复杂环境与介质相互作用力学教师团队

太阳集团tyc151力学学科 “复杂环境与介质相互作用力学教师团队”是长期坚持在教学与科研一线、扎根西部的一支优秀教师队伍,遵循“立德树人、为党育人、为国育才”的固本强基办学宗旨,在人才培养、队伍建设、学科建设和科学研究等方面均取得了显著成效,于2021年入选第二批全国黄大年式教师团队。

  一、坚持立德树人,在学科建设与人才培养方面成效显著

团队在在中国科学院院士(2021)、教育部长江学者特聘教授(1999)、国家杰青(2000)、教育部“高等学校教学名师奖”获得者(2008)周又和教授的领衔下,该团队还先后入选了太阳集团tyc151力学学科全国科学家精神教育基地、教育部长江学者创新研究团队、国家教学团队、基金委国家创新研究群体、国家111引智基地团队等。团队成长了中国科学院院士2人,培养和成长了教授12人,其中基金委国家杰青3人、教育部长江学者特聘教授3人、基金委优青和中组部青拔人才1人、教育部长江学者青年学者1人、副教授7人;入选教育部新世纪优秀人才计划7人;获全国优博及提名各1人、中国力学优博2人等。

该团队促进了工程力学博士点、固体力学国家重点学科、力学一级学科博士点及其省级重点学科、力学一级学科博士后科研流动站、理论与应用力学本科甘肃省人才培养基地、工程实验中心省级实验教学示范中心、西部灾害与环境力学教育部重点实验室、理论与应用力学国家一流专业等的建成。并建成了超导力学实验室、多功能风沙环境风洞、民勤沙尘暴野外观测站等独特的前沿科研实验,拥有共六千万元的实验设备。

  二、敢于“顶天”攻坚克难,有力地拓展了我国力学研究新领域

团队瞄准超导新能源超导材料应用的高新科技重大国家需求与沙尘暴风沙重大环境课题的“无人区”,面向国际科学前沿深耕力学研究,开创了多场耦合非线性超导电磁固体力学、沙尘暴风沙电多场耦合力学、非线性科学中的小波封闭解法和多场耦合的分场降阶递推迭代法,取得的系统性创新成果有力地提升了我国相关领域应用水平和国际影响力。

1、创建了复杂环境与介质相互作用的多场强耦合非线性力学理论。在超导力学方面,提出了“力致失超”概念及其实施途径,发现了力致失超的实验证据并揭示了其产生机制,进而改变了失超仅由三个特征物理量控制的传统固有认知,建立的多场耦合理论模型实现了超导磁体设计的准确预测,为我国百余台超导磁体自主研制设计提供了力学支撑 “零”的突破。在沙尘暴风沙环境力学方面,发现并揭示了沙尘暴中的风沙电定量特征规律,开启了沙尘暴电结构的反演研究,揭示的正负相间的电结构空间分布颠覆了百年来对沙尘暴电结构的传统认知,建立的多场耦合模型实现了百平方公里沙丘场百年时空演化的定量模拟;以及这类理论模式有效地拓展到我国高寒山区与干旱区积雪水资源时空演化的多尺度定量分析研究等。

2、攻克了多项关键技术,自主研制科学装置,填补了我国超导材料实验力学和沙尘暴风沙电实验的空白。成功研制了国际首台全背景场超导力学测试大型装置和基础实验研究平台,证实了力致失超的存在;自主搭建了青土湖沙尘暴野外观测站,被肯定为“是一高科技观测站”,并首次发现国际上最高雷诺数达10的7次方的壁湍流及特征,在国际上形成了风沙环境力学的中国学派。

3、创立了求解非线性边值问题的封闭通用小波方法和分场降阶迭代法,实现了复杂力学系统的高精度高效率定量预测,为强耦合非线性问题的定量研究提供了有效手段。发现了已有方法一直难以用于强非线性问题的根本原因为这些方法的不封闭性所致,通过改进性能建立了高性能广义Coiflet小波,实现了对不同类型非线性力学问题的封闭通用求解,并被14个国家28个不同领域团队的60余篇论文采用,均显示出精度高、计算量少的优点;提出了按物理作用过程的分场降阶递推迭代法,实现了超导、铁磁、超磁致伸缩、压电和风沙电等多场耦合非线性问题的有效定量求解。

