1. 中國造船業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
回答:造船發(fā)展業(yè)在2024一2044兩年中還是有很大潛力的,特別是游輪造的多,在疫情防控以后兩年世界人民已閉得迫不及待要透氣而旅游導(dǎo)致游輪發(fā)展,還有漁民的船隊休復(fù)期巳到,,中國海洋漁業(yè)豐富,,所以漁船不斷改進創(chuàng)新,,中國造船聞名世界,,不斷給中國訂單,,所以后兩年造船業(yè)潛力大但也有因訂單多承受力太大的壓力也要盡力而為,。
2. 中國造船業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析
12年離職
3. 國內(nèi)造船廠和行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r是什么
造船業(yè)是指水上交通,、海洋開發(fā)和國防建設(shè)等行業(yè)提供技術(shù)裝備的現(xiàn)代綜合性產(chǎn)業(yè),也是勞動,、資金,、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),對機電,、鋼鐵,、化工、航運,、海洋資源勘探采集等上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有較強帶動作用,,對促進勞動力就業(yè)、發(fā)展具有較強作用,。對促進勞動力就業(yè),、發(fā)展出口貿(mào)易和保障海防安全意義重大。
4. 造船行業(yè)發(fā)展前景
前途還是可以的,。中國的造船業(yè)還不是很發(fā)達…國家正在大力發(fā)展這項事業(yè)所以中國航母全靠下一輩人才了,!努力吧,!
5. 我國修造船行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
我國古代造船業(yè)非常發(fā)達,一直居于世界的前列,。自新石器時代起,,我國便產(chǎn)生竹筏、獨木舟等原始船舶,。直至秦漢時期,,造船工藝才初具體系、漸趨成熟,。
秦漢時期,,我國造船業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)第一個高峰。典型的代表作就是樓船,。樓船是當(dāng)時的作戰(zhàn)用船,,可稱之為古代版“戰(zhàn)艦”,因船上建有重樓而得名,。據(jù)史料載,,秦始皇曾派大將率領(lǐng)由樓船組成的艦隊進攻楚國。在統(tǒng)一南方的戰(zhàn)爭中,,秦始皇組織過一支能運輸50萬石糧食的大船隊,。
樓船的頭部為方形,無帆,,動力由兩側(cè)設(shè)計的劃槳提供;每層都有防御矮墻,,設(shè)置了發(fā)射弓弩的窗孔,,方向和速度由舵和槳掌控,這是造船史上的重大突破,,代表當(dāng)時造船技術(shù)的最高標(biāo)準(zhǔn),。
漢代,以樓船為主力的水師已非常強大,?!稘h書?武帝紀(jì)》載,漢武帝曾在長安附近疏通水路,,制造樓船,,訓(xùn)練水軍。其中最大的一條樓船叫“豫章號”,,上有豪華的宮室,,可以乘載萬人。據(jù)說漢朝廷一次就能動用,,由樓船2000多艘,、水軍20萬人的巨型艦隊,。
艦隊中,各種作戰(zhàn)艦只配備齊全,。先是沖鋒船“先登”處于艦隊最前列,,接著狹長戰(zhàn)船“蒙沖”沖擊敵船,再者就是快船“赤馬”,,最后是最重要的船艦--重武裝船“檻”,,即上下都用雙層板的樓船。樓船也是艦隊的主力,。
實際上,,這一切除了秦漢時期強大的經(jīng)濟實力外,還仰仗于當(dāng)時十分發(fā)達的交通運輸網(wǎng)絡(luò)以及積極的外交政策,。
秦始皇一統(tǒng)河山后,,以咸陽為中心修建海(河)陸交通要道,“東窮燕齊,,南極吳楚”,,溝通全國陸上交通。與此同時,,還全部拆除了各諸侯領(lǐng)地內(nèi)河渠上的截水堤壩及攔阻水道的設(shè)施,,并以鴻溝為中心,疏通濟,、汝,、淮、泗等水道,。
此外,,秦始皇還興修吳、楚,、齊,、蜀等地區(qū)的水利,開鑿靈渠聯(lián)通珠江,、湘江,、長江水系,發(fā)展通航灌溉一體化,;還派人出海,,把內(nèi)陸馳道與江、河,、湖,、海的航路銜接起來。這樣一來,,標(biāo)志著全國一體的水陸交通網(wǎng)正式建立起來,。秦始皇還極力推進航海事業(yè)的發(fā)展,,統(tǒng)一六國后,他又幾次大規(guī)模巡行,,乘船在內(nèi)河或海上航行,。
