自然科學(xué)和工程技術(shù)的跨世紀(jì)發(fā)展將拓廣固體力學(xué)的學(xué)科前沿。研究的對象從均勻介質(zhì)拓廣為非均勻介質(zhì)，從單相的介質(zhì)拓廣為多相的介質(zhì)。研究環(huán)境從簡單的環(huán)境拓廣為伴隨著熱、電磁與化學(xué)（例如相變）作用的環(huán)境。研究的層次從宏觀深入到細(xì)觀與微觀，并實(shí)現(xiàn)宏、細(xì)、微觀的結(jié)合，由此造成細(xì)觀力學(xué)的發(fā)展。與層次細(xì)化相呼應(yīng)的另一發(fā)展趨勢是空間尺度與時間尺度的粗化，探討地球和地殼板塊的運(yùn)動和斷裂，進(jìn)行星際撞擊的破損評估。

固體力學(xué)的研究過程已從古典固體力學(xué)所涉及的強(qiáng)度條件，延伸到固體連續(xù)變形至宏觀裂紋擴(kuò)展的破壞過程；再進(jìn)一步深化為研究固體由變形、損傷的萌生和演化，直至出現(xiàn)宏觀裂紋，再由裂紋擴(kuò)展至破壞的全過程。研究不僅限于當(dāng)前狀態(tài)，而追溯到材料形成、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的制造工藝的歷史過程。

研究的目標(biāo)不僅針對已有材料，還要按一定的力學(xué)性能或特種功能的要求從不同的尺度上設(shè)計材料。上述研究內(nèi)容的拓廣，使當(dāng)今固體力學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出古典線性固體力學(xué)的范疇，而具有高度非線性特征。固體力學(xué)的發(fā)展必須吸收非線性科學(xué)的成就，同時推動非線性科學(xué)的發(fā)展。

為了實(shí)現(xiàn)固體力學(xué)對研究對象、環(huán)境、層次、過程、歷史和目標(biāo)的拓廣，力學(xué)家們應(yīng)借助于計算機(jī)和計算力學(xué)的發(fā)展，借助于近代物理學(xué)提供的從宏觀到細(xì)、微觀尺度的新型實(shí)驗(yàn)力學(xué)手段。 

在對力學(xué)發(fā)展的總體認(rèn)識下，固體力學(xué)在世紀(jì)之交將體現(xiàn)以下趨勢：

1. 以非線性力學(xué)為核心領(lǐng)域的力學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合

這一結(jié)合引入近代數(shù)學(xué)的定性理論和非線性科學(xué)的成就，使力學(xué)研究的思想觀念和分析方法上升到一個新的高度。這些非線性科學(xué)的工具包括非線性動力學(xué)的方法和概念，如分岔、混沌、孤立子、分形幾何；也包括非平衡統(tǒng)計理論，如粗視化（重整化群）方法和漸近相似理論。圖案動力學(xué)（pattern dynamics）方法，宏微觀群體演化的逾滲過程也將成為固體力學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的重要方向。

2. 以宏、細(xì)、微觀力學(xué)為核心的力學(xué)與物理科學(xué)的結(jié)合

這一結(jié)合將力學(xué)引入細(xì)微觀世界，使力學(xué)研究的層次和精確性深入到一個新的水平。進(jìn)入90年代以來，國際固體力學(xué)界在學(xué)科進(jìn)展方向上取得了四項(xiàng)重要成就：

① 哈佛大學(xué)賴斯教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究組提出了裂尖位錯形核的皮爾斯（R.E. Peierls）框架。賴斯等在原子內(nèi)聚力思想下研究了非完整位錯自裂尖的逐步形成過程，摒棄了不準(zhǔn)確的位錯芯概念。該研究提出了一個位錯形核特征量: 不穩(wěn)定性堆垛能，其重要性相當(dāng)于格里菲思為描述脆性過程在1920年提出的斷裂表面能。美國ONR評價這項(xiàng)研究是近十年來這一領(lǐng)域內(nèi)最重大的研究發(fā)現(xiàn)。以該研究為契機(jī)，一批固體力學(xué)家的研究開始進(jìn)入傳統(tǒng)的固體物理領(lǐng)域。

