結構工程學科 

 

 

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我校結構工程方向碩士點最早源自我校水工結構工程碩士點。隨著學院學科發展的需要，尤其是我院新上土木工程本科專業，迫切要求在我院增設結構工程方向的碩士點。于是在2005年向國家學位委員會申請在我院設立結構工程方向的碩士點。在學院領導和申向東教授的大量工作和不懈努力下，于2006年6月獲得國家學位委員會的批準，申報成功。之后，學院將原在水工結構工程碩士點的兩位碩士生導師白英、韓克平調整到結構工程方向碩士點。

 

 

目前該學科主要有兩個研究方向，現分別予以介紹之。

 

 

1、結構動態特性分析、振動與噪聲控制方向

 

 

工程力學的主要特色是利用它的理論和方法并結合現代數學及先進的計算方法來分析、解決各類工程中存在的力學問題，特別是一些較復雜或首次遇到的新問題。同時對工程力學的理論和方法做探索性研究，針對工程實踐中出現的一些新的且用傳統理論和方法不能解決或較難解決的力學問題，研究和探索一些適用于新問題的理論和方法，拓展工程力學的理論和應用領域。另外，對工程力學中用到的一些計算方法作一些有益的改進和創新，使計算速度和精度進一步提高。在研究過程中，結合本校的特點，注重研究農業工程中存在和遇到的力學問題。由于工程力學所涉及的領域非常廣泛，如：機械、土木工程、水利工程、林業工程等。同時它又是許多學科的重要基礎和工具，所以有著重要的學術地位。對它的理論和應用進行深入地研究，有助于該理論的發展和完善，也有助于各應用領域更加有效地利用工程力學解決他們所遇到的力學問題。為工程力學的發展和應用做一些應有的貢獻。

 

 

結構動態特性分析的主要特色是利用工程振動、模態分析、現代測試及信號分析與處理的手段來分析、解決各類工程中存在的結構動力學問題。同時對它所涉及的理論和方法做探索性研究和改進，針對工程實踐中出現的一些新的且用傳統理論和方法不能解決或較難解決的動力學問題，研究和探索一些適用于新問題的理論和計算方法，拓展它的理論和應用領域。由于結構動態特性分析所涉及的領域非常廣泛，且利用它可做結構動態響應計算、結構動態特性分析、結構模態參數識別、結構無損探傷等多項工作，所以有著重要的學術地位。對它的理論和應用進行深入地研究和探索，有助于該理論的發展和完善，也有助于各應用領域更加有效地利用它解決他們所遇到的結構動力學問題。為培養該領域的高級研究和應用型人才做一些應有的貢獻。

 

 

振動與噪聲控制的主要特色是利用振動理論、聲學理論、噪聲測試技術及信號分析與處理的手段，分析、解決各類機械和工程及環境中存在的振動與噪聲控制問題，并且對它所涉及的理論和方法做探索性研究和改進。由于振動與噪聲廣泛存在于各類機械、結構工程及生活和工作環境中，嚴重影響機械設備和各類工程結構的使用壽命，影響人們正常的生活和工作環境及身心健康，所以振動與噪聲控制的研究有著重要的學術地位，對它的研究可以延長機械設備和各類工程結構的使用壽命，改善人們生活和工作的環境，有利于人們的身心健康。同時有助于該理論的發展和完善，從而培養該領域的高級研究和應用型人才。

 

 

2、工程結構的計算機輔助工程分析與仿真方向

 

 

計算機輔助工程分析（Computer-aidedEngineering;CAE），即用工程上分析的過程及計算方法來輔助設計人員作設計后的分析或進行同步設計。

 

 

CAE的技術種類很多，這其中包括有有限元法（FEM），邊界元法（BEM），有限差分法（FDM）等。每一種方法各有其應用的領域，而其中有限元法應用的領域最廣，現已應用于結構力學（包括線性與非線性）、結構動力學、熱力學、流體力學、電路學、電磁學等。而越來越多的發展，使得不同的領域相互結合，像流體力學與結構力學的結合等，這都使得CAE的發展越來越迅速，應用也越來越廣泛。

 

 

傳統的設計大多采用試誤法(TryandError),即以人的經驗做出初步的設計，再由此初步設計去做出原始模型，再做出成品；成品完成以后，便進行實驗以確保產品的可靠性。而對于土木工程來說，一般連原始模型也是不可能做到的，它要求工程完成后即是安全、可靠的。因此，設計前的各種分析就更顯得極為重要。此種方法費時、成本相當高。

 

 

若使用CAE，則在設計圖完成后即連接CAE，對產品或結構作各式各樣的分析，并且導入最優化設計(OptimizationDesign)，即可在短時間內完成產品或結構。

 

 

現今的民用建筑的高度不斷增高，建筑體型日趨復雜，建筑功能也更趨綜合化，其受力及其它因素的影響也越來越復雜。雖然建筑體型復雜化給建筑師提供了創造美的空間，卻給結構工程師的設計帶來了不便。CAE可以用多種的分析來保證建筑物的安全與合理性，它可以對高層建筑、體育場館、各種橋梁、基礎等體型復雜建筑的靜力、動力、模態、曲屈、線性和非線性等響應特征等進行仿真分析，并可以很好地反映這些建筑物及其基礎在各種復雜因素作用下的力學特征，為確保結構的安全、可靠提供了科學的依據。做完這些分析后，還可以使用最優化或參數確認（ParameterIdentification）對設計進行修改，并借鑒模型的修正(ModelModification)重做分析以得到最好的結構。對工程結構進行實驗測量（ExperimentalMeasurement）還可用來確認分析的誤差，同時可以建立分析的可靠度。

 

 

目前本學科只有白英教授主持的一項自治區自然基金項目。由于本學科2006年6月才批準設立，所以目前只招收1屆研究生。

 

 

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