劉邦建立漢朝后,制定休養(yǎng)生息的民生政策,,國力大增,。此時陸上絲綢之路出現(xiàn)很多不確定因素,為了盡快疏通通往西域的道路,,漢武帝派張騫出使西域,,派軍駐守交通要道,但效果不理想,。
南越國后歸漢后,,漢武帝拓寬海上貿(mào)易規(guī)模,海上絲綢之路開始興起,。以合浦為起點,,途經(jīng)南海,進入馬來半島,、暹羅灣,、孟加拉灣,最后抵達印度半島南部的黃支國和已程不國,,史稱“徐聞,、合浦南海道”。此后,,這條航線成為西漢絲綢之路的最重要海路通道,。
秦漢高度發(fā)達的造船業(yè),為后世造船技術(shù)的進步奠定了堅實基礎(chǔ),。三國雄踞江東的吳國,歷史上就是造船業(yè)發(fā)達的地區(qū),。吳國造的戰(zhàn)船最大的上下5層,,可載3000名戰(zhàn)士。吳國滅亡時,,被晉朝俘獲的官船就有5000多艘,。
南朝時,江南能建造千噸級別的大船,。為提高航行速度,,南朝科學(xué)家祖沖之“又造千里船,于新亭江試之,,日行百余里”,。
這是一種裝有槳輪的船舶,,即“車船”,利用人力以腳踏車的方式推動船的前進,。盡管不是很經(jīng)濟,,但也為后來船舶動力的改進提供新的方向,在我國造船史上絕對值得一書,。
6. 中國造船行業(yè)前景
船舶工程技術(shù)專業(yè)就業(yè)方向
本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后主要面向大中型造船,、修船企業(yè)和船舶設(shè)計、船舶制造,、船舶檢驗等單位,,從事船舶電工工藝設(shè)計、電氣設(shè)備安裝及調(diào)試,、船舶電站使用及管理,、船舶自動控制系統(tǒng)的管理及操作、工業(yè)企業(yè)電氣設(shè)備操作及管理等工作,。經(jīng)過一段時間的鍛煉,,可以成為生產(chǎn)管理骨干。
從事行業(yè):
畢業(yè)后主要在新能源,、機械,、建筑等行業(yè)工作,大致如下:
1 新能源
2 機械/設(shè)備/重工
3 建筑/建材/工程
4 交通/運輸/物流
5 儀器儀表/工業(yè)自動化
7. 造船業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
東晉時期南方地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展,,從整體上來看已經(jīng)呈現(xiàn)出了寬領(lǐng)域,、多層次以及統(tǒng)一化的發(fā)展趨勢,雖然農(nóng)業(yè)經(jīng)濟依然是當(dāng)時東晉以及之后南朝中央政府的主要財政收入以及維持王朝正常運行的根本經(jīng)濟基礎(chǔ),,但是在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的基礎(chǔ)上,,手工業(yè)以及商業(yè)的發(fā)展也展現(xiàn)了良好的前景。
南方地區(qū)的手工業(yè)發(fā)展的領(lǐng)域非常廣泛,,依據(jù)當(dāng)?shù)剡m宜的自然氣候條件以及人文世紀(jì)需要,,手工業(yè)在制瓷業(yè)、絲織業(yè),、造紙業(yè),、造船業(yè)以及冶礦業(yè)都得到了政府的重視,并且獲得了快速發(fā)展,。在手工業(yè)各方面生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新基礎(chǔ)上,,南方地區(qū)的私營手工業(yè)也出現(xiàn)了獨當(dāng)一面的發(fā)展趨勢。
商業(yè)經(jīng)濟的繁榮是以農(nóng)業(yè)和發(fā)達的手工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)的,,由此也使得大量適宜商業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟城市不斷崛起,,逐漸成為了南方地區(qū)的重要經(jīng)濟力量。在東晉王朝以前尚未得到發(fā)展的一些城市,,如江陵,、番禺等地在此時成為了重要的商業(yè)城市,。尤其是番禺,由于其得天獨厚的沿海位置,,使其成為了當(dāng)時最為重要的海外貿(mào)易中心,。
不過,南方地區(qū)商業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展也展現(xiàn)出了不平衡的現(xiàn)象,,各地區(qū)之間的經(jīng)濟發(fā)展程度差異非常大,。另外,雖然封建王朝政府十分重視對于商業(yè)市場的監(jiān)督和掌控,,但是由于官僚集團的腐敗以及商業(yè)市場的擴大,,這種政府主導(dǎo)的監(jiān)督似乎并沒有體現(xiàn)出其應(yīng)有的作用。
