Special Guests
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Update Time: 2025-10-23 14:06:51 CST
杨杨
深圳北理莫斯科大学
基于边界元与近场动力学自适应耦合的多尺度裂纹扩展算法
Abstract | Introduction
边界元法（BEM）与近场动力学（PD）相结合的多尺度方法，已被证实是模拟裂纹扩展问题的高效手段。该方法的独特之处在于，它能够充分利用边界元法和近场动力学各自的优势，从而实现更高水平的精度与效率。在实施过程中，可根据结构的尺度和裂纹的位置，将所研究的域划分为无裂纹部分和有裂纹部分。然而，在实际应用中，裂纹的扩展路径无法预先确定。因此，自适应耦合技术必不可少。本研究介绍了一种创新的多尺度裂纹扩展预测方法，该方法在自适应框架下将近场动力学（PD）与边界元法（BEM）相结合。所提出的算法能够自主预测裂纹扩展的路径和方向，无需预先定义裂纹轨迹域。采用基于键的近场动力学方法精确追踪微裂纹扩展，该方法专门聚焦于裂纹尖端场。利用对偶边界元法模拟结构的整体响应和宏观裂纹行为。通过位移连续性和力平衡的迭代计算，实现两种算法的自适应耦合，从而自动捕捉裂纹的演化过程。在整个分析过程中，近场动力学域的几何形状和离散化保持不变，这有助于限制非局部计算域并显著减少计算时间。宏观裂纹被视为整个结构的边界，简化了实施过程。通过不同近场动力学域的解析结果验证了该方法的准确性。此外，通过多个裂纹扩展预测实例证明了其效率。结果表明，该算法在实际结构部件的裂纹扩展分析中具有应用潜力。
杨杨，深圳北理莫斯科大学材料科学系副教授。主要研究方向包括：新材料结构的振动、断裂、疲劳算法开发，多物理场耦合多尺度建模高性能算法开发，以及基于计算力学与机器学习结合的智能算法开发。聚焦于以上研究方向，申请者以第一作者或通讯作者共发表SCI论文30余篇， 主持国家级省部级项目10余项。荣获，第五届“杜庆华工程计算方法优秀青年学者奖”，首届“工程计算软件优秀青年奖”，深圳市孔雀人才称号等。目前担任广东省力学学会计算力学专委会副主任委员，全国工程计算软件发展论坛秘书长。
杨志强
哈尔滨工业大学
先进复合材料与结构的多尺度方法研究
Abstract | Introduction
基于渐近展开均匀化方法，本文系统地推导了用于分析非均匀复合材料在多场耦合作用下的塑性、损伤等材料非线性问题的降阶多尺度公式，并且在多尺度公式建立的基础上给出了多尺度数值算法，包括初始化、非线性迭代以及后处理三个阶段；通过典型问题验证了该降阶多尺度算法的有效性和准确性；数值结果清晰地表明本文所讨论的降阶多尺度方法能够有效地预测具有周期构造复合材料的非线性力学性能并且能够准确地捕捉复合材料内部的局部信息。
杨志强，航天学院航天科学与力学系副教授，博士生导师，黑龙江省优青，黑龙江省高层次人才。近几年先后负责国家自然科学基金项目(面上和青年)、国家部委项目、黑龙江省优秀青年基金项目、中国博士后一等资助、博士后特别资助等项目。累计发表论文70余篇，其中以第一或通讯作者在计算力学顶级期刊Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering (2篇)、Journal of Computational Physics、International Journal for Numerical Methods in Engineering (4篇)、Computational Mechanics (2篇)、传热传质顶级期刊International Journal of Heat and Mass Transfer (3篇)、固体力学顶级期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids、International Journal of Solids and Structures (2篇)、机械领域顶级期刊International Journal of Mechanical Sciences、流体领域权威期刊Physics of Fluids等著名期刊上发表论文60余篇，封面文章2篇和Editor's Pick论文1篇，同时申请和授权发明专利和软件著作权8项。