時間：2023-02-28 15:30:27
導語：在汽車電子新技術論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
【論文摘要】本文首先探討了近似計算在靜態分析中的應用問題，其次分析了納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊，最后電子技術在時間與頻率標準中的應用進行了相關的研究。因此，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值。
一、近似計算在靜態分析中的應用
在電子技術中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通，也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差，但這個誤差控制得好，不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在于我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。
在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。
二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此，納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面，其主要表現在以下幾個方面。
（1）納米Si基量子異質結加工
要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中，不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱作“半導體異質結”。
（2）分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線，但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術何時能夠走出實驗室進入實用，仍無法斷言。
（3）超高密度量子效應存儲器
超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。
（4）納米計算機的“互連問題”
一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局，而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說，就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內，并極快地使用和產生信息，需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件，而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言，由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”，這樣就有一些幾何學上的考慮和限制，連接的數量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境
當前，分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展，利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境，并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術手冊
交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段，根據美國國防部的定義：加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在，大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段，但是各有優點，較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。
簡單的說，電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。
四、電子技術在時間與頻率標準中的應用
時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數，可由時間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個基準。
1952年國際天文協會定義的時間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的，分別稱為世界時（UT）和歷書時（ET）。這種基于天文方面的宏觀計時標準，設備龐大，操作麻煩，精度僅達10-9。隨著電子技術與微波光譜學的發展，產生了量子電子學、激光等新技術，由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準，如（133Cs）頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后，將過去基于宏觀的天體運動的計時標準，改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化，體積、重量大減小；另一方面使頻率標準的穩定度大為提高（可達10-12—10-14量級，即30萬年——300萬年差1秒）。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議，規定：“一秒等于133Cs原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770個周期所持續的時間”。該時間基準，發展了高精度的測頻技術，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長度計量提供了新的測試手段。
總之，在探討了近似計算在靜態分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊后，廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮，尖端信息普遍進入我們生活之中的同時，國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用，因此說，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。
【參考文獻】
[1]張凡，殷承良《現代汽車電子技術及其在儀表中的應用[J]客車技術與研究》，2006（01）。
[2]李建《汽車電子技術的應用狀況與發展趨勢》[J]，《汽車運用》，2006（09）。
[3]陶琦《國際汽車電子技術縱覽》[J]，《電子設計應用》，2005（05）。
[4]劉艷梅《電子技術在現代汽車上的發展與應用》[J]，《中國科技信息》，2006（01）。
[5]魏萬云《淺談當代電子技術的發展》[J]，《中國科技信息》，2005（19）。
畢業論文
一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發展歷程
1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.
2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。
三、典型的機電一體化產品
機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。
(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。
1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階
國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。
(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標
北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。
·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。
·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。
五、北京發展“機電一體化”的對策
(一)加強統籌安排，協調發展計劃
目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!
(二)強化行業管理，發揮“協會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。
“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……
(三)優化發展環境、增大支持力度
優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。
(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經濟型數控系統，改造機床設備；開發生產低、中檔數控系統；
一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發展歷程
1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.
2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割?？磥?，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。
三、典型的機電一體化產品
機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。
(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。
1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階
國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。
(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標
北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。
·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。
·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。
五、北京發展“機電一體化”的對策
(一)加強統籌安排，協調發展計劃
目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!
(二)強化行業管理，發揮“協會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。
“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……
(三)優化發展環境、增大支持力度
優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規?；ㄔO項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。
(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經濟型數控系統，改造機床設備；開發生產低、中檔數控系統；
“其實不但是民用產品，在軍用產品中，電子陶瓷的使用也很多。我們現在主要研究的介電材料和壓鐵電材料都屬于它的范疇。”侯育冬說。從博士時期起，他就一直沉醉于電子陶瓷的研究，對他來說，研究這種神奇的材料既是工作，也是樂趣。
打開壓電材料發電之門
“我本科和碩士階段學習的是化學專業，后來考進西北工業大學材料科學與工程系攻讀博士。”當時國家非常重視電子陶瓷行業的發展，而侯育冬的導師田長生教授恰好就在上世紀90年代轉入這方面的研究。在他的引領下，侯育冬入了門?！拔液芨兄x我的博士導師，是他帶我發現了電子陶瓷的魅力，讓我愛上了這個研究領域。同時，我的老師還很重視研產結合，這對我的影響很大?！?/p>