8. 中國造船行業(yè)現(xiàn)狀
四大發(fā)明是指中國古代對世界具有很大影響的四種發(fā)明,。即造紙術(shù),、指南針、火藥,、活字印刷術(shù),。此一說法最早由英國漢學(xué)家李約瑟提出并為后來許多中國的歷史學(xué)家所繼承,普遍認為這四種發(fā)明對中國古代的政治,、經(jīng)濟,、文化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用,且這些發(fā)明經(jīng)由各種途徑傳至西方,,對世界文明發(fā)展史也產(chǎn)生了很大的影響
四大發(fā)明的歷史意義
①造紙術(shù)的發(fā)明:為人類提供了經(jīng)濟﹑便利的書寫材料,,掀起一場人類文字載體的革命。
②印刷術(shù)的出現(xiàn):加快了文化的傳播,,改變了歐洲只有上等人才能讀書的狀況,。
③指南針的發(fā)明:為歐洲航海家進行環(huán)球航行和發(fā)現(xiàn)美洲提供了重要條件,促進了世界貿(mào)易的發(fā)展,。
④火藥武器的發(fā)明:改變了作戰(zhàn)方式,,幫助歐洲資產(chǎn)階級摧毀了封建堡壘,加速了歐洲的歷史進程,。
9. 中國造船未來前景
明朝造船業(yè)比清朝好,,鄭和七下西洋就說明了這個問題。
10. 中國造船業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文
結(jié)構(gòu)工程是人類文明的脊梁,。人類最早的結(jié)構(gòu)大概是利用天然條件的巢居和穴居,后來發(fā)展為自己鑿戶建房而住,。我國早在三千年之前的《周禮》這部書的《考工記》中就已經(jīng)記載了各種建筑的形制,。到了漢代在王延壽的《魯靈光殿賦》中說:“于是詳察其棟宇,觀其結(jié)構(gòu),?!背霈F(xiàn)了結(jié)構(gòu)的專名詞,。
隨著人類文明的發(fā)展,人類所建造的結(jié)構(gòu)種類愈來愈多,,愈來愈復(fù)雜,。繼房屋結(jié)構(gòu)之后,又出現(xiàn)了道橋,、車船,、水利、機器,、飛機,、火箭、兵器,、化工設(shè)備,、輸電等各色各樣的結(jié)構(gòu)。
雅典女神廟,,坐落于雅典衛(wèi)城,,建于438B.C.是古希臘建筑的典型例子
隨著結(jié)構(gòu)種類的多樣化和復(fù)雜化,結(jié)構(gòu)的概念也在擴展,。目前,,所謂結(jié)構(gòu),是指凡是能夠承受一定荷載的固體構(gòu)件及其系統(tǒng)的人造物都統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu),。從更廣義的意義上說,,凡是承受一定載荷的固體構(gòu)件及其系統(tǒng)自然物,如植物的根,、莖,、葉、動物的骨骼,、血管,、地殼、巖體等也可以看作結(jié)構(gòu),。
結(jié)構(gòu)的發(fā)展緊密地和結(jié)構(gòu)材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)有關(guān),。前者可以看作結(jié)構(gòu)工程的硬件,后者可以看作結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的軟件,。
無論是東方還是西方,,在使用鋼、混凝土為主要建筑材料之前,,時間最長的是以石,、木、磚為建筑材料。具體來說,,西方多以石料作建筑材料,,而我國和東方各國多以磚、木為建筑材料,。木結(jié)構(gòu)不耐火,,也不耐腐蝕,所以我國存世古建筑歷史很長的不多,。
應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔(公元1056年)
1774年,,英國工程師斯密頓(J.Smeaton)在建造海上燈塔時石灰。粘土,、砂混合物砌基礎(chǔ),,效果很好。1824年英國石匠營造者亞斯普丁(J. Aspdim,,1779-1885)取得了燒制水泥的專利,,因其與波特蘭地方的石材很相近,所以稱為波特蘭水泥,。法國1840,、德國1855設(shè)水泥廠。1970年世界每人每年使用水泥156公斤,。
19世紀(jì)中葉之后,,煉鋼技術(shù)得到普及于是在結(jié)構(gòu)上普遍采用鋼鐵。1859年英國建成世界上第一艘鋼船,。1846年英國在北威爾士建成布瑞塔尼亞鐵路大橋(1846,,鐵管)1873年英國倫敦建成跨泰晤士河的阿爾伯特吊橋,最大跨度384英尺,。
