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10年前我得到一组关于局部转动角的运动方程,心里知道这个方程应该能给出理论上的材料寿命公式(有大量的实验数据可从期刊发表的论文中获得。我自己并不做这方面的实验)。但是,直到最近,这个公式才得到。由此而想写篇博文谈自身的感想。
就疲劳断裂研究工作而言,实验研究(或工程实践)是远超前于理论研究工作的。虽然有关的研究工作是使用了工程力学的基本理论,但是,无论是对应力概念还是对应变概念都被迫做出了各种各样的细微调整。由于理论的滞后,实验研究(或工程实践)中作曲线时,自变量(如应力,应变)是经典工程力学的,但是,因变量则完全是工程性的,从而有多种选择。每一种选择都或多或少的要联系到对应力,应变概念的具体解释或理解。如果单纯从力学理论的“纯正性”来看,有点乱来一气的味道。
理论上难于沟通的根本障碍在于:因变量则完全是工程性的。如果不能从理论上得到这类工程性因变量的力学表达方式,力学理论就多少象是个摆设。没有是绝对不行的(自变量(如应力,应变)),但是,也就到此为止了。
力学理论上追求“共识性”,“统一性”的数学形式,但是,工程上更着重于实际测量量。从而,对不同的实验数据报道性论文,你就不得不仔细的考察到底测量的应力或应变是何种理论形式(与经典定义可能有差别),这里多样性是明显的。为此,你就不得不追踪其具体内涵,而恢复其真实的理论形式和含义。这项研究工作是极为艰苦的。
过了这一关后,下一关就是针对实验设计构造其对应的理论方程定解问题。求解后,用解来构造工程上的因变量,从而,才能完成对一个实验的完整分析。
这是三个大步:判断其测量量的理论属性(而不是简单套用理论);构造定解问题(运动方程正确,边界条件、加载条件、初始条件合符实验);求解,并用解构造出工程上的因变量。这类工作完成后,才能评论:是理论有问题?实验有问题?自身的路数有问题?
最好的期盼是:与实验曲线有良好的一致性(在使用归一化单位后)。
也就是说,一个理论,要想证明它是正确的话,就必须做上述的工作,而且是大量的。
这就是经受实验的检验。
对于创新性的理论研究工作结果,有很多的论文提出各式各样的方案,如果用上面的原则来处理,很快的就能判断出那类是无须关注的,那类是有价值的。而这就只不过是有两条路:1)它人的报道性论文,指出那类理论是无能为力的(但是,此类论文发表的极少);2)做上述的三大步,这就要求有很强的理论功夫和投入大量的研究工作(不能发表论文的研究工作)。
如果上述的两个条件都不具备,也就进入追风了。那就是为发论文而写论文的研究工作了。
我的感慨是:理论与实验的沟通是非常困难的。这就是科学研究工作的最难点。而这往往需要全体的努力。
搞理论的不是与实验沟通来判断的话就是丧失了客观性;搞实验(工程)的如果没有理论公式的指导,也就只能是靠大量数据的统计规律来进行,而往往是举步为艰,甚至于走向漫无边际的数据海洋。
理论与实验的沟通是联系理论研究于实验研究的桥梁,也是理论走向工程应用的桥梁。
在这方面,我们有多大的投入呢?
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GMT+8, 2024-11-27 14:32
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