② 美國布朗大學(xué)金（K.S. Kim）教授所領(lǐng)導(dǎo)的納觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了力學(xué)量測技術(shù)的重大突破：借助于具有原子分辨率的電鏡和量測數(shù)據(jù)的量子場論修飾技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了具有原子尺度分辨率的力學(xué)場測量，使實(shí)驗(yàn)力學(xué)測試的空間分辨率從原先的微米量級躍進(jìn)至納米量級。在實(shí)驗(yàn)中測得的位錯變形場結(jié)構(gòu)推翻了原有的位錯芯模型。

③ 原子鑲嵌模型（EAM）逐漸成熟。美國桑地亞國家實(shí)驗(yàn)室在巴思克斯（M. Baskes）教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究組已對元素周期表上的常用元素（42種）測出了EAM所需的物理參數(shù)。該項(xiàng)研究為原子多體勢理論的應(yīng)用提供了一個可操作的方案。在該套數(shù)據(jù)下，固體的本構(gòu)和破壞過程描述將在原子層次上初步得到封閉。

④ 大規(guī)模位錯計算得到實(shí)施，計算規(guī)模為幾千根三維位錯的演化過程。大規(guī)模位錯計算初步支持了變形誘導(dǎo)位錯花樣的理論。

發(fā)展空間分辨率在微米或亞微米尺度的實(shí)驗(yàn)力學(xué)量測方法是開展細(xì)微觀力學(xué)研究的關(guān)鍵之一。對金屬和合金的顯微變形與破壞特征、兩相或多相復(fù)合材料的界面力學(xué)行為、納米顆粒摻雜的陶瓷材料的增韌機(jī)理，薄膜和多層介質(zhì)膜的微納結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為等，都需要微米或亞微米級的觀測。將掃描電鏡與現(xiàn)代光測方法中的云紋干涉技術(shù)、網(wǎng)格法、廣義散斑法相結(jié)合，并配合圖像處理，可獲得大量的細(xì)微觀變形信息。

固體力學(xué)理論與熱學(xué)、電磁學(xué)等作用環(huán)境的進(jìn)一步結(jié)合將拓寬固體力學(xué)的領(lǐng)域；并將深化對非平衡熱力學(xué)和非均勻群體布朗運(yùn)動規(guī)律的統(tǒng)計；深化對磁致應(yīng)變、電致應(yīng)變、疇壁結(jié)構(gòu)、應(yīng)變?nèi)菁{問題的認(rèn)識。預(yù)計經(jīng)過一個較長的發(fā)展階段，固體力學(xué)將與液體力學(xué)一起進(jìn)入生命科學(xué)的領(lǐng)域。力學(xué)家將與生命科學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家一起模擬生命的發(fā)生、繁衍、進(jìn)化、損傷、老化等過程，探究生命信息的傳遞，定量地展示仿生醫(yī)療器械的力學(xué)功能與控制。 

3. 巖土力學(xué)

由于巖石結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素極為復(fù)雜，巖土力學(xué)的研究將不斷豐富力學(xué)學(xué)科的內(nèi)容，目前較活躍的研究前緣包括：

① 巖石非線性本構(gòu)理論與流變。包括非線性體積變化、非關(guān)聯(lián)塑性與粘性流動、應(yīng)變軟化、各向異性、拉壓異性、主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)影響、加卸載路徑依賴性和圍壓效應(yīng)等本構(gòu)行為的研究。此外，由微裂紋成核、擴(kuò)展以及宏觀裂紋的出現(xiàn)而導(dǎo)致的破壞與失穩(wěn)全過程的非線性本構(gòu)描述；非局部理論、微極理論以及高應(yīng)變梯度等本構(gòu)理論都是重要的研究方面。應(yīng)在細(xì)觀流變力學(xué)研究和宏觀流變實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立流變理論模型。對巖體長期強(qiáng)度研究和預(yù)測還須考慮到巖石裂紋表面的形態(tài)、巖石節(jié)理充填物性質(zhì)、應(yīng)力解除以及水滲透等環(huán)境因素的影響。需要研究如何識別系統(tǒng)發(fā)生突變的前兆信息的方法和測量手段。

