越过横杆 1964年东京奥运会上前苏联运动员布鲁梅以俯卧式跃过2.28米获男子跳高金牌 福斯贝里是美国俄勒冈大学21岁的学生。在1968年墨西哥奥运会上,他用一种前所未见的背越式跳过2.24米,摘取了奥运金牌。这种背朝横杆面朝天的怪异姿势引起了满场哗然和轰动,他竟然能倒着跳?简直不可思议。谁也没有料到福斯贝里的背越式竟带来了跳高的一场革命。 此后,如日中天的俯卧式和初露头角的背越式并驾齐驱了一段时间,人们对两者的优劣得失各执一端,争论不休。1972慕尼黑奥运会上,16岁的联邦德国女选手梅法特以背越式跳出1.92米成绩平世界纪录获得冠军。1980年莫斯科奥运会上,默默无闻的民主德国选手韦西克以背越式一举跳过2.36米获得金牌,并打破了苏联选手雅什琴科用俯卧式创造的世界纪录,此后国际正式比赛上已经很难看到俯卧式的身影了。体育场上物竞天择、优胜劣汰的法则和自然界一样严酷无情。可以说背越式技术从根本上再造了跳高。直到今天,全世界运动员仍然沿用着福斯贝里当年在高中田径场上发明的姿势。 1968年墨西哥奥运会上美国选手福斯贝里首创背越式跳高 为什么跳高动作从跨越式、滚式、俯卧式到背越式越来越先进,越来越合理,越来越适合发挥人的潜能呢?我们不妨做一点简略的分析。 在研究人体运动时,为了抓住要领,常常进行抽象和简化处理,近似地将人体看成具有质量,但可以忽略大小、形状和内部结构的质点。跳高运动员所能跳过横杆的高度和三个距离有关,那就是起跳离地一瞬间身体重心的高度,跳跃后人体重心上升的高度,以及人体重心腾起的最高点至横杆间的距离。 起跳瞬间人体重心高度主要取决于运动员体型,因此跳高名将几乎无一例外的身材高挑,下肢修长。起跳姿势和摆臂、摆腿动作也能提高身体重心的位置。而从跨越式到滚式、俯卧式的跳高技术演进中,人体由臀部过竿变为腹部过竿,重心越来越低,离杆越来越近。这就意味着更经济的利用已获得的腾空高度,减少弹跳能量的浪费。 跳高选手一旦离开地面处于无支撑状态,身体重心的运动轨迹将不可改变。而背越式的革命性意义在于运动员的身体形成反弓和背桥,头、肩、背、腰、臀、腿部分期分批,化整为零依次滑过横杆,完全不同于其他跳高形式中身体必须在瞬间一揽子过杆。此时运动员身体一部分处在杆上,其他部分却可以垂在杆下,使总重心的位置移出体外并始终低于横杆。难怪有人形容背越式跳高是从横杆下钻过去的的跳高了。 助跑对跳高的作用不言而喻。从1900年到1912年奥运会的竞赛项目都曾设过双脚起跳的立定跳高,号称橡皮人的美国运动员尤里包揽了3届冠军,创造了1.65米的世界纪录,瑞典运动员阿尔曼此后的成绩曾达1.90米高度,但立定跳高在起跳时还必须向水平方向用力,以实现身体的斜抛运动。而助跑则提供了过竿需要的水平位移。起跳点和腾起角的掌握同样重要,如果重心最高点落在横杆前方将造成身体下落阶段碰杆, 重心最高点落在横杆后方会使身体上升阶段碰竿。 背越式跳高另外一大优势是J型的弧线助跑。随着最后三、四步的曲率半径越来越小,人体起跳时便在惯性作用下沿切线飞出,获得转向横杆的角动量并自然成为水平姿势。 助跑的弧线半径越短,速度越快,身体的内倾角就越大,人的重心就能够降得越低。有研究表明:身体内倾30度,重心将降低13厘米。起跳的工作距离因此而增大,有利于提高身体重心上升的幅度和加速度。 特别有趣和值得一提的是,背越式跳高在起跳腿蹬伸之前,身体重心便在摆动腿的最后支撑中开始提升。因此,起跳腿的工作并非从零开始,而是接过摆动腿产生的垂直初速度进行积累和叠加。因此,不少研究者把背越式跳高助跑最后一步摆动腿的支撑蹬伸当做起跳开始,称为第一动力源;起跳腿的支撑蹬伸则是起跳的继续和结束,为第二动力源。这种双动力起跳是任何其他跳高技术都无法比拟的。 百年之间,跳高设施的变化同样有许多可圈可点处。1924年巴黎奥运会上,美国选手奥斯本施展绝技,用手指捏住横杆使它不朝里边滑落。