工程动力学研究所

工程动力学研究所(Institute of Dynamics and Control)包括动力学与控制、振动与控制和计算动力学三个研究室、以及振动实验室和地震波勘探开发研究所。针对航空航天、国防和石油等领域重大工程中动力学问题,开展基础理论、数值模拟、实验技术和工程应用的研究,例如深空探测,非开普勒轨道控制,大型柔性充液航天器动力学与控制;旋转机械在线监测诊断系统,空间站动力学参数的在轨识别,500米口径大型射电望远镜馈源支撑系统动力学与控制;强冲击载荷作用下材料与结构力学行为的多尺度、多介质、多物理场耦合数值分析方法的研究,新型撞击防护材料与结构的理论建模与分析,核设备强度分析与安全评价;弹性波衍射层析成像、小波去噪、多波多分量地震勘探预测裂缝性油气藏、坝体地震地质分析等。

工程动力学研究所现有教职工15名,其中教授7名、副教授4名、讲师2名、高工2名。曾获国家科技进步三等奖及部委级科技奖励十几项。本所承担的全校基础课"理论力学"是学校的一类课、国家精品课,曾获北京市优秀教学成果二等奖。

动力学与控制研究室主要从事航天动力学、制导与控制的基础研究和工程应用研究,针对深空探测、太阳帆飞行器、空间交会对接、卫星编队飞行、大型挠性充液航天器等工程任务,开展轨迹优化、非开普勒轨道控制、姿-轨-结构耦合、刚-弹-液耦合等科学问题研究。研究室的目标是,基础研究瞄准国际前沿,应用基础研究为我国未来航天任务提供新理论、新方法、新技术的支撑,为国家培养综合型优秀航天人才。

振动与控制研究室的前身是成立于改革开放初期的郑兆昌教授领导的振动研究室. 研究主要集中在大型机械/工程结构中的动力学理论及和方法。研究的项目涉及:航空航天工程(直升机、火箭及其发射系统、航天器、空间站、微重力结构);海洋工程(海洋平台、浅海人工岛和深海立管);运输机械(车辆系统, 自卸车等);动力工程(大型汽轮发电机、航空发动机、三峡水轮发电机;核反应堆、工程管道);旋转机械在线监测诊断系统,用于武钢轧机; 空间站动力学参数的在轨识别;大型射电望远镜馈源支撑系统动力学与控制问题。

计算动力学研究室主要从事计算力学基本理论、数值方法及其在科学与工程中的应用等方面的研究工作,尤其是强冲击载荷作用(如高速碰撞、冲击和爆炸)下材料与结构力学行为的多尺度、多介质(刚体、固体、流体)、多物理场耦合(力、热、化学、电磁)数值分析方法(无网格法及粒子类方法、有限元法及扩展有限元法、有限体积法)的研究。研究方向包括计算冲击动力学、计算爆炸力学、新型轻质防护吸能材料、超高速碰撞动力学、微纳米力学及多尺度分析、高性能计算和大型工程结构分析等,在航天航空、国防、机械、土木、能源、交通等工程领域有广阔的应用背景。

研究室先后承担多项国家自然科学基金项目、973课题、863课题等重要科研项目。关于无网格数值方法的研究成果受到了国内外同行的关注,2009年获教育部自然科学奖二等奖,相关论文被评为2012年度中国百篇最具影响国内学术论文、获第6届中国科协期刊优秀学术论文二等奖。研究室自主研发了大型三维无网格物质点法数值仿真系统MPM3D,可有效求解超高速碰撞、爆炸、侵彻等传统数值方法难以处理的问题。

地震波勘探开发研究室致力于力学和应用地球物理交叉学科研究,运用动力学理论研究及应用地球物理专业中的有关方法技术,为提高应用地球物理技术的勘探精度服务。十多年来,先后完成了国家自然科学基金、原国家教委基金、清华大学校内基础基金、中国石油天然气总公司、四川石油管理局、青海油田、Schlumberger公司等单位的多项课题,取得了许多令人瞩目的成果。

振动实验室成立于1956年,面积319平米,是清华大学强度与振动中心(校一级实验室)、结构工程与振动教育部重点实验室(2001年前)和应用力学教育部重点实验室的一个分室(2002年后),是北京市高等学校基础课实验室评估合格实验室(2001)。先后开设本科生和研究生课程12门,包括振动理论、振动量测、随机振动与非线性振动、模态分析技术与应用、工程振动试验与分析、转子动力学、非线性振动、弹性力学及有限元等。实验室立足于解决工程中的振动难题,主要研究方向有:模态分析、损伤识别、结构振动与控制、非线性系统辨识、航空结构动力学。

 

 

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