2022年4月10日，第116次青年学术沙龙通过腾讯会议在线上举行。本次活动由主办，北京大学工学院力学与工程科学系承办。专职副秘书长汤亚南，副秘书长陈玉丽、杨越，北京大学工学院副院长陈正等莅临指导，来自全国各地科研院所400余名力学科研工作者参加了沙龙活动。活动由北京大学工学院谢金翰助理教授和吕本帅助理教授主持。

副秘书长陈玉丽教授首先致辞。她向参会的嘉宾和代表们表示感谢，随后介绍了青年学术沙龙的发展历程和组织形式。陈玉丽教授表示学会非常重视青年人才培养，通过青年人才托举工程、青年人才蓄水池等一系列举措，致力于发现和培养人才，为青年人才搭建了成长快车道。随后，她向承办本次沙龙的北大工学院力学与工程科学系表示了感谢。北京大学力学专业由周培源先生等共同创立于1952年，是新中国的第一个力学专业。北大力学学科继承注重数理基础的优良传统，注重培养学生的创新能力，培养出了一大批优秀力学与工程技术人才。同时还多次承办学会的重要活动，对学会工作给予了大力支持。她希望通过本次线上沙龙青年学者们可以充分交流，开阔视野、增进友谊，为未来的学术研究寻求新思路。

陈玉丽教授致辞

随后，北大工学院力学与工程科学系系主任杨越教授致辞。他表示非常感谢学会给予力学系承办本次沙龙的机会，青年学术沙龙是学会的重要活动，也见证了一批批力学优秀青年的成长，未来北大力学系将继续配合学会工作，期待学会开展更多的学术交流活动。而后，杨越教授通过学科发展历史、学科建设、师资队伍等方面对北大力学学科的发展进行了详细介绍。

杨越教授致辞并介绍北大力学学科

北京大学工学院谢金翰助理研究员主持特邀报告环节，本次沙龙特别邀请了首都体育学院霍波教授和北京航空航天大学陈玉丽教授和青年人才们分享科研成果。

霍波教授作题为《力与骨——力学在生物学和体育学中的应用》的特邀报告。人体运动过程中，骨骼会适应动态外力的大小和方向，形成具有优化力学特性的结构，但这种力致骨结构演化的机制目前仍不明确。霍波教授课题组发现破骨前体细胞具有独特的感受流体剪应力梯度并向低流体剪应力区域迁移的能力，这一发现可以解释动态外力作用下骨吸收的发生和发展，从而为最终解释力致骨结构演化奠定了重要基础。另外，如何优化动作姿态、防止骨骼和软组织损伤是竞技体育运动训练中的关键问题。霍波教授详细介绍了其课题组面向北京冬奥会运动员的科学化备战训练需求进行科学研究的情况，课题组基于骨骼肌肉系统动力学分析技术，结合滑雪训练现场动作捕捉与识别、空气动力学实验和模拟，发展了滑雪运动的人体动力学分析方法，并应用于运动员的备战训练。霍波教授的报告引起了与会嘉宾和代表的热烈讨论和积极反响。他就大家提出的问题做了耐心详细的解答。

霍波教授作报告

陈玉丽教授作题为《固体离散-连续及其融合的研究与思考》的特邀报告。陈教授首先介绍了研究背景，为进一步提升材料/结构性能，多尺度新型材料/结构不断涌现，这些多尺度材料/结构往往同时具有离散特征和宏观尺度双重特性，因此传统连续方法和离散方法都受到了挑战。随后她以纳米纤维网络等典型的双重特性材料为例，详细介绍了其课题组探索连续介质理论在离散-连续双重特性材料系统中的拓展的科研情况，并以“三维像素”超材料等设计策略为例，展示了离散思想在材料设计中的应用。

青年报告环节邀请了中国科学院力学研究所陈艳研究员、兰州大学张欢副教授、上海大学王鹏副研究员、北京大学谢金翰助理教授分享学术成果，该环节由北大工学院吕本帅助理教授主持。