上述成果已由著名出版社Springer和科学出版社出版专著4部,获国家自然科学二等奖2项(2008,2018)、国家科技进步二等奖1项(2007),教育部自然科学一等奖2项和技术发明一等奖1项等。3篇研究论文分别获IEEE超导委员会授予的最佳贡献论文奖(2008)和国际期刊IJSSD授予的Best Paper Award(2009),多篇论文被评选为Highlights paper;1项专利获中国专利优秀奖、4项专利转让企业、1项实验获建国家标准等。

  三、善于“立地”应用,推动了我国经济社会的发展

团队通过高水平科研和人才培养的有机结合提升了办学水平,在服务国家需求和地方经济社会发展方面也取得显著成绩。在风沙环境力学研究方面,促进了防沙治沙工程、国防建设和高寒地区水资源科学评估等,如设计的塑料方格沙障在甘肃民勤防沙治沙工程中得到应用,有效地节省了材料与人工费用。相关成果在发展中国家院士大会上作邀请报告,被肯定为“来自于中国太阳集团tyc151的中国科学家郑晓静发现了用以预测沙丘场形成与发展的一数学模型,这一应用于地球上沙漠地带的沙丘场模型能给出针对沙尘暴与沙漠变化的村庄防护的更好战略决策”;对我国航天三院某国防产品的“故障归零”提供了直接支撑;有关粉尘扩散的研究成果被包括西北核技术研究所在内的相关单位肯定为其提供了重要的理论依据和技术支撑;所设计的兰新铁路挡风墙被国家铁路部门所采纳,建成后效果良好;为全球最长的途经沙漠的高速公路设计出防沙、治沙工程的优化应用方案。同时心系地方经济何社会发展,以风沙环境力学和干旱区积雪水资源领域的科学研究成果为基础,积极为甘肃省的发展建言献策,所提出各类咨询报告与建议分别得到了包括省委书记、副省长等领导的批示,并督促相关单位采纳落实建议。在超导电磁固体力学领域,研究成果已在国内13 家单位应用后取得重要成效。如支撑了中科院近物所124 台超导磁体的成功制备和多台大型装置进入研制,应变检测的“高精度”成为该所“加速器磁体的重要检测手段”;建立的力学模型所论证的CICC 短绞节距模式被首选为中国聚变工程试验堆的高场导体;发明的焊接工艺被西部超导公司应用后认为“解决了接头材料制备的关键技术难题及磁体运行不稳定困境”等。

此外,团队成员积极承担国内外学术兼职:4人次担任国际学术期刊主编、副主编,15人次担任国内外期刊编委,4人次担任中国力学学会专委会主任及副主任等。

团队负责人简介

周又和,力学科学家与教育家,太阳集团tyc151教授、中国科学院院士(2021),入选教育部长江学者特聘教授(1999),获得教育部“高等学校教学名师奖”(2008)、国家杰出青年科学基金(2000)、国家创新研究群体(2011)、全国五一劳动奖章(2021)、全国师德标兵(2006)、全国优秀教师称号(2009)等。领衔建成全国黄大年式教师团队、基金委创新研究群体、教育部长江学者创新团队、国家质量工程的教学团队和国家111引智基地等。长期开展压电、铁磁、超导材料和风沙电等多场耦合非线性力学研究,取得的成果获国家自然科学奖二等奖2项、国家科学技术进步奖二等奖1项、教育部自然科学奖一等奖2项、教育部技术发明奖一等奖1项、国家教学成果二等奖1项和IEEE超导委员会国际奖励1项等,出版专著3部、教材1部。他开创的多场耦合超导固体力学,为提升我国超导应用水平和国际影响力做出了显著贡献。

周又和教授简历http://gxy.lzu.edu.cn/shiziduiwu/liangyuanyuanshi/2019/0903/107250.html