2003年，侯育冬來到北京工業大學材料科學與工程學院工作，利用自身學術背景，著手組建先進電子陶瓷材料與器件研究室。經過十余年的發展，在國家和北京市政府的大力支持下，研究室建設取得了長足的進步，已擁有國際一流的電子陶瓷制備與測試裝備。至今為止，侯育冬已經主持了數十項國家和北京市各類科研項目，其中壓電陶瓷的研究是一大亮點。
當今世界化石能源日益短缺，尋找和發展可持續性的新型能源，并進行高效采集成為各國政府所面臨的緊迫任務之一。“機械振動能在環境中普遍存在，例如機器的噪聲、人在地板上的行走、汽車的行駛等日常現象，其實都可以造成振動，而這種振動是可以作為清潔能源加以利用的”，侯育冬介紹說，以壓電陶瓷為核心的壓電能量收集器能夠捕獲環境中的振動能，經處理后可實現供電的目標。
可新技術的實現并不容易。壓電陶瓷一般為高阻電介質，利用其轉換得到的電能具有高電壓、低電流的特性，功率較小，因而長時間以來利用其發電并未引起人們關注，但是隨著近年來物聯網技術的迅猛發展掀起新一輪工業技術革新，轉折點出現了。侯育冬告訴記者：“與物聯網相關的低功耗微電子器件設計技術的進步在一定程度上解決了這一問題，使利用壓電能量收集技術供電成為可能?！?/p>
在我國，與光伏發電、風能發電和熱電發電等新能源技術相比，壓電發電的關注度低，研究極為薄弱。為了提升我國在壓電發電領域的技術水準，侯育冬帶領團隊圍繞高換能系數壓電陶瓷開展一系列創新研究。他通過歸納總結壓電陶瓷材料性能調控方面的主要研究成果；比較能量收集用鉛基、無鉛壓電陶瓷材料的機電轉換性能；討論具有高機電轉換性能壓電陶瓷材料設計方法等工作，指出了能量收集用壓電陶瓷材料研究發展中的主要問題，并為進一步開展研究提供了新思路！
“在材料設計方面，現有的用壓電陶瓷進行能量收集的研究，主要通過大范圍的組分調控獲得機電轉Q性能優異的材料體系，但由于缺乏普適的預測模型與理論支撐，性能提升起來非常有限，工作量還極大?！倍谥苽涔に嚪矫?，侯育冬認為在未來的研究中，可采用化學法制備納米尺寸的前驅陶瓷粉體，結合熱壓燒結或是放電等離子燒結等特種燒結工藝，實現晶粒尺寸梯度化精確調控，在提升材料力學性能的同時，基于“尺寸效應”遷移準同型相界位置，從而獲得力電性能均衡的能量收集細晶陶瓷材料。同時，他還指出將不同介電與壓電活性的組元進行拼接組合，設計復相結構也是提升材料壓電收集特性的重要途徑。“目前，能量收集用壓電陶瓷的研究仍以鉛基PZT材料為主，其在軍事和航空航天領域的應用短時間內無法替代，但性能尚需進一步優化。而民用領域，特別是家用和醫療領域，對于壓電材料無鉛化的要求日益迫切?？墒呛豌U基材料相比，無鉛材料的機電轉換性能較低，退極化嚴重，機械力學性能尚不明確，還需要進一步研究?！?/p>
壓鐵電陶瓷的設計，微結構控制與力電行為物理機制研究，是侯育冬的另一個貢獻點。他發現了金紅石與鈣鈦礦類先兆性鐵電體中極性納米簇的誘導生成機制、動力學響應規律，并對寬頻介電弛豫譜進行了解析研究；對多組元細晶壓電陶瓷體系晶粒進行了多尺度生長調控，總結了晶界與相結構演化及相關力學與電學行為變化規律；研究了復雜體系壓電陶瓷過渡系摻雜元素的價態分布與缺陷結構演變，提出新穎的等價摻雜誘導第二相生成機制，并明確了液相燒結行為及電學參數定向調控的關聯性。此外，侯育冬利用其深厚的化學功底，發展了熔鹽拓撲化學、膠體水熱化學和水基溶膠凝膠化學等新方法成功構建出十余種不同尺度與取向結構的壓鐵電納米材料，有力推動了納米電子陶瓷器件的應用化研究?！斑@就是學科交叉的優勢，因為我有化學、電子學和材料物理等多個學科的科研背景?！焙钣f。苦心鉆研帶來的收獲是一百余篇高質量的學術論文，這些發表在Acta Mater、J AmCeram Soc和Appl Phys Lett等頂尖學術期刊上的科研成果大大提升了我國在相關壓鐵電材料研究領域的國際影響力。研產結合者
在侯育冬的心中，理論研究很重要，實際應用亦是關鍵，把這兩者有效地融合起來，是他一直在追求的目標?！澳壳?，中國的科研還存在一個問題，就是學術研究與成果的實際應用之間還是有割裂的，在科研成果應用及產業化上，我們與國外有不小的距離?！焙钣J為，做科研可以多嘗試與企業合作，“這會使你更重視實際問題，合作的過程還可能讓你的研究目的更明確”。
在這種思想的指引下，侯育冬帶領課題組深入開展了電子陶瓷材料性能調控與器件應用的關聯性研究。目前，已成功試制出多種重要的電子陶瓷元器件，例如超高溫大容量多層陶瓷電容器、多層壓電陶瓷變壓器和高頻高穩定壓電陶瓷濾波器等，并以第一發明人獲授權十余項國家發明專利。
侯育冬坦言，將成果應用到工業生產并不容易，“這個過程實際上需要花費非常大的精力，一方面需要做調研；另一方面還要派人到企業工作，開銷會增加不少，但是為了得到理想的結果，這么做還是值得的?！?/p>
“現在，我們重點關注新能源領域壓電能量收集器研究。”在北京工業大學國際交流項目的支持下，侯育冬團隊與歐洲丹麥的高校和企業聯合開展“中丹高性能壓電能量收集器技術創新平臺建設”。經過技術攻關，侯育冬課題組已經設計并組裝可用于評價懸臂梁和疊堆模式壓電能量收集器發電特性的動態測試樣機，該項成果可為制備高換能系數能量收集材料的器件化測試提供有力支撐，他也期望能夠將其盡快應用到產業中。
以己度人，侯育冬熱心于將科研路上的經驗傳授給學生，希望他們也成長為熱愛科研專業，具有產業視野的復合型人才。對于學生的課題研究，侯育冬只抓大方向，給學生們一個較寬松的平臺，這么做是因為他想培養學生的獨立思考能力，而不想讓其變成一個實驗“操作工”。但他的“寬松”是以“計劃”為前提的，他每個學期都會給學生制定學習與工作計劃，要求學生每個月完成一些任務，以督促他們進步。同時，侯育冬還鼓勵學生去參加國際相關會議和企業實踐，從而讓他們開闊視野并提升實踐能力。
作為北京工業大學創新創業實訓基地――“先進電子陶瓷材料與器件”基地負責人，他將學生培養與基地建設融在一處。通過北京高等學校高水平人才交叉培養“實培計劃”項目――“耐高溫大容量多層陶瓷電容器瓷料的設計與合成”，侯育冬課題組與國內最大的軍工陶瓷電容器生產商――北京元六鴻遠電子技術有限公司合作組建“電子陶瓷材料”企業校外實訓基地，他把學生真正推到科研與產業一線上去。
關鍵詞：安徽 產業結構 調整對策
1 安徽三次產業結構現狀
改革開放以來，安徽省在調整產業結構方面做了不少工作，并取得一定進展。尤其從1995年以來的17年時間里，全省國內生產總值的三次產業構成經歷了由“二、一、三”演進到“二、三、一”的過程。三次產業對經濟增長的貢獻率，1995年分別為32.26∶36.46∶31.28，2011年分別為13.37∶54.44∶32.19。二、三產業已成為帶動經濟增長的主要力量。安徽作為中部地區，雖沒有東部沿海地區發展迅速，但通過工業強省戰略等一系列以依靠自身為主的政策也迅速走上了工業化的道路，國內生產總值增速明顯，且第二、三產業發展迅速，在GDP中所占的比重有較大幅度的增加，經濟結構有明顯改善。三次產業發展變動情況及所占GDP的比重如表1：
從三次產業發展的情況來看，1995-2011年17年安徽國內生產總值上升趨勢明顯，1995年國內生產總值為1810.66億元，2011年即上升為15110.3億元，增長了8.35倍，增長快速。三次產業中，第二產業增速最快，增長了12.46倍，其次是第三產業，增長了8.58倍，第一產業增長相對比較緩慢，僅增長了3.46倍，但總體仍屬增長態勢。
從表1看出1995年三次產業在總值中所占比重相差不大，但第一產業占三次產業的比重則逐年下降，1995年到2011年下降了18.89個百分點；第二產業占三次產業比重在不斷上升，但在2002-2004年3年間有小幅的波動，2004年后又逐年上升；第三產業所占比重在1995-2011年17年間表現出先升后降的趨勢，這17年間第三產業所占比重僅上升了0.91個百分點，不到一個百分點。
從表1可以看出安徽省1995年三次產業處于“二、一、三”的狀態，從1995-2005年11年間，第二產業和第三產業的比重有著一定的交替，但到2005年后，三次產業的結構比較穩定，工業增長強勁，第一產業和第三產業在GDP中所占比重不斷下降。
按照發展經濟學產業發展三階段規律，即第一階段：傳統社會經濟階段，經濟增長主要依靠農業和服務業，該階段主要表現為大量低效率勞動力停滯在農業部門；第二階段：高速增長的工業階段，經濟增長主要由急速上升的工業制造業支撐；第三階段：經濟進入發達階段，工業制造業的貢獻率下降，技術含量較高的服務業對經濟增長和發展的貢獻逐步提高。從近幾年安徽省國內生產總值構成來看，其正處于第二階段。
2 安徽省產業結構存在的問題
2.1 產業發展模式粗放，高耗能行業比重偏高 目前全省煤炭開采和洗選、化學原料及化學制造品制造業、石油加工和煉焦及核燃料和有色金屬加工等六大高耗能行業增加值占GDP比重仍有10%左右?！按旨庸?、低技術”比重較大。安徽省高新技術產品占加工工業比重僅為18%左右。高新技術產業力量較為薄弱，其增加值僅占工業比重的4%左右。物耗高、能耗高、污染高的“三高”問題依然突出。
2.2 行業集中度低，產業競爭力弱 安徽省工業門類比較齊全，但行業集中度較低，沒有形成規模優勢。煤炭開采和洗選業、石油和天然氣開采業、黑色金屬礦采選業、紡織業和紡織服裝、鞋、帽制造業等39個大類行業中，行業集中度在10%以上的行業僅有8個，占全部行業的20.5%；在5%-10%的行業有6個，占15.38%；在5%以下的行業有23個，占58.97%。大多數企業規模偏小，規模經濟沒有充分發揮。
2.3 創新機制缺乏，導致創新滯后 目前安徽省的創新機制缺乏。一方面，技術創新滯后。合肥是全國四大科教基地之一。2004年7月，科技部將合肥市作為全國第一個科技創新型試點市，同時合肥也是世界科技城市聯盟會員城市之一，科技實力雄厚，擁有以中科院合肥物質科學研究院為代表的國家和省屬科研單位70多個，擁有以中國科技大學為代表的各類高校50多所，博士授權點138個，有22個學科被認定為國家級重點學科。雖然誕生了眾多世界第一，但傳統產業吸收科技創新成果的動力和能力不足，高新技術成果的產業化進程緩慢；另一方面，制度創新遲緩。制度創新是其他一切創新的根本保障。制度創新滯后將嚴重阻礙人們積極性和創造性的發揮。因為在知識經濟時代，人力資源已成為經濟增長的重要源泉，區域經濟的發展更多地取決于其人力資本稟賦的產出能力。
3 安徽省產業結構調整的對策
3.1 大力發展高新技術產業，提高技術集約化程度 積極采用高新技術和先進工藝設備，提升產業水平，促進初級產品向精深加工產品轉變，促進低技術含量產品向高技術含量產品轉變。以安徽省現有的經濟實力和科技水平，大范圍發展高技術不現實，但有選擇地發展部分高技術產業不僅是可能的，而且也是十分必要的。目前安徽省應該有選擇地發展生物醫藥和信息產業等高新技術產業。生物醫藥作為21世紀的朝陽產業，成長性較好，大力發展生物技術對于提高醫藥企業的新產品研發能力和技術水平有十分重大的意義。并且安徽省已擁有安徽豐原藥業股份有限公司和安徽合肥神鹿雙鶴藥業有限公司等一些骨干企業，并有條件進一步做大。在發展方向上，應以現有優勢企業為龍頭，實行跨行業、跨區域的資產重組，組建一兩家大型企業集團，增強企業的競爭力。近幾年安徽信息產業發展很快，電子信息制造業和信息服務業都以較高的速度增長，目前已初步形成了以信息家電、電子基礎材料及電子元器件為支撐，以汽車電子、軟件為產業新興增長點，以微電子、光伏電子、通信終端等為產業發展后勢的信息產業結構。在“十二五”期間應該繼續貫徹和執行《安徽省“十一五”信息產業發展規劃》，不斷改善和優化信息產業發展環境，制定加快信息產業發展的政策。
3.2 培育產業集群，發揮集聚效應 產業集群具有加工配套能力強、市場信息交流快、規模經濟顯著和降低勞動成本等特點，因此，大力培育和引進大企業，培育打造能夠影響、輻射、帶動相關產業發展的龍頭企業，提高行業集中度是當務之急。安徽應發揮自身的優勢，打造國內外知名產業集群。安徽具有較為雄厚的制造業基礎，不僅在計劃經濟時期是國民經濟的主要支撐，在當前仍是實現經濟增長的主要力量?，F階段，安徽應努力打造具有競爭力的煤炭開采和洗選業、橡膠制品業、有色金屬冶煉及壓延加工業和電氣機械及器材制造業等產業群。
3.3 建立健全創新機制，加快產業結構優化 自主創新是區域產業結構優化的現實選擇。因此，應該建立和健全技術創新的動力機制和運行機制，大力構建以企業為主體的創新體系，以增強企業自主創新能力。應采取措施鼓勵“產學研”的有效結合，引導和推進企業與高校、科研院所開展緊密合作與交流，這樣既解決了設備的問題，又解決了專業人員的問題。同時也加快了高新技術產品的研制，提高了企業自主創新能力。
自主創新是強國之道，而制度創新則是自主創新的保證。因此制度創新是優先需要解決的問題。目前科技創新所面臨的體制、機制、政策等諸多問題的解決，在很大程度上依賴于政府能否以改革的精神拿出創新型的新思路，同時政府應努力創造優質、高效、廉潔的政務環境，進一步完善自主創新的綜合服務體系，制定和完善鼓勵自主創新的政策措施，激發各類企業特別是中小企業的創新活力。
參考文獻：
[1]王露.安徽省產業結構現狀、問題及調整路徑研究[J].合肥工業大學學報，2012，（4）：47-51.
[2]吳雪.安徽省產業結構的現狀分析與優化對策[J].宿州學院學報，2011，（4）：7-10.
[3]王清穆，江三良.安徽省產業結構調整的政策建議[J].鄉鎮經濟，2005，（6）：57-60.