布瑞塔尼亞大橋(1846,,鐵管)
在人類有了水泥、鋼鐵等現(xiàn)代材料之后,,結(jié)構(gòu)的形式速度復(fù)雜化,。
結(jié)構(gòu)力學(xué),一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論基礎(chǔ),。它的基礎(chǔ)是經(jīng)典力學(xué),、彈性力學(xué)、塑性力學(xué),、彈性體的振動與波的理論,、以及彈性體平衡的穩(wěn)定性理論。
19世紀(jì)和以前的結(jié)構(gòu)力學(xué)研究
在結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的歷史上,,最早是靜力學(xué)的研究,,因為在以磚石木為主要結(jié)構(gòu)材料的時代主要遇到的問題是結(jié)構(gòu)的平衡問題,。后來才發(fā)展到有關(guān)強度的研究。
人類研究得最早的結(jié)構(gòu)元件是梁,。達·芬奇在他的手稿中研究和討論了柱所能承受的載荷。伽利略在他《關(guān)于兩種新學(xué)科的對話》(1638年)提到,、考查了固定端懸臂梁的承載能力的問題,。馬略特作了伽利略所作的實驗,由于他們的截面上平衡條件都不對,,所以結(jié)果的系數(shù)都不正確,。雅科比·伯努利(Jacob Bernoulli,1654-1705)關(guān)于梁的研究,,這就是現(xiàn)今人們所稱的伯努利梁理論,。
結(jié)構(gòu)力學(xué)的其次一種重要元件?;鶢柣舴?Gustav Robert Kirchhoff 1824-1887)在1850年發(fā)表了平板問題的重要論文,,文章糾正了以往關(guān)于平板問題邊界條件的錯誤?;鶢柣舴虿捎锰撐灰圃硗茖?dǎo)板的邊界條件,,指出對于求解平板問題只要兩個邊界條件便夠了。他正確地求解了圓板的振動問題,。在建立平板問題的方程時,,他假定:
變形時垂直于中面的直線仍保持為直線,變形后還垂直于中面,;
中面的元素在變形時不伸長,。
這個簡化平板問題的假設(shè)現(xiàn)今仍在使用,被稱為直法線假設(shè)也稱為基爾霍夫假設(shè),。1888年,,英國人樂甫(Augustus Edward Hough Love1863-1940)利用基爾霍夫?qū)ζ桨鍐栴}的假設(shè)導(dǎo)出了彈性薄殼的平衡方程,至今這個假設(shè)被人稱為基爾霍夫――樂甫假設(shè),。
實際的工程結(jié)構(gòu)往往不是單一的構(gòu)件,,而是構(gòu)件的復(fù)雜系統(tǒng)。早期精確的固體力學(xué)是在單個構(gòu)件上進行研究,,如梁的彎曲,、柱的扭轉(zhuǎn)等。后來隨著近代工業(yè)的發(fā)展,,越來越多地要求對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行研究,。早期在靜力學(xué)發(fā)展成熟時,就有處理多個構(gòu)件的靜力平衡問題的研究,,現(xiàn)在,,在有了變形體力學(xué)之后,,有關(guān)變形固體的多個構(gòu)件的內(nèi)力與變形分析問題也便很自然地提到日程上來了。
結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容十分廣泛,,吊橋,、拱、桁架,、梁,、彈性地基、擋土墻等等,。他的應(yīng)用又涉及鐵路,、公路、造船,、機械,、水利、等眾多的工程部門,。所以隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展它的內(nèi)容也逐漸豐富了起來,。
1. 連續(xù)梁的理論
納維是實際上處理連續(xù)梁的最早學(xué)者。他在1825年的論文中最早給出了處理這一問題的三彎矩方程,。但還不是現(xiàn)在的形式,。真正現(xiàn)在形式的三彎矩方程是克拉珀龍(B.P.E.Clapeyron,1799-1864)于1849年在重建巴黎附近的一座橋梁時發(fā)展出來的,到1857年才以論文的形式發(fā)表,。1855貝爾托(H.Bertot)的論文最早提到了三彎矩方程,。
2. 麥克斯韋耳及其對桁架的研究
1864年麥克斯韋耳總結(jié)他關(guān)于桁架研究的一般結(jié)論。他已經(jīng)可以區(qū)分靜定與超靜定桁架,。對于靜定桁架,,麥克斯韋耳在前人的基礎(chǔ)上簡化了用作圖的方式去求桁架的內(nèi)力。對于超靜定桁架,,麥克斯韋耳從能量法導(dǎo)出了解超靜定結(jié)構(gòu)的一般方法,。大約在10年之后,他的這個方法為莫爾(O. Mohr,,1835-1918)加以整理,,給出規(guī)范的形式,這就是目前通用的力法,,又稱為麥克斯韋耳――莫爾方法,。