② 細(xì)觀巖石力學(xué)與分形。包括建立基于分形的巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)的定量方法，確定可測量的能描述巖石組構(gòu)的微結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)演化的細(xì)觀力學(xué)分析，提煉巖石損傷演化與巖石宏觀變形和破壞之間的力學(xué)關(guān)系，認(rèn)識巖石不規(guī)則裂紋尖端的應(yīng)力場奇異性以及裂紋的分形性質(zhì)，考慮與孔隙水、溫度等環(huán)境因素有關(guān)的巖石裂紋擴(kuò)展問題等等。發(fā)展非連續(xù)巖體力學(xué)、非均勻巖體力學(xué)，其內(nèi)容包括節(jié)理巖體的地質(zhì)描述、節(jié)理面力學(xué)性質(zhì)研究、塊體靜態(tài)與動態(tài)力學(xué)分析等。

③ 巖石工程失穩(wěn)的分岔和混沌研究。利用巖石非線性本構(gòu)理論，進(jìn)行巖石剪切帶局部化與巖石失穩(wěn)過程的有限元數(shù)值模擬。引進(jìn)非線性科學(xué)研究的原理與方法，研究巖土工程失穩(wěn)過程的分岔和混沌特征。

④ 流固耦合巖土力學(xué)與滲流。包括考慮固體礦物顆粒、水和氣三相相互作用，巖石孔裂隙網(wǎng)絡(luò)幾何形狀和裂隙表面粗糙度對滲流的影響，固流兩相介質(zhì)應(yīng)力-變形和流動耦合分析，煤與巖體應(yīng)力-氣（液）滲流耦合分析，巖體中應(yīng)力-熱-氣（液）體流動及化學(xué)材料滲流耦合分析，巖體內(nèi)的二相流動等。 

4. 實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)

在固體力學(xué)的跨學(xué)科發(fā)展中，力學(xué)工作者往往先通過固體力學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得一些新發(fā)現(xiàn)；提出一些新概念，以孕育新理論的形成。因此，實(shí)驗(yàn)力學(xué)量測能力的進(jìn)一步擴(kuò)展是跨世紀(jì)期間的重要發(fā)展態(tài)勢。力學(xué)家們將得到具有原子清晰度的變形、應(yīng)變場圖像，將具有單原子操作和加工能力；將與空間技術(shù)配合量測大地構(gòu)造的變形（如地震前兆應(yīng)變監(jiān)測、格陵蘭巨冰斷裂韌性試驗(yàn)），并模擬和監(jiān)控巨觀結(jié)構(gòu)（如青藏高原）的塑性蠕變演化行為；借助于電磁炮沖擊（彈頭速度超過10km/s）將可實(shí)現(xiàn)局部的超高應(yīng)變率加載，在輕氣炮沖擊下實(shí)現(xiàn)跨音速分層斷裂，將設(shè)計出多種具有三維高速加載能力的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)固體力學(xué)工作者必須從事測試技術(shù)的研究與相關(guān)儀器的研制，關(guān)注各個學(xué)科領(lǐng)域的進(jìn)展，要借助于各種高新技術(shù)、敏感元器件的新成果、控制技術(shù)、圖像和軟件等方面的新成果，把力學(xué)儀器提高到一個新水平。

測試技術(shù)按學(xué)科分類，可以大致表述為以下幾個方面：

① 聲光技術(shù)。由于聲波可穿透各種材料，所以是對內(nèi)部測試的有力工具。聲發(fā)射、聲彈性、聲全息、聲散斑、聲頻譜分析、聲顯微鏡、精密聲速、光聲光熱技術(shù)等等，都可以在一定條件下獲得內(nèi)部的信息，有些空間分辨率也可達(dá)到光波波長的量級，對于監(jiān)控也非常有用。

② 光學(xué)技術(shù)。特點(diǎn)是非接觸式的方法，有眾多的技術(shù)。如全息干涉、散斑干涉、云紋和云紋干涉、焦散法、網(wǎng)格法、衍射法等等，配合圖像處理可以用于了解損傷到破壞的過程。激光是最重要的光源，白光也常被使用，同步輻射光是非常有用的新光源，全息技術(shù)和層析技術(shù)都是獲取內(nèi)部信息的有效方法。

③ 電學(xué)技術(shù)。這是應(yīng)用最廣的技術(shù)，也有利于實(shí)現(xiàn)長期監(jiān)測。目前聲、光、磁學(xué)方法的檢測，大都通過自動記錄或圖像處理手段來顯示和處理，也可以說是與電學(xué)技術(shù)相配合。毫米波技術(shù)在無線電領(lǐng)域已經(jīng)成熟，應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)力學(xué)，也是一種高分辨率測試內(nèi)部的手段。