關鍵詞:唐山，臨空產業區，空港城，規劃
中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：
近年來，隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，民航業的快速發展，對經濟的拉動作用和對區域的輻射作用也越來越強。我國不少地方利用新建或擴建機場的契機，在機場周邊地區臨空產業區的開發、建設活動。伴隨著唐山空港城管委會正式成立，唐山空港城的規劃建設也正式拉開序幕，由于空港城是一種新型的城市，在國內外尚無統一定義和發展模式，所以，本文就以唐山空港城的功能定位、產業選擇、布局原則、及實施體制進行探索，供大城市空港城和其它新城的規劃參考。
1 空港城的概念
從城市規劃與大都市開發角度來看，空港城的概念是建立在樞紐機場和新城規劃基礎之上的。從區域上看，空港城必須以國際樞紐機場為依托，離開了機場，就無所謂空港城；從產業上看，空港城的支柱產業是與機場和航空運輸密切相關的產業；從功能上看，空港城具有一般獨立新城的特點，但因為它是機場地區的新城，所以又具有區別于其它新城的獨特的城市性質?？梢哉J為：空港城是國際化大城市城鎮體系的重要組成部分，具有服務機場利用機場的特征。空港城是一種以國際樞紐機場為依托，包括客貨運輸、倉儲加工、綜合貿易、商業服務、會議展覽、生活居住、園藝農業和文娛體育等設施的，以航空產業為特色的綜合性新城。
2 國外臨空產業區的建設經驗
（1） 美國路易斯維爾機場城
美國路易斯維爾是美國交通運輸的樞紐：為美國礦產、石油、糧食內陸轉運的主要內陸交通樞紐。是傳統制造業中心，以電器、汽車和卡車生產為主。 從1997年起，政府多種措施吸引新產業，在保留原有產業的同時，努力吸引新產業入住，包括降低稅收等多種措施。確立物流支柱地位，根據建議把現代物流確定為該市兩大經濟支柱中最重要的支柱，采取大量切實有效的措施扶持物流業發展，并把UPS(美國聯合包裹公司)的發展作為重要目標。經過經濟多元化發展，原有的制造業仍然是重要的經濟支柱，但同時帶來了更多高新技術的就業機會，服務業也成為地區主要經濟部門。
（2） 雙流臨空經濟區
西南航空港經濟開發區規劃面積60Km ，是省重點開發區，是成都市發展戰略規劃中南部副中心的重要組成部分，擔負著產業載體的重要功能。
西南航空港經濟開發區已形成了五大主導產業：教育科研、生物醫藥、光機電、綠色食品加工、新材料。依托雙流機場的快捷運輸，雙流縣發展高附加值出口創匯型和休閑觀光型農業，打造萬畝特色蔬菜園區、發展觀光體驗農業，設立新興農業園區。2007年，實現農業出口創匯7000多萬美元。雙流縣域經濟綜合實力連續9年名列四川省“十強縣”榜首，躋身全國“百強縣”行列，基本競爭力位居全國第45位。
（3） 經驗總結
國內外發展實踐表明：空港正由“城市的機場”演變為“機場的城市”，從一個單一的交通中心轉變為一個以航空主業為依托，融合航空物流、國際商貿、高新技術產業等于一體、輻射周邊區域的經濟中心，區域新的經濟增長點與城市的成長空間。 空港城成為城市拓展發展空間、發展經濟、產業升級和提升城市能級的一種重要模式。 空港城具有由內向外擴散的效應，通常擁有6大產業特征（臨空指向性、技術先導性、市場速達性、產業聚集性、全球易達性和空間圈層性）、7大產業功能（商務辦公、商業服務、居住、文化娛樂、加工制造、會展、物流）。
3 唐山空港城經濟開發區總體規劃
3.1 功能定位
唐山空港城開發區的發展定位是唐山市臨空經濟發展的核心載體；唐山市主體功能區之一；以現代物流、高新技術產業、現代服務業為主要功能的現代化生態型臨空開發區。
3.2具體產業選擇
空港地區產業的選擇應結合唐山整體的產業規劃，同時在考慮空港自身的產業優劣勢基礎上，突出和發揮空港地區獨特的地理優勢，發展高附加值、高技術、高回報產業。
空港城開發區依托唐山三女河機場，借助交通、區位、資源等優勢，大力發展科研、精密加工、生物醫藥等高新技術產業，大力發展現代物流、大宗商品交易、金融證券、總部經濟等現代服務業，大力發展新能源、新材料、節能環保、新信息技術等戰略性新興產業。
3.3空港城開發區的總體布局
(1)布局結構模式
方格路網模式：在空港城概念性總體規劃的框架內，考慮規劃區現狀基本無保留建筑和道路等設施，采用整體方格路網模式，以利于工業用地的使用和市政管網設施的經濟性，并利于形成規整有序、方正大氣的新區整體景觀格局。
(2)功能結構與分區
規劃區功能結構規劃為：“一廊、兩心、三軸、四片區”。
一廊：沿泥河設置的濱水生態走廊。
兩心：在現狀航站樓的北側設置空港城開發區的行政中心，在未來新航站樓的南側設置臨空產業中心。
三軸：在南北兩個組團內各設置一條臨空產業發展軸，另外沿泥河設置一條生態景觀軸，使空港城的發展不僅有良好的產業環境，同時，也有宜居生態的生活環境。
四區：根據空港城規劃區的功能需求，將用地劃分為四個片區，其中包括一個產業功能區、一個商業貿易區和兩個生活區。
南部產業區內綜合了倉儲物流和一類工業，其中倉儲物流業重點依托空港城產業發展特點與機場區位優勢，在機場航空物流引擎拉動下，重點構建依托唐山市“大產業”下的“大物流”運輸體系，打造我國北方重要的現代綜合物流樞紐。一類工業主要為高新技術產業，包括電子信息、精細陶瓷、生物技術、 汽車電子、現代服務業五大產業。
商業貿易區東部以服務空港城居住區為主，西部則以發展小商品批發為主。
兩個生活片區是指位于規劃區北部的生活片區和規劃區東部的新民居生活片區。
3.4規劃實施
（1）開發實施策略。作為一種新型的城市組成部分，唐山空港城開發區的功能和產業發展有其特殊性，故在開發建設中既要遵循一般新城中的普遍規律，也要考慮到唐山空港城開發區的特殊性。為使唐山空港城開發區順利啟動，必須采取合理可行的開發實施策略，重點是從政策指引、發展戰略、實施體制等方面取得突破。要加快吸引集聚臨空產業；鼓勵發展當地傳統產業；積極發展總部經濟；促進產業結構更新升級；
（2）分期實施。唐山空港城開發區從規劃選址到啟動實施，需要較長的時間，耗費巨額資金，所以要遵循下列原則組織實施：依據樞紐機場客貨量預測和城市開發投資，確定唐山空港城開發區規劃目標、階段、期限；近期建設不能影響后階段發展；充分發揮己建成的生活與交通設施，節省投資與土地；基礎設施先行，各階段先搞好空港城道路、市政工程，有利于總體布局的形成；近期應發展為機場建設服務和保障機場正常運營的產業。
（3）資金籌措。促進資本社會化，開創多元主體投資新格局。 拓寬投融資渠道，擴大資金運籌總量：1）充分動員國內財力，提高投資的統籌能力；2）積極培育資本市場，吸引社會閑散資金，鼓勵國內其它省市企業和民營企業投資，擴大直接融資規模；3）拓寬引進、利用外資渠道。設立臨空產業區建設專項基金。拓寬以債券融資的渠道。
參考文獻
金忠民 空港城研究 規劃師 2004(2):79 —8
劉麗峰 沈陽臨空產業園區規劃研究 碩士學位論文 2007.12
唐山空城經濟開發區總體規劃 唐山市規劃編制研究中心 2011.10
唐山空港城概念性總體規劃 阿特金斯 2008.8
論文關鍵詞:柴油機配氣機構動態設計
配氣機構對發動機性能具有重要影響。它的主要功能是實現柴油機的換氣過程，根據氣缸的工作次序，定時地開啟和關閉進、排氣門，以保證氣缸吸人新鮮空氣和排除廢氣’。在柴油機設計中，配氣機構設計占有重要地位，其設計一質量不僅直接影響柴油機的技術性能、工作可靠性、耐久性和平穩性，而且還決定了發動機的結構緊湊性和制造、使用的成本，因此國內外對配氣機構的研究都非常重視。
現今對柴油機的設計，一方面希望氣門加速度較大，以使氣門能夠迅速開、關，從而得到較好的換氣效果，以提高動力性和經濟性;另一方面，希望載荷保持相對較小，以減少加速度，從而減少振動和噪聲，延長使用壽命、2。隨著計算數學和電子計算機在配氣機構設計階段的運用，通過選用不同的凸輪型線、包角、重疊角、氣門直徑、升程等參數，進行多種方案的計算，可從中選出最接近于所希望要求的方案，也可以通過設計參數的調整，從而獲得接近于理想的充氣效率和配氣正時。目前，配氣機構的研究在技術應用和設計方法上都取得了一定的進展。
1技術應用
1.1頂置凸輪軸技術
頂置氣門配氣機構.可以增大發動機的充氣系數，使燃燒室的結構更加緊湊，從而使發動機有較好的性能指標。頂置氣門配氣機構根據凸輪軸的放置位置可以分為下置型凸輪軸和頂置型凸輪軸。下置型凸輪軸配氣機構會在高速運轉時產生較大的慣性力、振動和噪聲，消耗較大的動力。為了解決這一問題，頂置凸輪軸技術應運而生。頂置凸輪軸技術的一種方式是將凸輪軸置于氣門上方，從而省去了推桿、挺柱;另一種形式是將頂置凸輪軸放于氣門室罩內，凸輪直接作用于氣門上，從而省去了搖臂。頂置凸輪軸能夠保證高速時氣門工作良好，零件慣性力較小，工作較為平穩可靠。
1.2多氣門技術
配氣機構改進的關鍵在于如何提供更多的新鮮空氣，而增加氣門數則是提高流通面積、增加充氣系數最有效的方法之一。如用兩個進氣門代替一個進氣門，流通截面增加30%-35%，可以大大改進充氣系數，并提升內燃機功率。多氣門內燃機還可以降低燃油消耗，減少排污。研究表明，4氣門內燃機燃油耗比2氣門內燃機燃油耗低6%-8%。因此，多氣門技術已成為內燃機發展中的一個重要方向。
1.3可變配氣正時
常規內燃機的配氣相位是按內燃機性能要求，通過試驗確定較為合適配氣相位。為了在更大的曲軸轉速范圍內提高功率指標，降低燃料消耗，現代多氣門內燃機氣門開啟相位可以改變，升程也可以改變，稱作可變氣門結構一。通過可變配氣機構對配氣過程進行調節和控制，在低、中轉速時，活塞運動速度低，氣流動力學特性較差，因而要求“縮小”相位重疊角，以減少混合氣倒流，保證低、中轉速時有較好的扭矩曲線形狀，顯著地降低燃油消耗率。在高轉速時，活塞運動速度快，氣流動力學特性好，因而要求“放大”相位重疊角，從而使廢氣排出徹底，進氣充分，可相應增加內燃機扭矩。目前，可變氣門正時配氣系統大致可分為兩種形式:一種稱為可變凸輪相位的配氣機構，另一種稱為可變配氣正時及氣門升程的配氣機構。