3. 卡斯蒂利亞諾定理
卡斯蒂利亞諾(A.Kastiliano,1847-1884)是意大利工程師,。1873年他的工程師學(xué)位論文在1875年正式出版,。論文中包含了現(xiàn)今稱為的卡斯蒂利亞諾定理與單位荷載法等結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)典內(nèi)容。
他的定理是,,若將變形能寫為廣義力的函數(shù)
Pi(i=1,,2,,...,n)為廣義外力,,則有
20世紀(jì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的進展
求解超靜定結(jié)構(gòu)的力法是19世紀(jì)末就建立了,。用形變法求解超靜定剛架結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)初最早由本笛克森(Axel Bendixen)在1914年給出的。這種方法求解較多未知量問題時,,在30年代由克羅斯(Hardy Cross)提出了一種逐次近似的方法,,稱為松弛法。這個方法在美國很快得到了推廣,。
隨著人類文明的發(fā)展,結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜,。從本世紀(jì)開始,,從建筑、造船,、航空,、橋梁、車輛,、起重機械,、大型水壩、隧道與地下結(jié)構(gòu)等等方面不斷提出越來越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)課題,,需要對它們的強度進行分析,。
為了對這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行分析,人們不得不引進一系列假設(shè)對結(jié)構(gòu)進行簡化,。這種簡化在現(xiàn)在看來未免過于粗略,,但是它是人類在處理簡單結(jié)構(gòu)到迎來計算機時代之間的一種過渡手段。
例如,,拱壩是一種比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),,要想準(zhǔn)確分析它,需要求解變厚度殼的方程,,那是十分復(fù)雜的計算工作,。美國在1929年采用了一種稱為“拱貫梁”的近似方法,這種方法是把壩在水平方向分為若干條拱,,在鉛直方向分為若干條梁,,然后利用載荷分配的方法逐步近似求解。在電子計算機出現(xiàn)后,,拱貫梁法已經(jīng)被淘汰,,但它的確在歷史上起過重要作用。
結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化是沿著兩個方向發(fā)展的,,一個方面是構(gòu)件簡單,,例如梁與桿,,但是用它組成越來越復(fù)雜的系統(tǒng),未知量成百上千,,另一方面是發(fā)展復(fù)雜的構(gòu)件,,板、殼及其組合系統(tǒng),。板殼理論到樂甫時代,,就已經(jīng)建立了,到20紀(jì)30-40年代又有一個大發(fā)展的階段,。這時提出與解決了一批新的問題,,如穩(wěn)定性問題、非線性板殼問題,、板殼的一般理論問題等,。
俄國杰出的工程師帕頗考維奇(П.Ф.Папкович,1887-1946)于1947年出版的《船 舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》兩大卷,,是20世紀(jì)早期研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)成果的總結(jié),。
計算結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展
人類研究計算工具有很久的歷史,從算籌,、算盤,、手搖計算機、電動計算機,,已經(jīng)有幾千年了,。1945年在美國誕生的電子計算機既是計算工具的革命,又是牽動整個科學(xué)技術(shù)的大革命,。
最早的電子計算機ENIAC的設(shè)計方案是莫希利(J.W.Mauchly,,1907-1980)提出的。研究小組的總工程師是??颂兀↗.P.Eckert,,1919-)。1945年底,,ENIAC宣告竣工,。