④ 磁學(xué)技術(shù)。鐵磁材料是工程中被廣泛使用的材料。應(yīng)用磁學(xué)方法，研究鋼材細(xì)觀的和宏觀的現(xiàn)象是很有效的，如巴克豪生效應(yīng)、磁致伸縮以及磁致伸縮的逆效應(yīng)、漏磁通和磁聲發(fā)射。

⑤ 計算機(jī)技術(shù)。包括動態(tài)實(shí)驗(yàn)圖像處理和分析，多媒體實(shí)驗(yàn)力學(xué)技術(shù)，計算-實(shí)驗(yàn)力學(xué)等。

因?yàn)閮x器的研究既是基礎(chǔ)又是學(xué)科發(fā)展的技術(shù)支撐，所以實(shí)驗(yàn)力學(xué)工作者還必須肩負(fù)高新儀器研究的任務(wù)。 

5. 計算固體力學(xué)

長期以來，力學(xué)的發(fā)展以實(shí)驗(yàn)與理論分析為支柱。宏觀力學(xué)的經(jīng)典理論體系早已建立，然而其方程的分析求解卻遠(yuǎn)未解決。力學(xué)的數(shù)值分析計算在過去成了通向工程應(yīng)用的一道瓶頸。當(dāng)今計算機(jī)的功能發(fā)展很快，從根本上改善了固體力學(xué)的計算能力，材料的本構(gòu)與破壞也有了更為深刻的描述，多層次計算技術(shù)、并行計算技術(shù)和智能性計算環(huán)境已經(jīng)成為可能，計算固體力學(xué)已成為帶動固體力學(xué)發(fā)展的分支學(xué)科。

計算固體力學(xué)中的重要研究領(lǐng)域有：

① 計算固體力學(xué)的數(shù)值方法。算法是計算固體力學(xué)研究的重點(diǎn)，將不斷地提出新的高效算法，在未來10年內(nèi)的發(fā)展趨勢為：

（a）非線性問題將是算法研究的集中點(diǎn)。

（b）并行算法和技術(shù)將有很大發(fā)展。

（c）計算力學(xué)軟件向更大規(guī)模、更完善化發(fā)展，著力改善人機(jī)界面，采用圖形化，可視化的前后處理，采用多媒體手段等。

在這一研究趨勢下，計算固體力學(xué)算法研究的若干重要問題可列舉如下：

（a）計算細(xì)觀力學(xué)。為深入研究材料的本構(gòu)和破壞行為，提出了多種細(xì)觀的離散模型，例如分子動力學(xué)模擬、缺陷和裂紋的損傷演化模擬等。

（b）解析法與數(shù)值法的結(jié)合。采用數(shù)值法并不排斥解析法，巧妙地采用解析法可能帶來有價值的結(jié)果。邊界元法就是這種結(jié)合的產(chǎn)物。對于旋轉(zhuǎn)體或多種對稱的結(jié)構(gòu)可用群論方法求解。這類有效算法應(yīng)當(dāng)集成到通用有限元程序中。

（c）哈密頓體系。彈性力學(xué)基本體系的解析求解方法歷來在一類變量的范圍之內(nèi)進(jìn)行的，或者是力法，或者是位移法。從數(shù)學(xué)體系來看，一類變量屬拉格朗日體系的方法，長期以來多采用半逆解法求解。然而，如果將方程導(dǎo)向哈密頓體系，則完全可以用直接法找出這些解答。對于結(jié)構(gòu)動力學(xué)，有陀螺項(xiàng)的系統(tǒng)。波的傳播問題等，可以將方程導(dǎo)向哈密頓體系，用辛數(shù)學(xué)方法求解。

（d）并行算法。為適應(yīng)計算大型問題的需要，并行計算在國際上的呼聲日高。在發(fā)展我國新一代并行計算機(jī)技術(shù)裝備的同時，研究重點(diǎn)應(yīng)放在針對典型問題研究和設(shè)計快速有效的并行算法及與之配套的專用的并行計算機(jī)。

