工程動力學研究所

工程動力學研究所（Institute of Dynamics and Control）包括動力學與控制、振動與控制和計算動力學三個研究室、以及振動實驗室和地震波勘探開發(fā)研究所。針對航空航天、國防和石油等領域重大工程中動力學問題，開展基礎理論、數(shù)值模擬、實驗技術和工程應用的研究，例如深空探測，非開普勒軌道控制，大型柔性充液航天器動力學與控制；旋轉(zhuǎn)機械在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，空間站動力學參數(shù)的在軌識別，500米口徑大型射電望遠鏡饋源支撐系統(tǒng)動力學與控制；強沖擊載荷作用下材料與結(jié)構(gòu)力學行為的多尺度、多介質(zhì)、多物理場耦合數(shù)值分析方法的研究，新型撞擊防護材料與結(jié)構(gòu)的理論建模與分析，核設備強度分析與安全評價；彈性波衍射層析成像、小波去噪、多波多分量地震勘探預測裂縫性油氣藏、壩體地震地質(zhì)分析等。

 

工程動力學研究所現(xiàn)有教職工15名，其中教授7名、副教授4名、講師2名、高工2名。曾獲國家科技進步三等獎及部委級科技獎勵十幾項。本所承擔的全校基礎課"理論力學"是學校的一類課、國家精品課，曾獲北京市優(yōu)秀教學成果二等獎。

 

動力學與控制研究室主要從事航天動力學、制導與控制的基礎研究和工程應用研究，針對深空探測、太陽帆飛行器、空間交會對接、衛(wèi)星編隊飛行、大型撓性充液航天器等工程任務，開展軌跡優(yōu)化、非開普勒軌道控制、姿-軌-結(jié)構(gòu)耦合、剛－彈－液耦合等科學問題研究。研究室的目標是，基礎研究瞄準國際前沿，應用基礎研究為我國未來航天任務提供新理論、新方法、新技術的支撐，為國家培養(yǎng)綜合型優(yōu)秀航天人才。

 

振動與控制研究室的前身是成立于改革開放初期的鄭兆昌教授領導的振動研究室. 研究主要集中在大型機械／工程結(jié)構(gòu)中的動力學理論及和方法。研究的項目涉及：航空航天工程（直升機、火箭及其發(fā)射系統(tǒng)、航天器、空間站、微重力結(jié)構(gòu)）；海洋工程(海洋平臺、淺海人工島和深海立管)；運輸機械(車輛系統(tǒng), 自卸車等)；動力工程(大型汽輪發(fā)電機、航空發(fā)動機、三峽水輪發(fā)電機；核反應堆、工程管道)；旋轉(zhuǎn)機械在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，用于武鋼軋機; 空間站動力學參數(shù)的在軌識別；大型射電望遠鏡饋源支撐系統(tǒng)動力學與控制問題。

 

計算動力學研究室主要從事計算力學基本理論、數(shù)值方法及其在科學與工程中的應用等方面的研究工作，尤其是強沖擊載荷作用（如高速碰撞、沖擊和爆炸）下材料與結(jié)構(gòu)力學行為的多尺度、多介質(zhì)（剛體、固體、流體）、多物理場耦合（力、熱、化學、電磁）數(shù)值分析方法（無網(wǎng)格法及粒子類方法、有限元法及擴展有限元法、有限體積法）的研究。研究方向包括計算沖擊動力學、計算爆炸力學、新型輕質(zhì)防護吸能材料、超高速碰撞動力學、微納米力學及多尺度分析、高性能計算和大型工程結(jié)構(gòu)分析等，在航天航空、國防、機械、土木、能源、交通等工程領域有廣闊的應用背景。

 

研究室先后承擔多項國家自然科學基金項目、973課題、863課題等重要科研項目。關于無網(wǎng)格數(shù)值方法的研究成果受到了國內(nèi)外同行的關注，2009年獲教育部自然科學獎二等獎，相關論文被評為2012年度中國百篇最具影響國內(nèi)學術論文、獲第6屆中國科協(xié)期刊優(yōu)秀學術論文二等獎。研究室自主研發(fā)了大型三維無網(wǎng)格物質(zhì)點法數(shù)值仿真系統(tǒng)MPM3D，可有效求解超高速碰撞、爆炸、侵徹等傳統(tǒng)數(shù)值方法難以處理的問題。

 

地震波勘探開發(fā)研究室致力于力學和應用地球物理交叉學科研究，運用動力學理論研究及應用地球物理專業(yè)中的有關方法技術，為提高應用地球物理技術的勘探精度服務。十多年來，先后完成了國家自然科學基金、原國家教委基金、清華大學校內(nèi)基礎基金、中國石油天然氣總公司、四川石油管理局、青海油田、Schlumberger公司等單位的多項課題，取得了許多令人矚目的成果。

 

振動實驗室成立于1956年，面積319平米，是清華大學強度與振動中心（校一級實驗室）、結(jié)構(gòu)工程與振動教育部重點實驗室（2001年前）和應用力學教育部重點實驗室的一個分室（2002年后），是北京市高等學?；A課實驗室評估合格實驗室(2001)。先后開設本科生和研究生課程12門，包括振動理論、振動量測、隨機振動與非線性振動、模態(tài)分析技術與應用、工程振動試驗與分析、轉(zhuǎn)子動力學、非線性振動、彈性力學及有限元等。實驗室立足于解決工程中的振動難題，主要研究方向有：模態(tài)分析、損傷識別、結(jié)構(gòu)振動與控制、非線性系統(tǒng)辨識、航空結(jié)構(gòu)動力學。

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