計算機一旦來到世界上,便受到人們的熱情關(guān)注與不斷改進,。先后經(jīng)過了四次換代:從1945年到1958年以電子管來制造計算機為第一代,,從1959年到1963年以晶體管來制造計算機為第二代,從1964年到70年代初以集成電路來制造計算機為第三代,,從70年代以后用大規(guī)模集成電路制造巨型計算機為第四代,。特別是,從70年代中開始的微處理機,,使計算機的性能大大提高,,并且由于價格便宜使計算機大為普及,。據(jù)有人統(tǒng)計,從1945年第一臺計算機誕生起,,計算機的性能每18個月提高一倍,,計算機的價格每18個月降低一半。
自有史以來人類發(fā)明的各種工具,,都是延長人的器官,,如望遠鏡、顯微鏡是延長人的眼,。而計算機則是延長人的腦,。所以人們又把計算機稱為“電腦”。計算機從它的原理,、設(shè)計,、制造與應(yīng)用已經(jīng)形成了一個新的龐大的學(xué)科群,這就是計算機科學(xué),。
在20紀(jì)初,英國著名的力學(xué)家樂甫在他的名著《數(shù)學(xué)彈性理論》一開頭,,總結(jié)力學(xué)發(fā)展的規(guī)律時說:定理越來越少,,計算越來越繁。意思是說一些有比較狹義意義的定理被一些更廣泛意義的定理所包含,,而計算公式越來越復(fù)雜,。因而力學(xué)研究極大的困難在于計算太慢。計算工具太慢就成為力學(xué)研究與發(fā)展的瓶頸,。
美國人發(fā)明電子計算機的初衷也正是為了解決計算彈道這個典型復(fù)雜的力學(xué)問題開始的,。計算機的產(chǎn)生使力學(xué)學(xué)科發(fā)生了巨大變化。結(jié)構(gòu)分析,、彈道計算,、空氣動力計算、數(shù)值天氣預(yù)報,、滲流與地下水的運動規(guī)律,、天體力學(xué)中的軌道計算等等越來越多、越復(fù)雜的問題都可以交給計算機計算了,。
計算機產(chǎn)生后,,力學(xué)學(xué)科的研究手段,從只有理論,、實驗,,增加為理論、實驗與計算三種手段,。計算機的強大威力淘汰了一些不適應(yīng)計算機的過時方法,,適應(yīng)計算機的特點發(fā)展了新的計算方法,,在計算機的幫助下發(fā)現(xiàn)了許多新現(xiàn)象,如奇怪吸引子與混沌就是在計算機的幫助下發(fā)現(xiàn)的,。
計算力學(xué)這一名詞的出現(xiàn)大約是50年代末的事情,。它是研究借助計算機求解力學(xué)問題、探索力學(xué)規(guī)律,、處理力學(xué)數(shù)據(jù)的新學(xué)科,。計算力學(xué)又是力學(xué)、數(shù)學(xué),、計算機科學(xué)的交叉學(xué)科,。
在計算機發(fā)明后的早期,用計算機求解力學(xué)問題或別的問題僅僅利用了計算機快這一優(yōu)點,。緊接著而來的問題是程序工作量不能適應(yīng)計算機的高速度,。一臺計算機需要數(shù)以百計的工作人員編程序才能喂飽。于是編寫程序又成了合理使用計算機的瓶頸,。人們想出了許多方法去解決這一困難,。從50年代先后出現(xiàn)的符號匯編語言、FORTRAN語言,、ALGOL語言等以及隨之而迅速發(fā)展起來的軟件產(chǎn)業(yè),,就是為解決這一問題應(yīng)運而生的。
在適應(yīng)于計算機求解力學(xué)問題節(jié)約程序人力方面,,最成功的就是有限元方法的產(chǎn)生與發(fā)展,。它的產(chǎn)生也是計算力學(xué)作為力學(xué)一個獨立的分支學(xué)科形成的標(biāo)志。
有限元法的思想盡管可以追溯得更早,,如有人說有限元的思想是40年代美國人庫朗(R.Courant)在1943年提出來的,,有人說有限元是加拿大人辛格(J.L. Synge)在40年代提出來的,更有人說有限元是歐拉的折線法就包含的,,還有人說在東漢劉徽的割圓術(shù)就是有限元法,,不一而足。當(dāng)然這些說法也不是完全沒有道理,。因為有限元法的思想的確是有一部分同上述人的工作有點聯(lián)系,。但是要知道,有限元法是同計算機緊緊相聯(lián)系的,。
事實是,,在50年代中期世界各國都有一批人在思考用計算機求解結(jié)構(gòu)力學(xué)與連續(xù)介質(zhì)問題。如曾經(jīng)在英,、德工作過的希臘人阿吉里斯(J.H. Argyris)1956年,、美國的特納(M.J. Turner)、克拉夫(R.W. Clough)與馬丁(H.C. Mardin)在1956年,、蘇聯(lián)的符拉索夫(В.З.Власов)在50年代,、中國的馮康在60年代初都提出了帽子函數(shù)插值或單元剛度的矩陣表示。所以很難說有限元的思想是那一個人的發(fā)明,,它是一種世界性思潮的產(chǎn)物,。