此外，基于团队建立的高阶多尺度方法，在能源领域顶级期刊Nano Energy (2篇，最新影响因子16.8)和材料领域顶级期刊Materials Science and Engineering: R: Reports (最新影响因子31.6，年收录文章仅20余篇)发表相关论文。2016年入选哈工大青年拔尖人才，获得2016年度博士后科学基金优秀资助者(全国100人)，2021年黑龙江省优青。美国Mathematical Reviews 评论员 ，复合材料结构设计专业委员会委员，CMC-Computers, Materials & Continua (JCR 3区)、Materials (JCR 1区)、《应用力学学报》、《海军航空大学学报》青年编委。
杨恺
大连理工大学
乘波外形端头前缘气动热环境工程计算方法
Abstract | Introduction
热防护技术是制约高超声速飞行器研制的世界难题。飞行器在高速飞行过程中与空气强烈摩擦形成高温高热，这就是气动热，气动热给热防护提供边界条件，是热防护准确计算前提，直接决定了热防护系统的成败。高超声速飞行器遭受严重气动热环境(温度可达3000度以上)，包含热化学非平衡效应及稀薄气体效应等，现有算法很难精确预测。团队在经典热环境工程预示理论的基础上，针对高超声速飞行器小半径尖前缘存在的局部稀薄气体效应和化学非平衡效应，结合桥函数法和实验数据关联法，发展了一套快速预测乘波外形端头前缘驻点、迎风面中轴线和前缘中线热环境的工程算法。实现了高马赫数下乘波体外形飞行器前缘气动热环境的快速计算。
杨恺，大连理工大学教授，博士生导师。国家级青年人才，首批大连市高端人才。主要从事高超声速气动热与热防护相关计算热/力学研究，研究成果获得国家重大专项高度评价。以一作/通讯作者在计算力学顶级期刊CMAME发表论文3篇，在传热传质顶级期刊IJHMT发表论文11篇。主持JG重点项目子课题、装备预研教育部青年人才项目、国家自然科学基金项目等国家级和省部级项目10余项。获教育部自然科学二等奖（排3），辽宁省自然科学二等奖（排3），辽宁省研究生教学成果二等奖（排2），第六届国际计算方法会议最佳论文奖，杜庆华工程计算方法优秀青年学者奖等。
杨旖旎
中国船舶科学研究中心
含机械隔振系统的水下结构声振耦合集成计算方法
Abstract | Introduction
本文基于三维声弹性理论框架，提出了一种适用于含机械隔振系统的水下结构声振耦合响应的集成计算方法。基于动态子结构法，将复杂结构分解为主体结构（含主船体、基座、舱壁及加筋）、隔振器及浮筏系统。流固耦合作用只体现在主体结构与水介质的声弹性求解中，结合模态叠加法、简单源边界积分法与镜像虚源法，构建了主体结构有限水深环境下流固耦合动力学方程；浮筏建立为有限元模型，采用模态叠加法进行求解；采用四端参数方法建立隔振器的振动传递模型；引入虚拟模态，实现主体结构与浮筏系统在连接边界上的动态耦合集成；并推导了声学覆盖层振动-声学传递的阻抗矩阵模型。所提出方法在结构设计优化及声学性能分析中展现出明显优势。无论对系统中任一组件进行修改，仅需更新对应刚度矩阵即可重新计算整体响应，显著提升了计算效率与工程适应性。
杨旖旎，来自中国船舶科学研究中心的一名博士生。主要从事船舶与海洋工程流固耦合理论与计算、声学边界元算法、振动声学研究与设计等。
杨扬
西北工业大学
无网格有限粒子法(FPM)研究进展及其应用
Abstract | Introduction
有限粒子法（Finite Particle Method, FPM）是对传统光滑粒子流体动力学方法（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）的重要拓展，可以较大程度地提高整个计算域的计算精度，在冲击、爆炸、流固耦合等动态大变形问题中具有显著应用前景。然而，较高的计算复杂度仍是FPM方法向复杂大规模工程问题应用拓展的主要障碍。首先，对FPM基本理论及应用研究进展进行介绍，分析了FPM的计算优势、研究进展和当前仍存在的主要问题；其次，重点介绍课题组在FPM快速计算研究中取得的理论突破，具体来说通过对传统FPM方法的基本方程组进行矩阵解耦，推导并建立了一套FPM改进算法理论体系；进一步以方程组系数矩阵的奇异性为切入点，探讨得到了支持域内选点个数受限和自由的两类具体改进算法及针对典型问题发展的几种衍生增强算法。最后，将上述改进方法在冲击、流固耦合等工程实际问题中予以应用，并与SPH、FPM等传统方法进行了对比和分析。