1.4創立性能優良的凸輪型線
隨著計算數學發展和計算機技術的進步，凸輪型線已經從原來的幾何型線過渡到函數型線，如多項式高次方凸輪、復合正弦一拋物線凸輪、復合擺線凸輪、多項動力凸輪、N次諧波凸輪以及分段函數凸輪等閻。這些凸輪型線的輪廓型線由連續變化的函數曲線所形成，其曲率半徑的變化是連續的，因而挺柱和氣門的加速度曲線甚至高階導數連續，其加速度脈沖相對較小，一般不會發生慣性力突變現象，在柴油機高速運轉時，可以減輕以至消除配氣機構中接觸件的脫離和彈跳現象，改善配氣機構的動力性能，同時其時面值也足夠大，對柴油機充氣性能有很大改善。
2設計方法
2.1由靜態設計過渡到動態設計
在靜態優化設計中，將配氣機構看作絕對剛體，不考慮它在運動時的彈性變形，用該方法設計凸輪型線，主要用以下三項指標來判別其好壞:
(1)靜態充氣性能。通常用挺柱升程、豐滿系數和時一面值來表示，希望此值越大越好。
(2)靜態加速度峰值。即挺柱的最大正負加速度值。其絕對值越小，凸輪軸的高速動態性能越好。
(3)輪廓面最小曲率半徑或凸輪與挺柱表面的接觸應力。設計凸輪時，應避免凸輪曲率半徑過小，否則會導致接觸應力過大，使凸輪出現過早磨損。
用靜態優化設計的凸輪，雖然加速度曲線不連續，配氣機構慣性力可能會產生突變，時一面值較大5。但當柴油機轉速上升時，配氣機構的彈性變形會引起氣門的劇烈振動，嚴重時會破壞氣門的正常工作，產生飛脫和反跳，這不僅加劇了柴油機的振動、噪聲和零件間的磨損，還會使充氣效率下降，為了解決靜態設計的不足，人們提出了動態設計的方法。在動態設計中，考慮到系統的彈性變形，氣門在工作中會產生振動，影響配氣機構動力性能和平穩睦，因此必須對配氣機構在工作中的動態特性進行評估。在動態優化設計中，考慮彈性變形，把配氣機構看成彈性系統，主要由下列指標來評價凸輪型線閻:
(1)氣門的動態加速度峰值:根據單質點振動模型或多質點振動模型計算出最大加速度峰值和第一個負加速度峰谷，以及落座后的氣門動態響應。
(2)動態充氣性能:考慮進排氣管壓力波動、多缸機各缸的進氣不均現象及配氣相位對充氣性能的影響。隨著柴油機轉速的提高，靜態和動態充氣性能的差別越來越大，這主要是由兩部分因素引起的，一是當轉速提高，吸氣沖程時間縮短，進排氣管壓力波的動態響應增大;另外一方面氣門發生脫離和反跳，破壞了正常的靜態充氣性能。
(3)挺柱與凸輪表面的動力磨損情況以及氣門頭部的磨損情況。
2.2由孤立研究到系統研究
過去的配氣機構設計，只單一研究凸輪，而沒有考慮其他零部件產生的影響。由于配氣機構是一個彈性系統，它由許許多多的零部件所組成，往往一個成功柴油機卜采用的凸輪應用于其他類型的柴油機上不一定效果會好，凸輪必須和整個配氣機構系統結合在一起進行考慮，良好的凸輪設計也必須與系統的其他零部件正確匹配，才能達到希望的效果困。
為了準確研究配氣機構的動態性能，了解氣門的實際運動規律，在機構動力學仿真分析方面，目前已采用了多種分析模型。其中比較基礎的是單自由度質量模型。它是將機構簡化成由一個質點、彈簧及阻尼器組成的系統，它把機構的質量簡化到一個質點上，把機構的彈性等加到一個等剛度無質量的彈簧上，阻尼等效到阻尼器上，該模型具有簡單、方便等特點，可以滿足一般的低、中速柴油機的要求，但由于把質量和剛度都等效到一個點上，不能求出機構各部件的運動和受力情況，不能判斷機構零件之間是否發生飛脫，也無法得知彈簧的振動情況。為了克服單自由度模型存在的不足，發展了多自由度質量模型。多自由度質量模型具有比單自由度質量模型更為真實反映實際機構狀況的優點，利用多自由度質量模型能精確地研究各傳動部件的運動規律和受力情況，也能分析氣門彈簧的振動情況。對于多自度質量模型，最主要的問題是計算的復雜性，隨著計算機技術的發展和廣泛應用，各種商業配氣機構軟件的推廣，多自由度質量模型已逐漸成為配氣機構動力學建模的主要方式川。
2.3全面評價配氣機構系統
隨著設計要求的提高，在設計中需要考慮的因素越來越多，包括凸輪與挺柱間的接觸應力，氣門加速度與落座反跳，凸輪與從動件之間的飛脫，各零件之間的接觸應力，氣門彈簧受力，配氣機構的振動、特性、充氣性能、平穩性及配氣相位等，都必須顧及。由于可以選取的結構布置，特別是凸輪型線的種類越來越多，為了選取一個最優的設計方案，往往需要付出很大的工作量。現在，一種能在國內外市場競爭中具有生命力的機型，必須具有燃油消耗低、可靠性高、耐久性好、振動和噪聲小、排放達到標準等優良品質，而這些均與配氣機構的工作性能有著十分密切的關系，因此配氣機構的設計一直受到內燃機工作者的廣泛重視。
結合實際情況，全面評價配氣機構系統必須按以下幾種方法進行:
(1)正確合適的發動機性能模型，要求與實際相符的進排氣管道數據，包括管道長度、管道內外徑數據及管道彎角數據等，根據氣門升程和曲軸相位的對應關系，研究配氣相位變化對進排氣系統的影響。
(2)良好的配氣機構動力學研究模型。
(3)合適的凸輪型線設計和修改。
(4)重要接觸件受力和熱沖擊的有限元分析。
[關鍵詞] 力學 學科 發展報告
福建省力學學科在廣大的省內力學工作者長期不懈努力下，通過與國內外同行廣泛交流、相互學習，以及不斷從國內外引進優秀力學人才，近十年來取得不少成果。目前，雖然總體上在國內還無法處于先進行列，但在某些領域的一些研究成果達到了國內甚至國際先進水準，國內影響也日益增加。但是，福建畢竟是力學小省，從事力學研究的隊伍很小，真正從事力學理論、基礎研究的人才更少。迄今，我省高校還沒有設置力學專業，更沒有力學或航空航天學院。正因為我們沒有強大的力學研究隊伍，我們的研究成果不夠系統，也無法形成國內外影響力大的研究團隊。力學是目前世界上發展非?？斓囊粋€學科，是眾多工程技術的基礎，其研究成果被廣泛應用于先進的航天航空技術、艦船技術、兵器技術、尖端的建筑領域、車輛技術、機器人技術、高速精密機床、電子技術、防震救災等等。力學學科強的省份，其工程技術各個領域普遍也強。由于經濟實力有限，福建省同其他一些省市一樣，對力學等基礎學科重視不夠，導致工程技術人才隊伍總體素質不是很高，研究后勁不足。除了高層建筑、大型橋梁、水庫等事關國計民生的大項目外，很少見到生產企業借助力學尋找疑難問題的答案，或開發設計新產品。為此，總結力學學科發展，不僅僅是有助于本學科更快更好的發展，更重要的是促進力學對工業進步的推動作用。此外，還可以幫助年輕的力學工作者、力學愛好者，以及政府有關部門，更快更好了解我省乃至全世界力學發展動態、應用與存在的問題，促進力學人才隊伍的發展壯大。雖然我省力學人才數量與培養機制在國內處于劣勢，然而，力學學科也同其他學科一樣， 有能力、也期待在海西建設中發揮更大的作用、得到更快的發展。
目前，我省力學學科研究領域主要集中固體力學、流體力學、計算力學、機械動力學與控制、細觀力學、實驗力學、結構力學等方面。研究內容既有理論方面的，也有許多工程實際應用的，還有關于力學教育的。本學科報告將根據上述7個領域展開。
1固體力學
固體力學研究變形固體在外界因素（如載荷、溫度、濕度等）作用下受力、變形、流動、斷裂等。包括桿件及理想彈性體變形和破壞；變形固體塑性變形與外力的關系；細長桿穩定性理論；桿系結構、薄板殼以及它們的組合體；裂紋尖端應力場、應變場以及裂紋擴展規律。復合材料構件的力學性能、變形規律和設計準則。固體力學不但促進了近代土木建筑、機械制造和航空航天等工業的進步和繁榮，而且為廣泛的自然科學提供了范例或理論基礎[1-2]。大到橋梁、航天航空器、核動力結構，小到計算機芯片、生物組織以及近年來高速發展的微/納米機械等都需要借助固體力學理論和方法。
1.1 我省固體力學研究現狀
1.1.1 斷裂與疲勞方向
通過三點彎曲疲勞試驗，分別跟蹤監測了40Cr鋼及它的兩種表面處理試樣疲勞損傷過程，得出了40Cr鋼經過兩種表面處理對其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結果，提出了對疲勞裂紋萌生壽命測量的一種新方法[3]。根據材料對稱循環持久極限和靜載強度極限，導出任意循環特征下材料持久極限的估算公式。通過非線性有限元方法對橡膠―鋼球支座的橡膠層與鋼球粘結界面上及橡膠中間層在扭轉載荷作用下存在中心裂紋和環形邊緣裂紋的情況進行了數值模擬，給出撕裂能與裂紋尺寸、載荷和橡膠層厚度的關系曲線[4]。針對抽油機井常用油管在循環載荷作用下的疲勞斷裂問題進行了理論與實驗研究。在實測油管載荷譜與應變譜的基礎上應用彈塑性有限元法計算油管螺紋內的應力應變場，并進行了有關的疲勞實驗，以得到油管的疲勞強度。
* 第一執筆人：嚴世榕，福州大學車輛振動與電子控制研究所所長、教授。
1.1.2 板殼、薄壁桿件及復合材料方向
利用群論方法提出周期區域的分片正交多項式連續函數，在周期區域內利用正交分片多項式逼近位移函數可以大大地降低計算量[5]。推導了一般各向異性板彎曲的積分方程，運用加權殘數配點法求解了正交各向異性板彎曲的積分方程。提出了兩種新的近似基本解加權雙三角級數廣義各向同性板解析形式的基本解和加權雙三角級數的疊加。根據Timoshenko幾何變形假設和Boltzmann疊加原理，推導出控制損傷粘彈性Timoshenko中厚板的非線性動力方程以及簡化的Galerkin截斷方程組;然后利用非線性動力系統中的數值方法求解了簡化方程組[6]。假設翹曲位移及切向位移的分布函數，考慮剪切變形的影響，利用最小勢能原理建立了單位均布畸變荷載作用下的薄壁桿件畸變角微分方程[7]。采用一般解法對該畸變角微分方程進行求解，并推導求解的初參數法。采用加權余量法提出一個簡支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計算公式；利用這個式子算出的值與試驗結果以及其它數值方法等得到的結果吻合得很好，說明文獻[7]提出的公式能迅速、有效地計算薄壁桿件的橫向臨界荷載。以均布荷載下的拋物線鋼管拱為研究對象，在考慮雙重非線性的有限元分析基礎上，提出純壓鋼管拱穩定臨界荷載計算的等效柱法[8]。提出了基于桿件連續分布的結構優化方法，優化結果不僅更接近理論解，而且克服了理論解的非均勻各向異性材料的制造困難，也完全避免了各種數值拓撲優化普遍具有的數值不穩定問題[9]。
