集成电路 用于微电子器件的集成电路是弹性力学应用的一个崭新领域。集成电路一般为层状结 构，各层性质不同。制造和使用过程中产生的温升会导致层间错配热应力，从而影响它的质 量和使用寿命。在集成电路的可靠性评价中，弹性力学举足轻重。事实上，还可以人为利用 错配应力来发展新器件。现代技术可以通过控制多层分子外延膜间的错配来调制电子能隙。 L.B.Freund出版的专著详细论述了这一领域。下一代微电子器件量子点的自组装行为也是 由弹性应力来控制的。 纳米科技 纳米技术带动了21世纪的工业发展。令人奇妙的是，建立在宏观连续介质的基础上的 弹性力学在纳米尺度竞也频频适用。文献中这类例子层出不穷。利用弹性共振，直径为几个 纳米的碳纳米管可以做成纳米秤，称量基因的重量。利用多壁碳纳米管的嵌套结构，郑泉水 构想了一种频率十亿赫兹的振荡器。俄罗斯科学家利用弹性错配，可以将薄膜卷成纳米导线， 里面是金属，外部是绝缘层。更多有趣的例子可以在即将出版的书“Interfacial and Nanoscale Failure”(W.Gerberich与杨卫(2003)中找到，有兴趣的读者可以参考。 生物与仿生 生物材料领域为弹性力学提供了广阔的天地。肌肉中各种横桥与可伸缩的肌节间的弹 性作用会产生力。朱棣文利用激光冷冻技术可以测量单分子弹性。仿生学中也有大量看似寻 常实则非凡的例子。竹节是高度各向异性的非均匀结构，轴向强度远大于径向，外层密度高 于内层，这种结构可以抵抗弯曲。蜻蜓的翅膀是一种复杂肋骨加强结构，自然选择的结果与 结构优化设计惊人的相似。 体育项目 弹性力学的发展引起了体育器材的改进。例如，蹦极是年轻人所喜欢的一项非常刺激 的体育运动，悬索一端系在人体上，另一端和跳台绑在一起，它的长度和弹性决定了这项运 动的刺激程度。有一道作业题与此有关，目的是让大家体会一下弹性的重要作用。在射箭运 动中，箭飞行的速度和远近取决于弓和弦的弹性。网球是一项非常流行的体育运动，在过去 十年有了长足的发展。在John McEnroe时代发球球速为每小时l00英里，现在力量型选手 的球速约为138英里每小时。球速的提高并非来自于选手力量的增强，而归结于球拍弹性行 为的改进以及对球拍与球的碰撞过程的透彻研究，这些研究都是利用有限元软件ABAQUS 对弹性大变形过程的分析完成的。在撑杆跳中，撑竿是由碳纤维增强复合材料制作的，它的 弹性决定了运动员的表现。 健身器材对人们的身体健康和肌肉健美非常重要。现代的健身器材己经从重量升举型 (基于刚体静力学)发展至柔性杆型（基于弹性力学）。其优越之处不言而喻：以逸静代替 了嘈杂：以精致代替了庞大：以多功能代替了单用途。体操运动依赖于弹性力学的另一方面。 利用基于力电耦合原理的应变片测量系统，可发现纠正运动员动作的措施。基于2008年“科 技奥运”的目标，目前正在我们系开展这类研究。集成电路 用于微电子器件的集成电路是弹性力学应用的一个崭新领域。集成电路一般为层状结 构，各层性质不同。制造和使用过程中产生的温升会导致层间错配热应力，从而影响它的质 量和使用寿命。在集成电路的可靠性评价中，弹性力学举足轻重。事实上，还可以人为利用 错配应力来发展新器件。现代技术可以通过控制多层分子外延膜间的错配来调制电子能隙。 L. B. Freund 出版的专著详细论述了这一领域。下一代微电子器件量子点的自组装行为也是 由弹性应力来控制的。 纳米科技 纳米技术带动了 21 世纪的工业发展。令人奇妙的是，建立在宏观连续介质的基础上的 弹性力学在纳米尺度竟也频频适用。文献中这类例子层出不穷。利用弹性共振，直径为几个 纳米的碳纳米管可以做成纳米秤，称量基因的重量。利用多壁碳纳米管的嵌套结构，郑泉水 构想了一种频率十亿赫兹的振荡器。俄罗斯科学家利用弹性错配，可以将薄膜卷成纳米导线， 里面是金属，外部是绝缘层。更多有趣的例子可以在即将出版的书“Interfacial and Nanoscale Failure”(W. Gerberich 与杨卫(2003))中找到，有兴趣的读者可以参考。 生物与仿生 生物材料领域为弹性力学提供了广阔的天地。肌肉中各种横桥与可伸缩的肌节间的弹 性作用会产生力。朱棣文利用激光冷冻技术可以测量单分子弹性。仿生学中也有大量看似寻 常实则非凡的例子。竹节是高度各向异性的非均匀结构，轴向强度远大于径向，外层密度高 于内层，这种结构可以抵抗弯曲。蜻蜓的翅膀是一种复杂肋骨加强结构，自然选择的结果与 结构优化设计惊人的相似。 体育项目 弹性力学的发展引起了体育器材的改进。例如，蹦极是年轻人所喜欢的一项非常刺激 的体育运动，悬索一端系在人体上，另一端和跳台绑在一起，它的长度和弹性决定了这项运 动的刺激程度。有一道作业题与此有关，目的是让大家体会一下弹性的重要作用。在射箭运 动中，箭飞行的速度和远近取决于弓和弦的弹性。网球是一项非常流行的体育运动，在过去 十年有了长足的发展。在 John McEnroe 时代发球球速为每小时 100 英里，现在力量型选手 的球速约为 138 英里每小时。球速的提高并非来自于选手力量的增强，而归结于球拍弹性行 为的改进以及对球拍与球的碰撞过程的透彻研究，这些研究都是利用有限元软件 ABAQUS 对弹性大变形过程的分析完成的。在撑杆跳中，撑竿是由碳纤维增强复合材料制作的，它的 弹性决定了运动员的表现。 健身器材对人们的身体健康和肌肉健美非常重要。现代的健身器材已经从重量升举型 （基于刚体静力学）发展至柔性杆型（基于弹性力学）。其优越之处不言而喻：以逸静代替 了嘈杂；以精致代替了庞大；以多功能代替了单用途。体操运动依赖于弹性力学的另一方面。 利用基于力电耦合原理的应变片测量系统，可发现纠正运动员动作的措施。基于 2008 年“科 技奥运”的目标，目前正在我们系开展这类研究。 9