杨扬，男，河南开封人，西北工业大学航空学院航空结构工程系副教授，博士生导师，航空学院计算力学与工程应用研究所所长，研究生工作主管主任。主要从事高性能无网格及其耦合计算理论、数值水池快速构建、结构涉水耦合分析等领域的研究工作。以相关成果及学术观点为支撑，在国内外重要学术刊物上发表论文40余篇，主持国家自然科学基金面上项目、陕西省自然科学基础研究计划项目、航空基金及中航工业、航天科技、航天科工集团等相关科研院所研究课题项目20余项，获批软件著作权8项；2024年参与完成并获得中国航空学会科学技术奖三等奖，担任中文核心期刊《火箭推进》青年编委。主持或参与获批西北工业大学研究生教学成果特等奖等教学类奖项及项目8项。
余波
合肥工业大学
SCTBEM：比例坐标变换边界元法
Abstract | Introduction
在无精确对应PDE算子基本解时，通常积分方程中无法避免域积分的求解，若要保证边界元法降维的优势有必要将其转换至边界积分。近年余波等提出了半解析域积分转换法（SCT）进而形成了比例坐标变换边界元法（SCTBEM）。该方法在单元径向是解析的，仅需环向离散，这在一定程度上维持了边界元法半解析特性，求解精度得到了有效保障，并且通过坐标平移可自然地消除低阶奇异性，求解效率和精度得到了大幅提升，尤其在求解无限域问题时公式变换形式简洁明了。同时为方便边界元法基础研究者交流，我们开源发表了高效的三维99行SCTBEM的MATLAB代码。目前该方法已用于非均质传热、弹性力学、并与PINN结合实现高效求解。
余波，合肥工业大学教授，博士生导师，应用力学研究所副所长，2018年入选博士后外派交流计划(全国120名)。主持完成国家自然科学基金面上、青年、省部级等项目10余项。曾获安徽省力学科学技术进步二等奖（排名第一）、长三角工科力学青年教师讲课比赛二等奖等。担任南方计算力学联络委员会委员，安徽省力学学会青年工作委员会委员，2023年获《应用力学学报》优秀青年编委，2024年任《计算力学学报》首届青年编委。研究方向涉及计算力学智能方法、反问题理论及应用。主要开展传热及声场的边界元法分析、参数水平集法进行缺陷识别等研究。在CMAME、IJNME、IJSS、JSV、IJHMT等国内外重要主流学术期刊发表SCI论文50余篇，ESI高被引论文及热点论文4篇，谷歌引用1400余次。
张雄
清华大学 航天航空学院
非一致边界条件问题的高效任意网格物质点法研究
Abstract | Introduction
标准物质点法（MPM）通常采用笛卡尔背景网格求解运动方程，当材料域的边界与网格边缘不重合时，施加边界条件可能成为一项具有挑战性的任务——非一致边界条件不能直接施加到笛卡尔网格节点上，这在岩土工程和管道流动等问题中尤为突出。因此，针对非一致边界条件施加的问题，我们提出了任意网格物质点法（AGMPM）。AGMPM使用任意凸多面体（凸多边形）背景网格单元构建具有任意几何形状的边界，并引入Wachspress坐标作为这些网格单元的形函数。为了在任意网格上施加边界条件，提出了三种特定类型的边界条件：滚轴边界条件（双面约束）、刚性墙边界条件（单面约束）、摩擦边界条件（用于摩擦接触）——这些边界条件同时也是标准物质点法中边界条件的扩展。传统的非结构化网格物质点法在进行粒子定位时效率较低，因此，提出了一种基于哈希网格的高效搜索算法，该方法通过构建辅助笛卡尔网格，并与任意网格单元建立哈希映射，以提升粒子到网格映射时的效率。基于任意网格单元的框架，还提出了多重速度场的接触算法，在计算不同物体接触的同时实现了不同边界条件的施加。通过若干数值实例，验证了所提出的AGMPM方法。与标准MPM相比，AGMPM在解决几何形状极度复杂时的工程问题中具有更高的精度，同时也具有较高的计算效率。
张雄，清华大学航天航空学院教授，笃实书院院长。长期从事强冲击载荷作用下材料与结构力学行为的数值分析方法研究，研发的三维物质点法软件MPM3D已被应用于多个实际工程和型号归零分析任务，国内外数十位研究生基于我们的开源代码MPM3D-F90完成了学位论文工作。曾获省部级自然科学奖一等奖1项、二等奖3项、科技进步奖1项、北京市高等学校教学名师奖、钱令希计算力学成就奖和杜庆华工程计算方法奖等奖励。 兼任北京振动工程学会副理事长、International Journal of Mechanics and Materials in Design副主编和多本国内外期刊编委。已出版专著4部、教材5部，发表期刊论文180余篇，自2015年连续入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，入选斯坦福大学全球前2％顶尖科学家榜单(2022年，2024年)。