1.1.3 彈性動力學方向
分析了一般粘彈結構特征值問題的特點，建立了一般粘彈結構的模態分析方法。與粘彈結構已有的模態分析方法相比，該方法通用于更一般的粘彈結構，在形式上不涉及粘彈本構關系項，并只涉及一種模態向量[10]。導出了時間步長內計算擾動的確定方法，并進一步采用同步計算消除計算擾動效應和后續步計算消除計算擾動效應，兩種途徑抵消其不利影響?；贒istorted-Born Iterative方法，提出了一種求解彈性波強非線性逆散射問題的迭代方法。在數值模擬運算時利用矩陣法進行離散處理，并采用正則化原理避免求解病態矩陣方程。應用多重尺度法推得從平方非線性振動系統勢能井逃逸的時間。近似勢能法用于克服非線性帶來的困難。推導了系統的運動學、動力學方程。分析表明，結合系統動量及動量矩守恒關系得到的系統廣義Jacobi關系為系統慣性參數的非線性函數。證明了借助于增廣變量法可以將增廣廣義Jacobi矩陣表示為一組適當選擇的慣性參數的線性函數。在此基礎上，給出了系統參數未知時由空間機械臂末端慣性空間期望軌跡產生機械臂關節鉸期望角速度、角加速度的增廣自適應控制算法。在高速公路剛架拱實橋動測及單車荷載作用研究基礎上，建立多車荷載激振模型，發展了研究剛架拱橋車激共振特性的可視化仿真方法，探討剛架拱橋在高速多車荷載作用下的共振條件，分析車距、車速和車數對豎向瞬態振動峰值的影響，編制運行多車荷載下振動仿真分析可視化程序。提出了基于壓力傳感器的汽車重心實時監測機理的力學模型。利用該模型能實時監測汽車的整車重量、重心位置，提供安全裝載和安全車速監測與報警，可為汽車安全系統提供可靠的重心計算力學模型，為研制汽車重心實時監測系統提供了必要參數與依據。論述數值計算中新的小波基無單元方法，即用小波基函數取代傳統無單元方法中的冪級數基之后，使無單元法具有了小波變換的局域化和多分辨率等優良特性，并能有效地克服有限單元法的網格敏感性和單元之間應力不連續現象，從而不但拓展和豐富了無單元法的理論內容，也為其工程應用開辟了新的途徑[11]。
1.1.4 工程應用
推導了T型截面梁的彎矩-軸力-曲率關系，提出了分析大偏心體外預應力筋的應力增量和梁彎曲性能的通用方法。比較荷載作用前后，轉向座和錨具的變形差，計算出體外筋的應變和應力。因此這一方法考慮了體外筋的變形協調條件，同時自動地考慮了體外筋偏心距的損失。以B樣條函數結合配點法直接求解框剪間有限個作用力與力矩，導出的遞推公式對任意水平荷載可直接應用。采用動力特解邊界元法在時域內求解壩-水-地基動力相互作用問題特性，研究了壩體、地基和系統阻尼對壩體的動力特性、動水壓力、動力放大系數及穩定系數的影響。提出了一種求解柔性多體系統控制方程數值方法，在每一時間步，利用Newmark-β直接積分法計算迭代初值，基于控制方程及約束方程的泰勒展開，推導出Newton-Raphson迭代公式，對位移及拉格朗日乘子進行修正。引用Blajer提出的違約修正方法對數值積分過程中約束方程的違約進行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撐參數優化的一種新的數學模型，在給定的幾條地震波作用下，在滿足框架的規范層間位移角限值要求下，框架各層安裝的耗能支撐剛度之和最小，從而實現安裝較少的耗能裝置而能達到相同的抗震要求[16]。
1.2 與國內外發展現狀的對比與不足
整體上，我省還沒有建立起幾個系統、穩定的固體力學研究方向。與國內外比較尚處于相對落后的研究水平。許多研究領域尚處于空白。系統性、原創性研究成果就更少了。
1.3 國內外固體力學發展趨勢預測
固體力學的研究對象向跨尺度和復雜性方向發展；研究手段以跨學科、交叉性和系統性為特色。 其基本理論以研究力與熱、電、磁、聲、光、化學及生命領域的相互作用，實現從原子、分子的微觀結構到納米結構、細觀顯微結構，直至宏觀結構的多尺度關聯理論框架的建立。固體力學可以將地震、邊坡失穩、泥石流、礦井崩塌等自然災害提煉成為具有群體缺陷、裂紋和裂隙的不連續、非均勻介質的力學演化過程，預測和防范突發災害的發生。固體力學在陸地和海洋石油勘探采集和輸運、核電技術、風能技術、高壩技術和高功率水力發電技術、大型工程結構的選址等重大工程中也將發揮愈來愈重要的作用。集傳感功能和驅動功能為一體的智能材料和結構蘊含著許多與傳統領域不同的力學問題。新型材料與結構的多場耦合力學，包括力－電－磁－熱耦合場基礎理論與體系、破壞理論、智能結構性能等是固體力學領域充滿生機的研究方向。 利用生物學和生物技術來設計材料與器件將極大地沖擊整個工程界、生物界和醫學界。
1.4 我省固體力學發展對策
目前普遍強調工程應用的大社會背景對力學這門基礎性學科的發展是極為不利的。鼓勵自由探索，促進系統性、原創性、基礎性的研究工作是促進力學學科發展的最重要基礎工作。主要體現在如下幾個方面：
（1）固體力學作為影響廣泛的重要基礎學科，需要長期、穩定地投入。自由探索和基礎研究是科學新思想、新理論和新方法的重要源泉。需要以全面發展的觀點長期穩定地處理好基礎研究、應用基礎研究和工程需求的關系，營造在各方面都鼓勵創新的環境。
（2）人才培養，特別是充分發揮優秀人才作用是力學學科發展的重要源泉。建立有利于人才培養的長期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評價體系，力學學科的科學研究和人才培養尤其要避免急功近利。各高校在力學學科的建設上不能以其能否直接解決工程實際問題為取舍的依據，而要以現有人才和研究基礎為依據。穩定、扎實的力學學科人才培養可以直接惠及眾多相關學科的發展。
（3）從固體力學學科的性質、現狀和發展趨勢，以及國家需求來看，目前的重要科學問題和前沿領域主要有：微納米力學、多尺度力學與跨尺度關聯和計算、新材料與結構的多場耦合力學、生物材料與仿生材料力學、科學與工程計算與軟件、儀器設備研制及實驗力學新技術與新表征方法。國家建設需求的重要支撐點和應用發展方向主要有：固體強度與破壞力學、計算力學軟件、固體力學在國家安全以及航空航天工程中的應用、大型工程結構與工業裝備的力學問題、爆炸與沖擊力學、環境與災害關鍵力學問題等。
2流體力學
2.1 計算流體力學
流體力學是力學的一個分支，它主要研究流體的運動以及流體和其它介質間相互作用和流動的規律。流體涉及面廣，它可以是氣、水，也可以是油或其它流變物質。流體力學在氣象、水文、石油勘探、船舶、飛行器和工業機械等領域均有廣泛應用。流體力學數學上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各種變化。
空氣動力學是流體力學針對空氣運動問題的一個分支，也是流體力學研究的一個主要內容。20世紀初，飛機的出現極大地促進了空氣動力學的發展。航空器的研究需要了解飛行器周圍的壓力分布、飛行器的受力狀況和阻力等問題，這就促進了流體力學在實驗和理論分析方面的發展。20世紀中后期，流體力學開始和其他學科互相交叉和滲透，形成了新的交學科，如物理-化學流體動力學、磁流體力學等。
流體力學研究的手段主要有三：實驗，理論分析，數值計算。理論分析是根據流體力學基本方程，通過數學方法進行分析，得出各種定量和定性結果。由于流體運動的復雜性，實驗方法在流體力學中占有重要的地位。現代流體力學就是在純理論的古典流體力學與偏重實驗的古典水力學結合后才蓬勃發展起來的。實驗對于驗證流體運動的基本規律，測定經驗參數，解釋物理現象均有重要意義。
隨著計算機技術和各種高效計算方法的發展，使許多原來無法用理論分析或實驗研究的復雜流體問題有了求得數值解的可能性，形成了“計算流體力學”學科。從20世紀60年代起，在飛行器和其它相關工程的設計中，開始大量采用數值模擬，使得數值模擬成為與實驗和理論分析相輔相成的一個重要研究手段，并正在成為流體力學的主要發展方向。數值模擬方法特點如下：
①給出流體運動區域內的離散解，而不是一般理論分析方法所關注的解析解；
②它的發展與計算機技術的發展直接相關，因為復雜的流動問題要求大計算量的運算；
③若物理問題的數學模型是正確的，則可在較廣泛的流動參數（如馬赫數、雷諾數、氣體性質、模型尺度等）范圍內研究流體力學問題，且能給出流場參數的定量結果。
廈門大學在計算流體力學學科開展了多方面的研究，其主要研究力量分布在數學、海洋、化學、材料、物理機電等院系，并建立了多套高水平的大型計算服務器。特別值得一提的工作是：數學科學學院在可壓和不可壓粘性流體數學模型的理論探索和高階數值模擬的研究中取得了具有國際水平的成果，豐富和發展了下面幾個重要方法:
2.1.1 譜方法（Spectral method）[17-19]。該方法是一類高階方法，它利用整體高階多項式逼近偏微分方程的解。它主要有兩種形式：從弱形式出發的Galerkin譜方法和從強形式出發的配點法，它們都可以認為是加權殘差法的特殊形式。其中配點方法更像差分法，它要求在配置點上滿足原方程，與差分法不同的是：它用高階多項式的準確求導代替了導數的差分逼近。Galerkin譜方法與有限元方法在原理上類似，都是先將偏微分方程定解問題轉化成與之等價的變分形式，然后通過試探函數和檢驗函數的選取來逼近解，它們的主要不同在于試探函數和檢驗函數的選取以及高維情況下基函數的構造。譜方法的收斂速度取決于解的正則度，當解無限光滑時可以達到指數階收斂，即比任何代數階的收斂速度都快，這是譜方法相比差分法和有限元法的一個主要優點。
