实验|南昌大学工程力学实验中心:合力向心,工力向行

采访人员胡斐 通讯员刘琳、刘心乙、刘芷怡、梁佳文、雷佳
一个装满水的杯子 , 倒过来后水全部流出 , 这样的结果并不令人稀奇 。 但如果在杯口盖上一张小纸片 , 再将水杯倒过来 , 这时我们就会发现 , 水流不出来 , 小纸片把水“托住了” 。
为什么一张小纸片能承托住重量千倍于自身的物体 , 而“长虹卧波”的跨海大桥——虎门大桥却会在并不算猛烈的风速中发生异常抖动?
在我们看不见的气流中 , 是什么力量在进行互相博弈?
“这就是力学问题 , 它在生活中处处都有 。 ”南昌大学工程力学系(工程力学实验中心)(以下简称力学系)支部书记龚良贵教授如是道 。 从桥梁承重试验到航天航空材料开发 , 这些力学实际问题都是力学系的研究方向 。

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工程力学实验中心教师合影
理论实践相辅相成 , 人才培养彰显优势
南昌大学力学系的走廊笔直而悠长 , 两边连通着实验室的大门 , 高耸的墙壁上挂满了实验相关的文字说明 , 每一位教师的身影都曾在这里停留 。 实验仪器精密细致地运作 , 教师和学生一起收获实验数据的结果 , 每一个看似简单的过程都离不开力学系所有教师的引领与启发 。
“把力学贯穿在整个生活当中” , 是年轻教师何里沙秉承的教学理念 , 她也将这份理念贯彻在课堂中 , 并在第五届全国高校青年教师教学竞赛决赛中斩获工科组二等奖 。 除此之外 , 力学系基础力学课程教学团队精心打造了《工程力学》和《工程力学实验》慕课 , 让“学生在课下可以通过网络观看内容全面、教学环节完整的在线课程 , 将力学真正贯穿到生活的每个片段之中 。 ”如今 , 《工程力学实验》不仅获得了省级精品在线开放课程和精品资源共享课程 , 还入选了中国大学慕课爱课程国际版平台 , 走出国门服务于全世界的学生 。
鲜花与掌声背后 , 是教学团队年复一年的课堂历练 。 力学系承担着南昌大学全校17个本科专业2100余名本科生以及研究生的各类力学课程的教学工作 , 教师年均教学工作量在400学时以上 。 彭南陵、宋固全、闫小青等老教授更是以身作则 , 每年本科生教学工作量达到700学时以上 , 为青年教师树立了良好榜样 。 尽管教学任务繁重 , 但力学系对于人才培养始终保持着高标准严要求 , 十几年来从未放松 , 形成了一套自己的教学模式 。
力学系对本科生的培养力求因材施教 , 力学系主任张纯教授解释道 , “力学既是基础学科 , 也是应用学科 , 我们希望通过课程教学培养学生的研究能力 , 打造研究型人才” 。 为了激发学生的兴趣和好奇心 , 力学系对力学专业本科生实行了导师制 , 每位同学均可选择感兴趣的课题组 , 在导师的带领下了解科研项目、开展学术交流 , 并在后续的专业课学习中慢慢理解 , 增加信心 。 到毕业论文阶段 , 学生已经有能力独立进行计算分析 , 解决科研工作中的一些难题 。
【实验|南昌大学工程力学实验中心:合力向心,工力向行】为了让理论与实践更好地结合 , 力学系打造了虚拟仿真实验平台 , 学生可以随时通过网络进入仿真实验系统开展线上模拟实验 , 将学到的理论知识及时实践 , 提高课程学习的效果 。 水利水电工程的大三学生赵福京表示:“在工程力学课程上学到的理论知识能够运用到我本专业实际操作中 , 很好地锻炼了我的逻辑思维能力和动手能力 。 ”疫情期间 , 线下教学遇到严峻挑战 , 而挑战中难度最高的当属实验教学 , 虚拟仿真实验平台打破了时空条件限制 , 确保实验课程的正常展开 。