不過在有限元法的發(fā)展歷史上的重要事件是,50年代末加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的威耳孫(E.L. Wilson,,1930-)在克勞夫指導(dǎo)下的博士論文《二維結(jié)構(gòu)的有限元分析》,,該論文于1963年完成了世界上第一個解決平面彈性力學(xué)問題的通用程序。這個程序的主旨是借助于它解算任何平面彈性力學(xué)問題不需再編程序了,,只要按說明輸入必要的描述問題的幾何,、材料、荷載數(shù)據(jù),,機器就可以進行計算,,并且按照要求輸出計算結(jié)果。
有限元法的程序一經(jīng)投產(chǎn),,立刻顯出它的無比優(yōu)越性,,原來在彈性力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)對付平面問題,只有復(fù)變函數(shù)方法與平面光彈性方法兩手,,這兩種方法在有限元法的對比下便漸漸退出了歷史舞臺,。
威耳孫在有限元程序系統(tǒng)方面后來還進行過許多有意義的研究,他編寫了有限元的多種單元的程序SAP (Structural Analysis Program),,在他的指導(dǎo)下,他的研究生編寫了非線性結(jié)構(gòu)分析程序NONSAP,,1981年他還最早編寫了適應(yīng)微處理機的程序SAP81,。
SAP程序經(jīng)曲圣年、鄧成光,、吳良芝等移植與修正,、SAP81程序經(jīng)袁明武擴充改造形成獨立的版本SAP84,這兩個程序在我國工程建設(shè)中發(fā)揮了重大作用,。NONSAP經(jīng)過美國巴特(Bathe)的改進形成有世界影響的非線性分析程序ADINA,。
隨后,結(jié)構(gòu)分析的有限元軟件迅速發(fā)展,。包含二維元,、三維元、梁單元,、桿單元,、板單元、殼單元,、流體單元等多種單元,、能解決彈性,、塑性、流變,、流體以及溫度場,、電磁場各種復(fù)雜耦合問題的軟件以及軟件系統(tǒng)不斷出現(xiàn)。在10多年內(nèi)生產(chǎn)與銷售有限元軟件形成了有相當(dāng)規(guī)模的社會新產(chǎn)業(yè),,而且使用有限元法解決實際問題迅速在工程技術(shù)部門普及,。
1960年克勞夫在匹茲堡舉行的美國土木學(xué)會電子計算會議上的《平面應(yīng)力分析中的有限元法》是最早提到有限元的論文。之后有限元的論文,、文集,、專著大量涌現(xiàn),專題學(xué)術(shù)會議不斷召開,。新的單元,、新的求解器不斷提出,先后有等參元,、高次元,、不協(xié)調(diào)元、擬協(xié)調(diào)元,、雜交元,、樣條元、邊界元,、罰單元等不同的單元,,有帶寬與變帶寬消去法、超矩陣法,、波前法,、子結(jié)構(gòu)法、子空間迭代法等求解方法,,還有網(wǎng)格自動剖分等前后處理的研究,,這些工作大大加強了有限元法的解題能力,使有限元方法逐漸趨于成熟,。1988年出版的《有限元法手冊》是有限元法發(fā)展的一個階段總結(jié),。
應(yīng)當(dāng)注意的一些研究方向
計算力學(xué)的迅速發(fā)展,以及為他所取得的成功所鼓舞,,使得一些學(xué)者對于計算力學(xué)的成就產(chǎn)生了過分樂觀的估計,。例如在20年前美國就有人說,再過10年風(fēng)洞就要被計算機代替,,20年過去了,,計算機還不能取代任何風(fēng)洞。計算力學(xué)所取得的成就,大體上說,,對于可以用線性理論來近似的那些問題,,靠計算機大部可以較好地解決了,可是對于實質(zhì)上是非線性的那種力學(xué)問題,,目前計算機幾乎還是無能為力的,。
錢學(xué)森先生說,力學(xué)“是一門用計算機計算去回答一切宏觀的世紀(jì)科學(xué)技術(shù)問題,,計算方法非常重要,;另一個輔助手段是巧妙的實驗?!比绻f,,目前在宏觀力學(xué)問題中線性問題有百分之九十的可以依靠計算機來求解,百分之十靠實驗求解,,那么在非線性領(lǐng)域內(nèi),,情形正好反過來。所以自從計算力學(xué)這個學(xué)科產(chǎn)生以來,,它努力的方向就有兩個方面,。一方面對于線性問題,主要是擴大它求解問題的規(guī)模,;另一方面,,對于非線性問題來說,在努力尋求計算方法,。