2.1.2 擬譜法和譜元法[20-21]。擬譜方法（Pseudo-spectral method）是一類準譜方法，可以通過從弱形式出發的廣義Galerkin譜方法構造，也可以由強形式出發的配點法得到。兩者在某些特殊情形下是等價的，但對絕大多數問題，配點法無法導出簡潔的弱形式，導致理論分析十分困難。現在配點法正漸漸淡出研究人員的視線?；趶V義Galerkin方法的擬譜方法的構造分兩步：首先構造問題的Galerkin譜方法，然后利用高精度Gauss型數值積分近似弱形式中的積分。有別于標準譜方法中使用的正交多項式基，在擬譜方法中，基函數通常選擇基于數值積分的Lagrange多項式基，這給計算，尤其是非線性問題的計算帶來了很大的便利。由于Gauss型數值積分的高精度，在大多數情形下擬譜方法的收斂速度與譜方法相同。傳統意義下的譜方法對于復雜區域的處理能力極其有限，這限制了它的應用范圍。20世紀80年展起來的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個問題。譜元法結合了譜方法和有限元法各自的優點，既能處理復雜的計算區域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計算中取得了很大的成功，如今已是計算流體中最常用的方法之一。譜元法與hp-有限元方法很相似，但兩者在發展的初期有許多不同點，hp-有限元使用的多項式階數不高，所使用的基函數也與譜元法不一樣。不過隨著兩類方法的發展，它們呈現出越來越多的共同點，有些學者已把兩類方法歸結為同一種方法。由于譜方法還具有低耗散，低色散的優點，如今它已成為湍流數值模擬的主要方法。
2.1.3 湍流大渦模擬（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流體運動主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動時流線相互平行的流動，而湍流則是無規則脈動的，有強的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無論是層流還是湍流，它們都服從Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流運動特征尺度的多樣性，一般來說，直接數值模擬(DNS)僅局限于湍流機理的基礎理論研究和一些較簡單的問題。湍流大渦模擬（LES）是介于DNS和雷諾平均NS(RANS) 之間的一個折衷方法。LES需要的網格點數比DNS大大減少，這使得它能夠應用于許多實際工程計算中。LES僅計算大尺度部分，而亞格子尺度運動（SGS）通過附加模型實現。目前廣泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“渦粘性” 模型及其變種，如“尺度相似性” 模型，“動力學模型”，“代數渦粘性”模型和“重正化群”模型等，這些模型均在某些特定的情形和適當的假設下適用， 且跟所選擇的數值方法相關。較新的LES模型包括速度估計模型以及無(顯式)模型的單調積分LES(MILES)和譜消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非線性高頻限制器來限制高頻波段上的能量振蕩，可以起到與顯式SGS模型同樣的效果。而SVV-LES是在譜元法框架內提出的，其基本思想是通過引入線性高頻粘性項來抑制可解尺度量在截斷頻率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡單且無附加計算量。
3計算力學
20世紀50年代，隨著計算機的發展，計算力學這個力學和科學計算的交叉學科得到了快速發展，特別是60年代后有限元法及其相應軟件產業的迅猛發展，使得計算力學這個新興學科迅速滲透到土木、水利、機械、航空、電子及生命科學等各個領域，成為計算機輔助設計（CAE）的重要核心內容，也使得力學這個傳統的學科煥發了新的強盛的生命力。在當今科學研究和工程實踐中， 科學計算已經成為與科學理論、科學實驗并行的重要科學方法。2006年美國自然科學基金委員會了《基于數值模擬的工程科學》的研究報告，明確指出計算力學和數值模擬在工程科學發展中的重要地位。
近年來我省科技工作者在計算力學及其工程應用方面開展了積極的研究工作，取得了一定的科技成果。在計算力學方法方面，我省學者系統地發展了土木水利、機械、航空航天等領域常見的梁板殼結構的高效無網格分析方法，該方法采用整體坐標建立板殼無網格近似，不僅簡便直接，適用于任意復雜形狀的殼體，并且可以避免參數變換，大大提高了計算效率。同時該方法利用穩定節點積分構造離散方程，兼顧了穩定、效率和精度，為快速準確地分析和設計這種類型結構提供了一種有效的數值工具。同時，針對福建省暴雨天氣常見的土質邊坡失穩而產生的滑坡問題，建立了暴雨條件下土質邊坡突發失穩的大變形高效無網格模擬法，該方法可有效模擬失穩剪切帶所引發的邊坡非線性大變形損傷破壞全過程，實現邊坡失穩的高效無網格法全過程仿真分析，可為暴雨條件下邊坡工程的設計施工、滑坡災害的預報、預防和加固處理提供理論依據和指導，有重要的理論和實際工程意義。另外，在雜交元研究方面提出了基于基本變形模式的正交化單元構造方法，不僅概念明晰，而且由于不依賴于材料參數而大大提高了計算效率。并且，在拓撲優化方面提出了類桁架結構連續體的拓撲優化方法，有效地避免了棋盤格問題。這些計算力學方法所取得的研究成果得到了國內外同行的引用和認可。
在工程應用方面，我省學者對汽車減震及管道密封橡膠構件的受力斷裂行為進行了非線性有限元和無網格分析和模擬，提出了合理的設計方案。對于大型土木結構例如大跨橋梁、大壩與深水進水塔以及深埋特長隧洞等結構，應用有限元法進行了動力抗震抗風分析，取得了滿意的結果，提供了有效的工程服務。另外，應用從微觀第一原理到宏觀有限元無網格計算的多尺度高性能計算方法，成功地進行了材料微觀設計。
雖然我省計算力學研究與應用已經得到快速發展，但在國內仍然處于相對落后的地位，表現在原創性研究偏少，參與解決工程實際問題不夠。當前我省相關科研工作者應抓住海西發展的大好時機加大科研力度，爭取在高性能計算方法、大規模工程問題數值仿真分析、災害條件下工程機構性能的計算模擬及評估預防、先進的汽車仿真方法與應用以及高性能材料計算設計等方面取得新的突破，同時密切聯系實際，切實提高解決海西建設中的工程技術問題的能力。
4機械動力學與控制
近年來，福州大學、廈門大學、福建農林大學、華僑大學等在機械動力學與控制方面做了不少工作。我省的機械動力學與控制在以下幾個方面的研究在國內具有較鮮明的特色和一定的影響力。
4.1 機器人系統動力學與控制問題的研究
福州大學在單臂、多臂、柔性臂空間機器人系統的運動學規劃、動力學分析及控制系統設計等方面進行了系統的研究工作。他們研究了載體姿態無擾、末端爪手障礙規避、機械臂關節受限等不同目標要求下的多種運動學規劃方法。在控制系統設計方面，分別給出了單、雙臂空間機器人關節空間軌跡及末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的非線性反饋控制、變結構滑?？刂?、Terminal滑?？刂?、模糊變結構控制、魯棒控制、自適應控制、復合自適應控制、終端滑模自適應控制、魯棒自適應混合控制、自適應Backstepping滑?？刂?、自適應模糊滑?？刂?、基于模糊神經網絡的動力學控制、基于速度濾波器的魯棒控制、模糊小波神經網絡控制、模糊基函數自適應神經網絡控制、基于RBF神經網絡的自適應補償控制、模糊神經網絡自學習控制、神經網絡前饋控制及閉鏈雙臂空間機器人基于內力優化配置原則的滑模變結構控制、RBF神經網絡滑模補償控制等一系列相關的控制方案[23-35]。在柔性臂空間機器人控制系統設計方面，給出了各類期望運動的Terminal滑模控制、Backstepping反演控制、于奇異攝動法的Backstepping反演控制、關節運動自適應控制及柔性振動的快速實時抑制、運動模糊控制及柔性振動主動抑制、運動魯棒跟蹤控制及柔性振動主動抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國內外學術期刊及會議上發表與交流。此外，福州大學還開展了爬墻機器人安全系統的控制研究，對其提出了變結構控制方法、模糊控制方法等[36-37]。
4.2 機械系統動力學研究
福州大學針對立井提升系統動力學與控制、攤鋪機和振動壓路機動力學分析、以及汽車底盤動力學控制[38-42]等方面進行了系列研究，分析了影響提升設備動力學特性的有關結構參數、運動參數，提出了減少其工作過程振動的變結構控制與模糊控制方法；針對高等級道路建設中重要設備――攤鋪機的國產化改造與開發設計，系統研究了其工作原理、動力學特性等，建立了相關的動力學模型，確定了影響整機正常工作的動力學特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國外先進的汽車電子控制技術，開展了系統的汽車底盤總成的動力學與電子控制技術的系列研究，其研究成果有助于相關新產品的問世或改進。福州大學還對軸向運動弦線橫向振動控制進行了多種控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指導相應產品的開發設計。
4.3 研究不足與展望
迄今，還沒有系統地將機械動力學及其控制的研究成果應用于產品開發與產品的更新換代中。目前，國內急需高精尖機床的開發技術與動態分析優化技術等。我省目前是工程機械大省，但還不是強省，進一步提高相關產品性能與可靠性，仍然需要開展大量的工作。我省的工程機械產品的更新換代（如集成優化、計算機智能控制等）、工程機械新產品開發設計與分析、汽車整車集成優化與設計分析、新型汽車電子控制系統開發設計、高速設備性能分析與改進、機械設備計算機智能故障診斷、微型機械產品開發設計等等，均以力學的分析研究為其成功的關鍵。