② 計算力學(xué)軟件。國產(chǎn)軟件問題應(yīng)特別予以強(qiáng)調(diào)。計算決不是僅僅為驗(yàn)證理論而服務(wù)，而是要提供應(yīng)用于工程的手段。重要工程都是綜合性的，因此必然要求大規(guī)模的計算固體力學(xué)程序系統(tǒng)、集成系統(tǒng)。我國必須發(fā)展自己的大規(guī)模結(jié)構(gòu)分析程序系統(tǒng)。

計算模型的妥當(dāng)選擇是計算力學(xué)軟件成功的關(guān)鍵問題。一個優(yōu)秀的計算力學(xué)軟件中一定要涵蓋足夠豐富的計算模型。要開展計算力學(xué)專家與特定工程領(lǐng)域或結(jié)構(gòu)力學(xué)專家的合作，建立可以部分代替人類專家的有限元模型化咨詢系統(tǒng)，延伸現(xiàn)有的前、后處理器使它智能化。

CAD、CAM、CAE及CAI，是計算力學(xué)程序系統(tǒng)與工程及計算機(jī)科學(xué)的交叉點(diǎn)上生長出來的。它緊密地連接計算力學(xué)程序系統(tǒng)，并且在工程中顯示出強(qiáng)大生命力，必須予以足夠的重視。

計算軟件的研究還應(yīng)當(dāng)包括理論公式的機(jī)器推導(dǎo)與機(jī)器證明，以及計算結(jié)果的可視化技術(shù)等。

③ 非線性計算。系統(tǒng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、參數(shù)識別、結(jié)構(gòu)控制、動力控制以至人工智能、專家系統(tǒng)的提出與發(fā)展，提出了一類新的非線性計算問題。問題的非線性性質(zhì)體現(xiàn)在設(shè)計參數(shù)、控制參數(shù)及其歷史進(jìn)程方面。小參數(shù)展開的近似方法、牛頓法、修正牛頓法、規(guī)劃論等多種方法，給這一大類非線性力學(xué)問題的求解提供了有力手段。

求解各類大變形固體力學(xué)問題是當(dāng)今數(shù)值計算的一個重要發(fā)展方向，它們涉及到材料粘塑性、流變、熱傳導(dǎo)與相變等效應(yīng)，需要發(fā)展相應(yīng)的有效算法。

④ 計算結(jié)構(gòu)力學(xué)。計算結(jié)構(gòu)力學(xué)以計算機(jī)為手段研究結(jié)構(gòu)力學(xué)中的結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)綜合問題。結(jié)構(gòu)分析指在一定外界因素作用下分析結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，包括應(yīng)力、變形、頻率、極限承載能力等。結(jié)構(gòu)綜合指在一定約束條件下，綜合各種因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，例如尋求最經(jīng)濟(jì)、最輕或剛度最大的設(shè)計方案。

結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題（如抗震動力分析與控制）是不能松懈的課題。時程積分是結(jié)構(gòu)動力學(xué)的基本問題。對于結(jié)構(gòu)在沖擊荷載、突加荷載、控制力、熱沖擊、傳質(zhì)傳熱等過程中的響應(yīng)都要進(jìn)行時程積分的計算。當(dāng)前熟知的Newmark法、Wilson-θ法、中央差分法等差分類的算法，易于帶入誤差，應(yīng)發(fā)展高精細(xì)程度的積分類算法。

結(jié)構(gòu)在沖擊作用下的大變形與破壞，其中包括高應(yīng)變率下的響應(yīng)，以及在動力荷載作用下發(fā)生的穩(wěn)定性分岔均需要發(fā)展數(shù)值方法及軟件。

對于周期性載荷作用下的結(jié)構(gòu)，頻率較高的振動在很大程度上形成波的傳播與散射。微小的不均勻可以引起局部化振動，造成嚴(yán)重后果。該問題與哈密頓體系相銜接，有許多理論與計算方面的問題需要深入探討。此外，流固耦合的振動及響應(yīng)計算也是具有多方面工程應(yīng)用前景的課題。

結(jié)構(gòu)的主動控制是大型結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震的發(fā)展趨勢。應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究數(shù)據(jù)采集，參數(shù)識別，控制反作用（actuate）的全套過程，用算法與程序系統(tǒng)貫通起來。