吕本帅助理教授主持青年报告环节

陈艳研究员在报告《非晶合金塑性流动失稳及其无序结构起源》中，介绍了具有拓扑无序结构的非晶合金因其高强高韧性等优异力学性能在国防空天等领域显示出巨大的应用价值，而室温低延性是制约非晶合金作为结构材料应用的关键。塑性变形局部化是导致非晶合金室温低延性的主要原因，而其根源是塑性流动失稳导致的剪切带萌生和微孔洞形核，其背后的塑性物理本质与控制机理是力学、物理及材料领域尚未阐明的重大科学问题之一。针对该问题，陈艳研究员通过考虑非晶合金固有的无序结构与动力学非均匀特点，建立了非晶合金塑性流动控制方程，结合摄动分析，得到了两类基本失稳过程的临界特征尺寸与失稳判据，揭示了不同微观变形模式是两类基本失稳过程耦合竞争的结果。从裂纹尖端场出发，建立了塑性区演化的解析表达，定量表征了裂纹尖端塑性流动的演化失稳动力学过程，构建了非晶合金宏微观塑性变形的内在关联。

陈艳研究员作报告

第三届青年托举人才张欢副教授在报告《沙尘暴的电结构》中对沙尘暴相关研究进行了详细介绍，沙尘暴是一种含大量沙尘颗粒的大气湍流，由于颗粒的摩擦起电效应，沙尘暴中经常产生超过100千伏/米的强电场。与普通湍流相比，这构成了一种新的独特的电动湍流体系，其中湍流-颗粒-电场存在强耦合。虽然早在1913年，英国剑桥大学Rudge教授首次在Nature上报道了沙尘暴电场，但迄今为止其结构特征尚不清楚。近2年，基于兰州大学青土湖大气表面层观测阵列的稀疏有限点测量数据，张欢副教授采用变分正则化原理，建立了沙尘暴电结构的反演模型，揭示了空间电荷和电场极性的“正负交替变化”结构，指出其物理机制为“不同极性带电颗粒对湍流脉动响应的不同所致”。其次，结合实验数据分析和理论推导，张欢副教授证实了当颗粒惯性、静电效应、重力沉降较弱时，沙尘暴中湍流、PM10粉尘浓度、电场的功率谱在中波数下表现出统一的-5/3幂律，并发现它们存在流向尺度相近的大尺度相干结构。

张欢副教授作报告

王鹏副研究员在报告《基于遗传算法的金刚石势函数研发与金刚石的韧脆转变机制研究》中介绍其针对于现阶段分子动力学模拟缺乏可靠势函数的挑战，基于力学平均化思想发出一整套的介原子分子动力学方法。该方法的提出，使复杂材料的原子模拟研究可以直接从决定变形机理的材料属性出发，定量研究不同材料属性（如层错能、自由能等）对于其变形机制的影响，极大降低了发展复杂材料势函数的难度，拓宽了原子模拟方法在复杂材料强韧化研究中的应用范围，将力学思想植入到原子间势函数的研发之中。在报告中，王鹏详细阐述了近些年介原子模拟方法在金刚石领域的最新研究进展与主要的研究成果。金刚石的强韧化研究是近些年微纳米力学领域的热点研究课题。近年见，国际上多个课题组均在实验中观察到金刚石在高压力作用下会出现反常的(001)面位错滑动机制，但是现有金刚石势函数均难以复现出该变形机制。针对于这一问题，王鹏等人提出了超高压金刚石势函数形式，并利用遗传算法优化出对应的超高压金刚石势函数。在大规模分子动力学模拟过程中，他们发现该势函数可以有效描述金刚石中111面滑移位错与100面滑移位错的竞争关系，模拟结果与实验结果高度吻合，该项工作将为未来开展更多金刚石塑性的分子动力学研究铺平道路。

王鹏副研究员作报告

谢金翰助理教授在报告《湍流三阶结构函数理论及其在地球流体中的应用》中介绍了其研究的相关进展情况。1941年Kolmogorov发展了三阶结构函数在均匀各向同性湍流惯性区的理论，获得了结构函数与能量传输强度的定量关系。此理论于1999年被发展到二维湍流的惯性区。在自然湍流中，例如大气、海洋和太阳风的湍流中，利用这些理论分析速度等观测量后可获得湍流能量跨尺度传输的方向和强度。通过本次报告，谢金翰助理教授介绍了3个关于三阶结构函数理论的发展及其应用。他们获得了超越惯性区的三阶结构函数表达式，利用此表达式可以获得湍流能量注入的尺度。利用新的表达式，其分析了海洋浮标数据发现了海洋表面动能同时向大小尺度双向传输状态。基于获得的能量注入尺度信息，谢金翰助理教授认为表面动能主要来还源于斜压不稳定性。

谢金翰助理教授作报告

最后，在自由讨论环节，与会者针对报告内容积极提问，进行了讨论热烈。通过本次活动，广大力学青年同仁以此为契机，广纳真知灼见，广聚学术资源，广交学术之友，第116次青年学术沙龙活动圆满结束。