中国学科发展战略·极端力学

极端力学源于力学研究与科技进步的相互促进，是研究物质在极端服役条件下的极端性能和响应规律的科学。《中国学科发展战略·极端力学》系统介绍了极端服役环境下的材料与结构力学，极端自然环境力学，极端性能材料，极端时空尺度的力学，极端流动与输运，极端条件的实验与测试，极端力学的基础理论、方法与数值模拟等前沿内容，总结了力学学科的发展现状与存在的主要挑战。

目录
总序 i
前言 vii
摘要 xi
Abstract xvii
**章　关于力学 1
**节力学的内涵与历史沿革 1
一、力学学科的定义 1
二、力学学科的特点与内涵 2
三、力学学科的发展规律 3
四、力学学科的历史沿革 4
第二节我国力学学科的发展和现状 5
一、我国力学学科的发展 5
二、我国力学学科的现状 6
第三节极端力学的定义与内涵 8
第四节应运而生与需求引领 10
第五节极端力学的研究现状与挑战 12
一、研究对象的极端性 12
二、载荷环境的极端性 15
三、小结 17
第六节极端力学的学科影响力 18
第七节关于极端力学的思考 19
一、极端力学理论体系 19
二、极端力学与力学研究范式 21
三、极端力学与力学学科发展 21
四、极端力学研究体系 22
第八节极端力学的展望 22
第九节本章小结 24
第二章　极端服役条件下的材料与结构力学 25
**节非常规温度场 25
一、极高温 25
二、极低温 31
第二节非常规重力场 39
一、微重力科学 39
二、超强重力场 46
第三节超强电磁场 50
一、需求情况 50
二、研究现状 52
三、研究进展 55
四、展望 58
五、小结 61
第四节超强辐照场 61
一、需求情况 61
二、研究现状 62
三、研究进展 64
四、展望 66
五、小结 68
第五节强腐蚀—氧化 68
一、需求引领 68
二、研究现状和面临的挑战 69
三、未来需要重点开展或解决的科学问题 75
第六节超高压强 79
一、需求简述 79
二、高压科学概述 80
三、高压科学与技术研究现状 80
四、高压科学与力学 82
五、面临的挑战和思考 86
本章参考文献 88
第三章　极端自然环境力学 90
**节风沙环境力学 90
一、战略需求与科学意义 90
二、研究现状 91
三、研究进展 93
四、展望 97
五、小结 98
第二节风雪环境力学 99
一、战略需求与科学意义 99
二、研究现状 100
三、研究进展 104
四、展望 106
五、小结 108
第三节极端海啸模拟与预警 108
一、战略需求与科学意义 108
二、研究现状 109
三、研究进展 111
四、展望 114
五、小结 117
第四节深地环境原位岩石力学 118
一、战略需求与科学意义 118
二、研究现状 119
三、主要进展 120
四、展望 123
五、小结 126
第五节极端海洋环境载荷 126
一、战略需求与科学意义 126
二、研究现状 127
三、主要研究进展 131
四、未来重点研究问题 134
五、小结 137
第六节本章小结 137
本章参考文献 138
第四章　极端性能材料 141
**节超硬材料 141
一、需求情况 141
二、超硬材料极端力学性能的研究现状 142
三、面临的挑战及近期重点问题 144
四、小结 145
第二节超软材料 146
一、需求情况 146
二、研究现状和进展 146
三、展望 153
四、小结 154
第三节超延展材料 154
一、需求情况 154
二、研究现状 155
三、研究进展 156
四、发展趋势与展望 161
第四节可折叠材料 162
一、需求情况 162
二、研究现状和进展 164
三、面临的力学挑战 166
四、近期重点问题 168
五、小结 170
第五节超材料 171
一、需求情况 171
二、研究现状 171
三、展望 176
四、小结 177
第六节超低密度材料 178
一、需求情况 178
二、超低密度材料的研究现状 178
三、面临的挑战及近期重点问题 181
四、小结 182
第七节本章小结 182
本章参考文献 184
第五章　极端时空尺度的力学 187
**节超大型空间航天器 187
一、战略需求与科学问题 187
二、研究现状 189
三、主要研究进展 192
四、发展趋势与展望 194
第二节微纳米力学 195
一、战略需求与科学意义 195
二、研究现状 196
三、近期重点问题 199
四、发展趋势与展望 201
第三节冲击动力学 202
一、战略需求与科学意义 202
二、研究现状 204
三、主要研究进展 205
四、发展趋势与展望 210
第四节超高周疲劳 212
一、战略需求与科学意义 212
二、研究现状 215
三、主要研究进展 217
四、发展趋势与展望 220
第五节本章小结 221
本章参考文献 223
第六章　极端流动与输运 226
**节多相和多组分湍流 226
一、颗粒湍流 228
二、气泡湍流 229
三、多组分湍流 230
四、研究展望 231
第二节超高速流体力学 232
一、需求情况 232
二、研究现状 234
三、研究进展 236
四、展望 239
五、小结 242
第三节微纳尺度流动 243
一、需求情况 243
二、研究进展 244
三、展望 249
四、小结 251
第四节高聚物湍流 251
一、简介 251
二、研究现状及进展 252
三、展望 255
四、小结 257
第五节等离子体流动 257
一、背景需求 257
二、研究现状 259
三、发展趋势与展望 262
第六节页岩气开发中的极端流动与输运 264
一、需求引领 264
二、研究现状 264
三、主要研究进展 266
四、近期重点问题 269
第七节先进发动机极端工况下的湍流燃烧 269
一、背景需求 269
二、研究现状 270
三、近期重点问题 273
第八节本章小结 274
本章参考文献 276
第七章　极端条件的实验与测试 282
**节极端温度实验技术 283
一、需求情况 283
二、研究现状和进展 284
三、发展趋势与展望 291
第二节极端尺度实验技术 292
一、需求情况 292
二、研究现状和进展 294
三、发展趋势与展望 300
第三节极端速度实验技术 302
一、需求情况 302
二、研究现状和进展 303
三、发展趋势与展望 311
第四节其他极端实验技术 312
一、需求情况 312
二、研究现状和进展 313
三、发展趋势与展望 320
第五节极端条件与风洞技术 323
一、需求情况 323
二、研究现状和进展 328
三、发展趋势与展望 333
第六节本章小结 334
本章参考文献 336
第八章　极端力学的基础理论、方法与数值模拟 340
**节极端力学的空间形式和几何基础 340
一、极端物理学的启示 341
二、极端力学潜在的空间形式与几何基础 341
三、极端力学的特殊案例——生命体力学 342
四、极端力学与新的几何（数学） 343
第二节极端力学的本构理论 344
一、需求引领 344
二、本构原理之于极端力学 345
三、物质及其分类 348
四、案例分析 350
第三节极端力学的原子尺度理论方法 352
一、战略需求及科学意义 352
二、国内外研究现状和面临的问题 352
三、国内主要的研究进展 355
四、发展趋势和展望 358
第四节复杂流动模拟 358
一、高雷诺数湍流仿真方法 358
二、复杂几何边界流动 364
三、高超声速条件下极端流体力学的多尺度数值方法 369
第五节强非线性复杂系统的小波高精度仿真技术 378
一、需求情况 378
二、研究现状 379
三、研究进展 380
四、展望 382
第六节极端条件优化理论与方法 383
一、需求情况 383
二、研究现状 383
三、研究进展 385
四、展望 387
第七节多场耦合力学仿真方法 392
一、需求情况 392
二、研究现状 392
第八节本章小结 397
本章参考文献 400
关键词索引 403