應(yīng)用中不可避免地要處理不確定的因素，例如制造誤差與環(huán)境因素等。隨機(jī)振動在工程中有廣泛的應(yīng)用，目前對于平衡或非平穩(wěn)，多點(diǎn)同相位或異相位激勵的快速計算方面都已取得突破性進(jìn)展。應(yīng)當(dāng)大力提倡這方面的應(yīng)用研究。

⑤ 結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化是應(yīng)用中的重大課題。近年來已從結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化發(fā)展到結(jié)構(gòu)形狀和拓?fù)涞膬?yōu)化。與優(yōu)化相關(guān)聯(lián)的反問題是許多應(yīng)用課題中的基礎(chǔ)，應(yīng)大力予以研究。在優(yōu)化與反問題中，可應(yīng)用序列線性規(guī)劃與序列二次規(guī)劃法。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析反過來對于力學(xué)基礎(chǔ)理論也作出了重要推動。在板的優(yōu)化研究深入之際，已發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的連續(xù)體并不是最優(yōu)的，真實(shí)的優(yōu)化解應(yīng)當(dāng)是由無限密肋組成的板結(jié)構(gòu)形式。這個結(jié)構(gòu)影響深遠(yuǎn)，由此啟發(fā)出微結(jié)構(gòu)材料設(shè)計這一尖端領(lǐng)域。一般的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題中未知量是連續(xù)變化的，而拓?fù)鋬?yōu)化則是離散的，而且改變著區(qū)域的拓?fù)湫再|(zhì)，所以拓?fù)鋬?yōu)化的非線性性質(zhì)更高出一個層次；至于設(shè)計方案、總體布局等問題，甚至都無法找到恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來進(jìn)行表達(dá)，這一類非線性只能用人工智能、專家系統(tǒng)的手段來處理。 

6. 流固耦合問題

工程結(jié)構(gòu)往往工作和運(yùn)行在各種流體介質(zhì)之中，從而在工程中形成各種流固耦合問題。流固耦合可造成災(zāi)難性的破壞事故：如輸油管道由于流油激勵誘發(fā)振動而造成管道斷裂；反應(yīng)堆中吊籃和冷卻液相互作用在失水事故中會降低堆芯的安全性；石油海洋平臺與波浪或流冰、船艦與波浪相互作用的重要性是顯而易見的；周圍水中爆炸沖擊波與水面艦只或潛水艇的破壞作用半徑是海軍艦群防御的重要數(shù)據(jù)在水利工程中水壩、壩內(nèi)間隙與水波的相互作用，在水電工程中水輪發(fā)電機(jī)葉片與水流的相互作用都是典型的流固耦合課題；航空工程中機(jī)翼的顫振、油箱內(nèi)燃油的晃動都由流固耦合產(chǎn)生；在航天工程中液體火箭飛行的運(yùn)動穩(wěn)定性問題、高層建筑在風(fēng)載下的變形、在地震激勵下的儲油罐破壞問題都涉及到復(fù)雜的流固耦合現(xiàn)象。

流固耦合的特點(diǎn)在于固體變形不僅取決于運(yùn)動流體所給予的載荷，而且又反過來影響流體的運(yùn)動，從而又改變了作用于固體表面的載荷。如果流體是液體，那么流體內(nèi)部還可能發(fā)生空化現(xiàn)象。這類流固耦合問題需要對流體運(yùn)動和固體運(yùn)動的方程聯(lián)立求解。

近年來，流固耦合研究發(fā)展的三個標(biāo)志為：

（1） 由線性流固耦合問題發(fā)展到非線性流固耦合問題；

（2） 由固體結(jié)構(gòu)的變形和強(qiáng)度問題發(fā)展到固體的屈曲問題；

（3）計算格式從單純的固體有限元格式或流體的差分格式到混合或兼容的流固格式。

現(xiàn)已能在固體和結(jié)構(gòu)中考慮材料非線性和幾何非線性；在流體中也開始考慮有粘性和空化等效應(yīng)的流體模型，從而得以模擬出晃動、空化、飛濺等流固耦合行為。在流體激發(fā)振動中也已經(jīng)開始考慮復(fù)雜的結(jié)構(gòu)陣列和流體流動。

本文摘錄自由鄭哲敏院士領(lǐng)銜的多名院士起草的《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展之戰(zhàn)略研究報告》。