为了防止这种小动作,此后的横杆才设计成能从两边掉下。最居功厥伟的改进要算海绵垫问世了。80厘米厚的发泡橡胶新材料能确保运动员肩背朝下软着陆。没有它来取代沙坑,福斯贝里不可能产生异想天开的灵感,背越式跳高选手也一定会跌断头颈和脊梁了。 如今跳高运动已经进入相对稳定期,1993年由古巴选手索托马约尔刷新的2.45米男子世界纪录无人挑战,1987年保加利亚选手科斯塔迪诺娃创造的2.09米女子世界纪录保持至今。明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料。1996年亚特兰大残奥会上,中国运动员候滨以一个京剧武生的折体飞越动作,创造了1.92米的世界纪录。许多田径专家和运动生物力学家都大声呼好,认为这才是人类跳高的最佳模式。结论究竟如何,我们只能把答案留给历史了。 嵌入式跳高示意图 上一篇: 撑竿跳的变迁 标签: 力学 , 奥运 , 跳高 , 重心
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[转载]钱学森与中国力学
kxj5639245 2008-6-18 12:23
不久前,在中国科学院力学研究所创建三十周年的庆祝大会上,宁波大学校长朱兆祥教授的一席话,引起了人们的浓厚兴趣。 原来,三十年前,朱兆祥教授作为中国科学院的代表,曾去深圳罗湖桥头迎接世界著名力学家钱学森自海外归来。三个月后,钱学森教授即受命主持创建了中国科学院力学研究所。1957年中国力学会成立,钱学森教授出任了第一任理事长。他与科学家钱伟长、郭永怀等合作,着手改变我国力学科研事业的落后面貌,并致力使力学面向未来的新兴技术和新兴工业。 三十年来,我国力学已在若干重要方面,进入了世界先进行列,钱学森本人的研究成果《工程控制论》,是世界工程控制论的开创作之一。近代力学的发展对我国航天等尖端技术与经济建设起到了重要的推动作用。回顾钱学森建所时的想法,对人们很有启迪作用。他认为,从长远来看,科学要对工业的发展起着领导作用。朱兆祥校长介绍了钱学森教授组建力学所时的思考和构想: 关于力学的范围。钱学森教授认为,力学是技术科学中的理论部分,力学的内容除传统的固体力学、流体力学,还应该包括化学流体力学、磁流体力学、物理力学以以及自动控制理论、核能利用、工程经济、运输理论等。 在开展科学研究格局上,钱学森教授主张,要分成三个层次来解决问题。这三个层次,就是中国科学院的研究所、工业部的研究所和企业的研究所。他认为,科学院的研究所,应该解决带有方向性、共同性的问题,其最大的任务是在领导科学技术的发展中,要彻底了解工程技术的世界水平,提出未来十年、十五年的发展方向,这也许是列在工程技术的深入发展和前进,也许是探索出一个完全崭新的方向。他还认为,科学研究和工业教育,应该走在工业的前面,给工业指导方向,而不是等工业上有了什么问题,你才被动地去解决。 钱学森教授在组建力学所时,还有一个重要的指导思想,就是特别强调科学与实际的结合。他说,任何科学研究必须和实际结合。挑选题目时应和国家工业推进的方向相适应,要注意生产过程中发生什么问题,我们要耐心地考虑,并从里面发现若共同之点,解决这一问题,就可以解决类似的若干问题。研究结果要注意实践的意义,研究结果应该做到人家能用才算完事。 在开展研究工作中,钱学森教授特别强调理论分析的重要性和研究工作、人才培养的计划性,以及培养集体工作的精神。 朱校长最后说,根据钱学森教授的思路,当时力学所在国内率先开展了自动控制和运筹学的研究,沿着这个学科方向,后来已发展为中国科学院两个重要的研究所,一个是自动化研究所,一个是系统科学研究所,它们为我国工业自动化和运用系统工程实行科学管理,起到了先导作用。 (原网站: http://www.hd-qxs.com.cn/ )
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