张艳霞
重庆师范大学
几类时滞偏微分方程的无网格配点法及其超收敛分析
Abstract | Introduction
时滞偏微分方程（Delay partial differential equation，DPDE）是一类重要的泛函微分方程，它描述了系统在空间某点的状态或变化率，不仅依赖于当前时间的状态，还受控于过去某个或某些特定时刻的状态。因其能更真实地刻画现实世界中普遍存在的空间传播现象和时间滞后效应，而广泛存在于自然科学的各个领域中，如生物学、生态学、物理学、化学、经济学、社会科学及工程与控制。由于时滞的存在，理论上很难得到DPDE的解析解，于是研究DPDE的数值方法十分有必要。相比于传统数值方法（如有限元方法、有限差方法等），无网格方法具更好的计算效率，已成功应用于各种无时滞的PDE数值解问题。但是，无网格方法在DPDE问题中的应用并不多见。因此，本报告聚焦DPDE的无网格数值解法，对几类线性和非线性DPDE建立有效的无网格方法，深入探究DPDE的无网格配点法及其超收敛方法等热点问题，重点解决DPDE的高精度无网格方法及其误差理分析上的难点问题。从而，为DPDE的数值求解提供高效的无网格数值方法和相关数学理论，为推动无网格方法在理论和应用上的发展具有深远的意义。
张艳霞，女，重庆师范大学在读博士生，主要研究方向：时滞偏微分方程的无网格数值解。
张婧
南方科技大学
Strong-form solution of high-order beam and plate theories using peridynamic differential operator
Abstract | Introduction
This study couples Carrera unified formulation (CUF) based high-order beam and plate theories with peridynamic differential operator (PDDO) in strong form and presents a unified CUF-PDDO approach for 3D structures with thin features. The CUF-PDDO governing equations are derived by combining the principle of virtual work and CUF, where the cross-sectional (for high-order beam theories) and through-thickness (for high-order plate theories) characteristics are approximated by Taylor expansion/ Lagrange expansion of the unknown variables. Since PDDO removes the requirements of symmetric horizon and smooth displacement field, the application of CUF-PDDO is free of continuity assumption or boundary correction. Lagrange expansion, for the first time in strong-form CUF analysis, is integrated with Taylor expansion for the automatic pre- and post-processing of structures with various geometric features. The present approach is verified through comparison analysis with ABAQUS and CUF-FEM.
张婧，南方科技大学力学与航空航天工程系，博士后，研究方向为近场动力学、极端环境下复合材料损伤破坏分析。
