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百家争鸣:工程应用与理论(1)

已有 3194 次阅读 2012-11-23 11:13 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 工程

 

       最近看G. C. Sih (断裂力学家)的论文 [Crack tip mechanics based on progressive damage of arrow: Hierarchy of singularities and multiscale segments, Theoretical and Applied Fracture Mechanics 51 (2009) 11–32]其中的某些论点非常有力,特编译如下。

 

    对于环境与安全的关注正在日益警醒人们科学和工程在这方面的失败(没有预测到)。而互联网的环境则发出了公众对科学和工程发展的进一步要求。在经验性模型没有进展的事实面前,出现了加强科学和工程的基础理论的需求。

例如,机械能与热能的相互转换,封闭-平衡态系统热力学简化下的理论就需要向工程应用所需求的开放系统热力学转换,而经典的连续性和平衡态假定就必须放弃。无可否认的是:工程上解决问题的需要总是出现在“共识性”新理论的建立之前,对此的误解是要付出高昂的代价的。因此,在“共识性”新理论的还没有达成时,探索简化的、直接面向应用的道路是必不可少,这也是基础理论可持续性发展的条件。

换句话说,面对现实的工程应用新问题,在经验性模型无能为力时,我们就必须就近的建立一个过渡性的理论。而不要去指望有一个现成的理论等待着你拿来就用。例如断裂力学问题。

传统热力学的致命缺陷在于没有揭示在相邻尺度间的能量转换。如果只不过是对每个尺度都建立一个理论,则对应用来说是太复杂了,其可用性是无法期盼的。我们最终面对的是宏观,因而,多尺度是面临的现实问题,我们需要研究的是,各种尺度的现象最终是如何表现在宏观尺度上的,而不是研究逐个的、独立的尺度。而这就进入了基础理论的范畴。

 

我非常赞成G. C. Sih的论点:尺度的转换(不同尺度间的能量转换,不同尺度间几何连续性的转换,不同尺度间的表象(规律)转换A/VL/VL/A等)是一个核心问题。

他把多尺度的核心概念提纯了出来,对力学,用详尽的资料论述了他的立论。

这些立论的细节在事实上给出了断裂力学(也包括一般力学)的正确研究方向,是很有科学价值的论文。

 

我对多尺度概念很长时间以来很是摇摆不定,很多的论文都是在混乱的概念下对多尺度论题的曲解。读过G. C. Sih的多篇论文后,我的论点也坚定下来了。

我的观点:先建立一个适用于某个任意尺度上的理论表达方式,而又能把某些量(几何或物理,但不是同时)转换为上一个尺度,另一些量(几何或物理,但不是同时)转换为下一个尺度。

事实上,我模模糊糊的在这个核心论题上晃荡了十多年,只不过是在近期,一方面得到了以Geometry Algebra 为代表的数学及物理上的有关抽象理论的支持,另一方面得到理性力学学派有关研究工作的支持,而最后的推力则是G. C. Sih的论点,他的论点是由解决工程应用问题的长期思考形成的,被我赋予了更高的权威性。

这个研究方向也就成为下一步的重心。



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1 朱桂海

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