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学生做实验
在学生科研能力的培养上 , 力学系走出了“以赛促学”的路径 。 通过招募选拔 , 组织有兴趣的同学参与相关课题项目 , 解决一些科研问题 。 对于有志参加国家竞赛的同学 , 力学系更是不吝时间和精力尽心培养 。 能力渐渐增长 , 比赛渐入佳境 , 伴随着学赛结合的过程 , 力学系在国际及全国大学生学科竞赛中收获了不凡的荣誉 。 在2019年举办的第十二届全国周培源大学生力学竞赛中 , 依靠力学系教师的得力辅导 , 江西赛区一等奖的近半数都是南昌大学学生 。
“我们不只是教他们怎么做题 , 更重要的是培养他们分析问题的方法和能力” , 正如龚良贵所言 , 在人才培养这条道路上 , 力学系更像是学生的引路人 , 递薪传火 , 鼓励并引导着年轻学子们在工程力学领域不懈探索 。
团队建设成果显著 , 构建特色学科高地
他们在研究力 , 也在创造着团队的向心力 。 十几年来 , 这种向心力不仅成为将整个力学系拧起来的“一股绳” , 更是助推中心发展 , 打造一流学科建设高地的最强战斗力 。
向心力的把控 , 离不开学校提纲挈领的框架构建 。 2003年 , 南昌大学固体力学专业被评为江西省普通高校重点学科 。 学校整合优质资源 , 将原土木建筑系工程力学研究所、力学教研室、力学实验室和机械工程系理论力学教研室进行合并 , 力学系初具雏形 。 随后的几年里 , 学校分批投入资金 , 购置精密仪器设备 , 大力发展力学系 , 建成了面积达6025平方米的工程力学实验中心大楼 。 为了提升中心的实验教学地位 , 激发学科建设活力 , 学校进一步实行了校、院两级管理制度改革 。 管理重心下移 , 学院拥有了更多的学科办学自主权 , 在更加开放的土壤和强有力的支持下 , 内生动力被进一步激发 。
向心力的源泉 , 源自于力学系互助和谐的团队建设 。 团队的中心是人 , 源源不断的新鲜血液则是打造力学系人才智力引擎的核心 。 对于新引进的优秀教师 , 力学系的资深教师自发自主 , 尽可能地为他们提供便利 , 创造更好的科研环境 。 年轻教师郑辉、何里沙、杨晨琛、宋鑫华等优秀人才的加入为力学系师资队伍建设注入新的活力 。 青年教师们在不到3年的时间里 , 发表了高水平SCI论文20余篇 , 筹划并成功举办了“江西省第一届计算力学研讨会”、“第三届全国无网格与粒子类方法专业组工作会议”等学术活动 。 随着人才的不断涌入 , 力学系智力引擎愈发完备 , 学科方向得到加强 , 学术氛围更加活跃 。

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教师探讨学科问题
多年来 , 力学系依循“特色引领、交叉融合”的建设思路 , 将力学学科与土木、水利水电、机械、材料等工程学科不断融合 , 努力建设多学科交叉、力学特色鲜明的一流学科 。 至今 , 力学系已成为江西省内领先、国内同类学校一流的工程力学实验中心和创新基地 , 用短短十几年的时间 , 完整构建了力学本科-硕士-博士-博士后流动站系统人才培养体系 。 谈及未来发展 , 系主任张纯表示:“抓紧时间 , 把握机遇 , 稳扎稳打谋发展” , 这就是力学系的态度 。
依托优质科研资源 , 校企合作服务社会
“科研”、“实验” , 两个在外人眼里表示着难度和枯燥的词汇 , 像是阳光下的硬币 , 一面向阳 , 代表着无上真理与科学;一面背阴 , 代表每天、每周、每年呆在实验室与冰冷机器及数字打交道的日子 。 是怎样的坚持让他们几十年如一日地投入其中?支部书记龚良贵却只是说:“力学不枯燥” , 还打趣道 , “根据统计 , 全世界有两种人的寿命比较长 。 第一种是人文艺术领域的 , 比如绘画 。 还有一种就是我们搞力学的 , 现代的钱学森、钱伟长 , 古代的伽利略、牛顿 , 都是高寿 。 ”
力学真的不枯燥吗?力学系老师多次提到一个词——成就感 。 “力学研究最大的特点 , 就是它有成就感” , 成就感称得上是力学系科研团队最核心的品质 。
近年来 , 南昌大学力学系与江铃集团、安徽电力设计院、中国直升机设计研究所、中航工业哈飞、中航工业通飞等10多个大型企业建立了长期的科研合作 , 累积完成横向科研项目近200项 , 开展了汽车结构、飞机材料、输电塔结构、风机塔架结构、地基基础等力学问题的研究 , 为国家经济发展做出了应有的贡献 。
力学系与江西省电力设计院合作 , 改造道路输电线、高压线铁塔结构问题 , 通过铁塔形状、材料、尺寸的优化设计提高结构承重能力 , 有效解决刮风下雨等极端天气引发的高压塔坍塌问题 。
团队不光在陆地上“立得住” , 在天空中也“飞得稳” 。 早在2009年 , 力学系就与中国直升机设计研究所结缘 , 参与中欧合作多用途民用直升机直15的研发 , 南昌大学也成为较早完成国际上最为严苛的欧洲航空安全局(EASA)认证试验的国内高校之一 。 “力学试验是飞机研发过程中一个必不可少的环节 , 而准确可靠的试验结果 , 需要科学设计试验方案、严格执行试验程序” , 力学系教师管国阳介绍道 。 近年来 , 力学系与航空类研究所和企业的合作项目超过二十项 , 涉及多个型号的民用飞行器 。 南昌大学力学系在助推江西实现“航空梦”的道路上贡献着自己的一份力量 。
在看不见的气流中 , 并不存在什么神秘力量 , 是各种力在维持操控着一切的运转 。 力学系研究这些力 , 也运用这些力 。 在教学和科研的道路上 , 力学系披荆斩棘 , 上下求索 。 “我们在尽自己最大的努力 , 让南昌大学力学的发展赶上世界一流水平 。 ”正如工程力学的几大基本研究任务一样 , 找到在各种外力的碰撞挤压下 , 保持平衡稳定和足够强度的方法 , 力学系也行走在力学世界里 , 迎头发展 , 奋勇前行 。

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