為改變這個落后局面，尤其是海西經濟建設中更好發揮力學的作用，需要政府、企業、高校等投入更多人力物力，更積極主動地對重要機械產品、大批量生產的機械產品與汽車等開展機械動力學分析研究，對相關進口軟件進行二次開發或早日開發出自己的專用機械動力學分析軟件，以提高企業的產品開發能力與開發速度。同時增強完善實驗能力與手段，實現對重要機械產品開展動力學特性實驗，以確保產品性能穩定與可靠性。積極利用國內外的動力學研究成果，開展重要設備、大型設備、危險設施或設備的動態故障診斷研究，確保這些設備、設施安全可靠高效地運行。
5細觀力學
細觀力學是固體力學的一大分支，即采用連續介質力學方法分析具有細觀結構的材料的力學問題，是固體力學與材料科學的交叉學科，其發展對固體力學研究層次的深入以及對材料科學規律的定量化表達都有重要意義。
前幾年我省在細觀力學方面的研究進展不多，近幾年來才有所發展。研究主要集中在PZT和PLZT鐵電陶瓷的電致疲勞機理，微觀電疇原位觀測，應力、高溫、腐蝕性環境介質等耦合作用下固體材料的微結構和變形斷裂行為的演變規律等幾個方向：
①根據鐵電材料自發應變與自發極化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自發極化過程中材料能量密度是變形梯度和電位移向量的非凸函數，從能量角度出發，導出鐵電鐵彈材料的自極化穩定構形所應滿足的必要條件，利用兩電疇的Gibbs 自由能之差作為疇變方向的判據，由要求板的Gibbs 函數最小來確定疇變量的大小。②進行了PZT 鐵電陶瓷四點彎曲試樣在交變力、交變電場及機電耦合疲勞作用前后的微裂紋和電疇的觀察，獲得裂紋擴展與極化方向，加載類型之間關系。③發展了一種原位XRD觀測電疇系統，對電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數的變化進行了原位觀測。同時，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統地進行了電場特征和溫度對PLZT試樣電疲勞性能影響的實驗觀測。④基于Raman散射原理，建立原位觀測電疇翻轉的Raman測試系統，對三種不同預極化處理的PLZT試樣在靜電場作用、電循環作用下的裂紋尖端的疇變行為進行了系統研究；通過原位Raman觀測PLZT材料在準同型相界附近的相變過程。⑤系統進行牛皮質骨在拉伸、剪切、撕裂三種載荷類型下的裂紋起裂韌性研究。研究了皮質骨中礦物成分對皮質骨動態粘彈性性能的影響，發現皮質骨中的礦物質成分存在將降低膠原纖維的可動性，增強材料的粘彈性特性。⑥對牙齒等生物復合材料的性能進行了研究，發現牙齒具有很明顯的壓電效應，壓電性能與濕度和細管的分布密切相關。⑦研究在不同保護氣氛中，不同退火溫度對碳化硅纖維的材料斷裂強度的影響，揭示了微結構的演變和宏觀性能之間的相互關系。2004年3月29～31日，張穎教授于廈門組織召開了全國細觀力學會議，清華大學，中科院力學所，浙江大學，同濟大學，復旦大學等國內知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會議。
細觀力學和微納米力學在全球、全國范圍內正在迅速擴展和深入，具有多學科交叉的強烈特征，國際競爭非常激烈。我省學者在細觀力學方面和微納米力學方面的投入較少，今后應該在非線性，動態，多物理場，跨尺度、尺度效應，微納米力學和器件等方面加大研究投入。
6實驗力學
1991年，福建省力學學會成立了實驗力學專業委員會。福建省力學學會實驗力學專業委員掛靠福州大學土木工程學院。
為更好開展實驗力學工作，經過多年多方面努力，我省實驗力學條件不斷改善。2006年6月福州大學“工程結構福建省高校重點實驗室”被批準成立，2008年與臺灣大學聯合成立了“福建省海峽兩岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科實驗教學中心”獲批“福建省本科實驗教學示范中心”。2008年福州大學土木工程學院實驗中心擁有土木綜合實驗館、工程結構實驗館、巖土及地下工程實驗館、水利工程實驗館等場館，總面積超過1.7萬多平米，現有儀器設備總價值超過6000萬元。其中裝備的美國MTS大型結構加載系統價值超過1280萬元，共有7個作動器，具備靜載全過程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動力試驗功能。此外，正在建設的“福州大學地震模擬振動臺三臺陣系統”（價值2500余萬元）包括三個振動臺，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動臺，兩邊為2.5m×2.5m可移動的水平三自由度振動臺各一個，三個臺在12m32m的基坑內呈一直線布置，其中邊臺最大可移動距離10m，可實現多臺同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實驗的空間，該臺陣系統將于2009年12月全面建成投入使用。該臺陣系統的建成將使福州大學成為目前世界上少數幾個擁有地震模擬振動臺臺陣的單位之一。
7結構力學
結構力學是土木工程專業的專業基礎課，涉及建筑工程、結構工程、道路工程、橋隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等數學、理論力學、材料力學等課程為基礎，另一方面，它又成為鋼結構、鋼筋混凝土結構、土力學與地基基礎、結構抗震等專業課程的基礎，在基礎課和專業課的學習中起著承前啟后的關鍵作用。
為增強基礎教育并提高結構力學在工程中的應用，自上世紀90年代初，我省高校興起結構力學教學法研究熱潮，把結構力學教學改革推向新的高度，對教學內容進行了模塊結構改革，將結構力學教學內容歸納為基礎型、擴展型和研究型模塊。使用高等教育出版社出版的由龍馭球、李廉錕等教授主編的統編教材的同時，在結構動力學部分，融入結構抗風、抗震、車激振動等學科前沿知識，增加了隔震結構動力反應的內容，補充和修正了傳統教學內容中關于“伴生自由振動”的相關結論，實現了與學生原有知識的有機融合；有兩項重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補簡化”計算方法和剛架拱“考慮二階效應影響線”問題引入課堂討論，更新了教學內容。
上世紀90年代末，我省結構力學平面教材和多媒體立體化教材建設取得突破，先后出版了《結構力學解題與思考》（陳，中國礦業大學出版社，1999。2007年該書由煤炭工業出版社修訂再版）、《廣義結構力學及其工程應用》（陳，中國鐵道出版社，2003）、《結構力學》（祁皚參編，清華大學出版社，2006）等。
正如王光遠院士所指出，結構力學學科呈現出“從狹義到廣義，從被動到主動，從確定到不確定，并與結構工程滲透融合”的發展趨勢。我國在力學領域的理論研究已位居世界先進行列，但在應用軟件的研制方面落后了一大步，具有自主知識產權的應用軟件寥若晨星。結構力學作為專業基礎教育與國際先進水平接軌，體現現代結構力學教育思想；完善教學資源庫建設，加強國際教學交流是當務之急。根據工科專業特點，面向能力培養、面向工程實踐、面向信息時代、面向一流水準，應是我省結構力學研究與教學所追求的目標。
參考文獻：
[1] 國家自然科學基金委員會數學物理科學部. 力學學科發展研究報告[M].北京: 科學出版社, 2007.
[2] 中國科學技術協會. 2006-2007力學學科發展報告[M]. 北京: 中國科學技術出版社, 2007.
[3] 吳維青. 40Cr鋼疲勞裂紋萌生壽命的測量[J]. 應用力學學報, 2003, 20(3): 141-144.
[4] 楊曉翔, 劉曉明. 橡膠-鋼球支座在扭轉載荷作用下的斷裂分析[J]. 應用力學學報, 2009, 26(1):176-180.
[5] 林福泳. 板彎曲問題的群論方法[J]. 計算力學學報, 2004, 21(4):459-463.
[6] 程昌鈞, 盛冬發等. 損傷粘彈性Timoshenko梁的擬靜態力學行為分析[J]. 應用數學和力學, 2006, 27(3):267-274.
[7] 王全鳳, 李華煌. 薄壁桿件側向穩定的近似閉合解[J]. 工程力學, 1996, 13 (2):24-33.
[8] 韋建剛, 陳寶春等. 純壓鋼管拱穩定臨界荷載計算的等效柱法[J]. 應用力學學報, 2009, 26(1):194-200.
[9] 周克民, 李俊峰. 結構拓撲優化研究方法綜述[J]. 力學進展, 2005, 35(1): 69-76.
[10] 童昕, 顧崇銜. 一般粘彈結構的模態分析[J]. 應用力學學報, 2000, 17(1): 67-75.
[11] 周瑞忠, 周小平等. 小波基無單元法及其工程應用[J]. 工程力學,2003, 20(6):70-74.
[12] 黃慶豐, 王全鳳等. Wilson-θ法直接積分的運動約束和計算擾動[J]. 計算力學學報，2005,22(4):477-481.
[13] 方德平, 王全鳳. 框-剪結構剪力墻可中斷高度的分析研究[J]. 工程力學,2007,24(4):124-128.
[14] 葉榮華. 框―剪體系無連續化假定的簡化算法[J]. 工程力學, 1994,11(1): 52-59.
[15] 陶忠, 高獻. FRP約束混凝土的應力－應變關系[J]. 工程力學, 2005, 22 (4):187-195.
[16] 施景勛, 林建華. 重力壩與水、地基動力禍合系統地震反應的時域分析[J]. 工程力學, 1994, 11(3):99-108.