近年來非線性問題的求解已經(jīng)成為計算力學(xué)學(xué)科發(fā)展的主攻方向了?,F(xiàn)在看來錢學(xué)森先生的看法對于宏觀問題中的線性問題,已經(jīng)是一種現(xiàn)實,,而對于宏觀問題中的非線性問題,,這只能當(dāng)作計算力學(xué)這一學(xué)科的努力方向,我們還必須準(zhǔn)備走很長的路,。
從60年代開始,,在結(jié)構(gòu)分析的有限元程序中,,逐漸計入非線性項,。例如討論結(jié)構(gòu)材料的塑性性質(zhì)的,稱為物理非線性問題,,討論結(jié)構(gòu)的大變形引起的修正,,稱為幾何非線性問題。最初的計算方案都是采用荷載增量法,,即逐步給荷載一個小的增量,,求相應(yīng)的變形增量。
大約從60年代末,人們在實際解題中發(fā)現(xiàn)有的問題在荷載達到極大值時計算機總是溢出而停機,。這個問題困惑了人們許多年,,直到70年代末80年代初才解決。1971年美國學(xué)者溫泊納(G.A.Wempner),、1978年荷蘭學(xué)者瑞克斯(E.Riks)分別從理論上提出解決這個問題的方法,,80年代初人們在程序上實現(xiàn)了這個方法。這個方法后來被稱為弧長法,。
計算機登上歷史舞臺后,,首先在力學(xué)中與結(jié)構(gòu)分析結(jié)合形成計算力學(xué)。這時又提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題與結(jié)構(gòu)控制問題,。即在給定的荷載與功能要求的條件下借助于計算機尋求最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)參數(shù),,或在一定的外力條件下尋求最優(yōu)的控制力使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力或位移符合要求。近年來,,一種能在電信號刺激下可以很快產(chǎn)生應(yīng)變反應(yīng)的材料出現(xiàn)了,,人們稱之為電流變材料或智能材料,將這種材料用于結(jié)構(gòu)上,,給它一定的電信號,,結(jié)構(gòu)就可以迅速作出所需要的反應(yīng),這種結(jié)構(gòu)也被稱為智能結(jié)構(gòu),。對于智能結(jié)構(gòu)的研究是近年來興起的一個重要研究方向,。
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是計算力學(xué)中一個重要的非線性研究領(lǐng)域,它的主要目的是在滿足一系列條件下(這些條件也被稱為約束)尋求結(jié)構(gòu)最優(yōu)參數(shù),。通常這類問題是非線性的,,而且計算量非常大,只有靠計算機的幫助才能解決,。在錢令希(1916-)教授的大力提倡,、組織與推動下,大連理工大學(xué)的程耿東,、鐘萬勰得到了一些重要結(jié)果,,結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究在我國有很好的發(fā)展。
求解非線性問題緊接著而來的是遇到分叉的問題,。在有限元的通用程序中,,對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題,通常是將問題化歸于一個特征值問題,,它的基礎(chǔ)還是線性理論,。在用非線性程序來求解時,往往由于遇到分叉而不能前進,。這是因為在分叉點結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣退化問題無法繼續(xù)求解,。
為了克服這一困難,,對于高維系統(tǒng)中的平衡解的靜分叉以及霍普夫分叉,人們又發(fā)展了一系列的方法,,但是在實踐上還不能說已經(jīng)徹底解決了,。這方面的總結(jié)可參閱武際可與蘇先樾著的《彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性》一書(科學(xué)出版社,1994年),。關(guān)于高維系統(tǒng)的同宿軌道與異宿軌道的計算,,以及高維系統(tǒng)向混沌轉(zhuǎn)化的計算,迄今仍是難題,。
11. 我國造船業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
造船指數(shù)是英國著名克拉克松統(tǒng)計公司對每年的世界造船業(yè)做出的統(tǒng)計資料,,其統(tǒng)計的過程中既按照國家進行統(tǒng)計,也按照造船種類進行統(tǒng)計,。對于按國家進行統(tǒng)計的過程中,,三大重要指標(biāo)是該國的造船完工量,心結(jié)訂單量和手持訂單量,。