[17] Mejdi Azaiez, Jie Shen, Chuanju Xu, and Qingqu Zhuang, A Laguerre- Legendre Spectral Method for the Stokes Problem in a Semi-Infinite Channel , SIAM J. Numer. Anal., 2008, 47(1): 271-292.
[18] Roger Peyret, Spectral Methods with Application to Incompressible Viscous Flow, Springer Verlag, 2002.
[19] Chuanju Xu, Yumin Lin, A numerical comparison of outflow boundary conditions for spectral element simulations of incompressible flows , Commun. Comput. Phys., 2007,(2): 477-500.
[20] R.Pasquetti, Chuanju Xu, High-Order Algorithms for Large-Eddy Simulation of incompressible Flows, J. Scient. Computing, 2002, 17(1-3): 273-284.
[21] Zhijian Rong, Chuanju Xu, Spectral Vanishing Viscosity for Large-Eddy Simulations by Spectral Element Methods , Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2009, 41(2): 1-7.
[22] Chuanju Xu, Stabilization Methods for Spectral Element Computations of Incompressible Flows, Journal of Scientific Computing, 2006, 27(1-3): 495-505.
[23] 郭益深，陳力. Terminal sliding mode control for coordinated motion of a space rigid manipulator with external disturbance[J]. Applied Mathematics and Mechanacs, 2008, 29(5):583-590.
[24] 陳志煌，陳力. 漂浮基雙臂空間機器人姿態與末端抓手慣性空間軌跡協調運動的模糊滑?？刂芠J]. 力學季刊, 2008, 29(3): 399-404.
[25] 唐曉騰，陳力.自由漂浮雙臂空間機器人基聯坐標系內軌跡的一種增廣變結構魯棒控制方法[J]. 中國機械工程, 2008, 19(19): 2278-2282.
[26] 洪昭斌，陳力.雙臂空間機器人關節運動的一種增廣自適應控制方法[J]. 空間科學學報，2007, 27(4): 347-352.
[27] 陳力, 劉延柱. 帶滑移鉸空間機械臂協調運動的復合自適應控制[J]. 高技術通訊, 2001, 11(10): 78-82.
[28] 陳力. 參數不確定空間機械臂系統的魯棒自適應混合控制[J].控制理論與應用. 2004, 21(4): 512-516.
[29] 梁捷，陳力. 具有未知載荷參數的漂浮基空間機械臂姿態、關節協調運動的模糊自適應補償控制[J]. 空間科學學報，2009，29(3): 338-345.
[30] 洪昭斌，陳力. 基于速度濾波器的漂浮基空間機械臂魯棒控制[C]. 中國航天可持續發展高峰論壇暨中國宇航學會第三屆學術年會, 北京， 2008
[31] 郭益深, 陳力. 漂浮基空間機械臂姿態、末端爪手協調運動的自適應神經網絡控制[J].工程力學, 2009, 26(7): 181-187.
[32] 郭益深，陳力. 基于RBF神經元網絡的漂浮基空間機械臂關節運動自適應控制方法[J]. 中國機械工程, 2008, 19(20): 2463-2468.
[33] 洪昭彬，陳力. 漂浮基雙臂空間機器人系統的模糊神經網絡自學習控制[J]. 機器人, 2008, 30(5): 435-439.
[34] 黃登峰, 陳力.Neural Network Feed-forward Control of Free-floating Dual-arm Space robot System in Joint Space.The 59th International Astronautical Congress, Glasgow, Scotland, 29 September 3 October 2008.
[35] 郭益深，陳力.漂浮基柔性空間機械臂姿態與關節協調運動的Terminal滑模控制[J]. 動力學與控制學報, 2009, 7(2): 158-163.
[36] 嚴世榕，S.K. Tso，A new suspension-type maintenance system for tall buildings and its mechanical analysis, Proceedings of IEEE mechatronics and machine vision in practice, Perth, Australia,2003.12.
[37] 嚴世榕，S.K. Tso，爬墻式機器人安全系統的動力學變結構控制研究[J].機器人，2002，24(2): 122-125.
[38] 嚴世榕，劉梅,等. 雙容器提升系統在加速過程中的動力學控制研究[J]. 振動工程學報，2001，14(3): 322-324.
[39] 嚴世榕，聞邦椿. 攤鋪機壓實機構的一種非線性動力學理論研究[J]. 中國公路學報，2000，13(3): 123-126.
[40] 嚴世榕，林志偉. Study on a new safety control method for a vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2009, Shenyang, 2009.
[41] 嚴世榕，蘇振海. Dynamic control of an electric steering vehicle, Proceedings of IEEE ICAL 2008, Qingdao, 2008.
[42] 管迪，陳樂生. 振動壓路機的一種非線性動力學建模與仿真[J]. 系統仿真學報，2007，19(24): 5809-5811,5817.
[43] 張偉，陳立群. Vibration control of an axially moving string system: wave cancellation method. Applied Mathematics and Computation,2006, 175(1).
[44] 張偉，陳立群. 軸向運動弦線橫向振動的自適應方法[J]. 機械工程學報, 2006, 42(4): 96-100.
[45] 張偉，陳立群. 軸向運動弦線橫向振動控制的Lyapunov方法[J]. 控制理論與應用, 2006, 23(4): 531-535.
[46] 張偉，陳立群. 軸向運動弦線橫向振動的線性反饋控制[J].應用力學學報，2006，23(2): 242-245.
[47] 向宇, 程璇, 張穎. PZT 在機電疲勞作用下的微裂紋和疇變[J]. 廈門大學學報，2001，40(1): 74-80.
[48] 張穎. 關于鐵電鐵彈材料的自然構形[J]. 力學學報, 2000，32(2): 213- 222.
[49] 張穎. 外加電場作用下層狀鐵電多晶材料板的模擬[J]. 廈門大學學報(自然科學版)，1999，38(3): 396-402.
[50] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., Recent progress in observations of domain switching in ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING，34:31-36 Suppl.2 SEP(2005).
[51] Zhang S, Cheng X., Zhang Y., In situ Raman spectroscopy observation for domain switching of ferroelectric ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2005,41 (6).
[52] Chen ZW, Lu ZY, Chen XM, Cheng X., Zhang Y., Effects of electrical characters on electrical fatigue behavior in PLZT ferroelectric ceramics, HIGH-PERFORMANCE CERAMICS, 2005, 1 (2).
[53] Zhang Y., Chen ZW, Cheng X., Zhang S, In situ XRD investigation of domain switching in ferroelectric ceramics PLZT during an electric fatigue process, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (12).
[54] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Effect of temperature on electric fatigue behaviour of PLZT ferroelectric ceramics, RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING, 2004, 33 (8).
[55] Chen ZW, Cheng X., Zhang Y., Mechanism of electric fatigue in PLZE ceramics, ACTA METALLURGICA SINICA, 2004, 40 (3).
[56] Ying Zhang, Xuan Cheng, Rong Qian, Fatigue behavior of ferroelectric ceramics under mechanically_/electrically coupled cyclic loads, Materials Science and Engineering A351 (2003):81-85.
[57] Ting Wang, Zude Feng, Dynamic mechanical properties of cortical bone: The effect of mineral content, Materials Letters 59 (2005) 2277 2280.
[58] Zude Feng a,), Jae Rho b, Seung Han c, Israel Ziv, Orientation and loading condition dependence of fracture toughness in cortical bone, Materials Science and Engineering C 11 _2000. 4146.
[59] 馮祖德.皮質骨在拉伸型、剪切型和撕裂型加載條件下的斷裂韌性――縱向斷裂和橫向斷裂的比較[J]. 生物醫學工程學雜志，1997, 14(3): 199-204.
[60] Liu Y. X., Cheng X., Zhang Y. Phase transitions near morphotropic phase boundary in PLZT ceramics observed by in situ Raman spectroscopy, ACTA METALLURGICA SINICA,2008, 44(1):29-33.
[61] ZHANG Sa, CHENC Xuan, ZHANG Ying, In-situ observation on domain switching of PLZT via Raman spectroscopy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16:638-642.
[62] Siwei Li, Zude Feng, Hui Mei, Litong Zhang, Mechanical and microstructural evolution of Hi-Nicalon Trade Mark SiC fibers annealed in O2H2OAr atmospheres, Materials Science and Engineering A 487 (2008):424-430.
[63] Yao R. Q., Wang Y. Y. Feng Z. D., The effect of high-temperature annealing on tensile strength and its mechanism of Hi-Nicalon SiC fibres under inert atmosphere, FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS & STRUCTURES, 2008, 31(9):777-787.
[64] 陳．工程力學教改實踐中的幾個關鍵問題[J].高等教育研究，1998, (1)．
[65] 祁皚，陳，陳貞鉅．在《結構力學》課程中融入前沿知識的嘗試[J].力學與實踐，2005, 27(4): 70-72.
[66] 陳．貼補法對圖乘計算的簡化[J]. 力學與實踐，1996, 18(2): 58, 62.
[67] 陳, 等．考慮Ⅱ階效應的剛架拱影響線[J]. 福州大學學報（自然科學版），2002, (1): 20．
[68] 陳．結構力學教學改革十年回顧[J]. 福州大學學報（哲社版），2005年教育專輯．
[69] 張建霖等．土木工程專業力學教學的改革與探索[J]. 廈門大學學報(哲社版)，2000年增刊．
[70] 陳等．箱梁現澆預應力組合桁式膺架體系研究[J]. 土木工程學報，2004,（11）: 9．
[71] 周克民, 胡云昌．利用有限元構造Michell桁架的一種方法[J]. 力學學報，2002, 34(6): 935-944．
[72] 陳, 唐意, 黃文機．多車荷載下剛架拱橋車振仿真可視化研究[J]. 工程力學，2005, 22(1): 218-222．
[73] 陳，陳五湖，祁皚．結構力學網絡教學綜合系統研究[J]. 高等建筑教育，2004, 13(4): 75-77.
課題組成員：
1、嚴世榕，福州大學車輛振動與電子控制研究所所長、教授。
2、周瑞忠，福州大學土木工程學院教授（本文顧問）。
3、周克民，華僑大學土木工程學院教授。
4、許傳矩，廈門大學數學科學學院教授。
5、王東東，廈門大學建筑與土木學院教授。
6、陳力，福州大學機械工程學院教授。
7、周志東，廈門大學材料學院副教授。