线上访谈掠影
2020年10月21日下午17:30，由力学技术研究院开展的力学家访谈，在腾讯会议线上进行。本期访谈的嘉宾是大连理工大学教授、博士生导师郭旭教授。IMT研究生参加了本次访谈。
力学家访谈想法源于对力学家致敬，希望他们在“力学家访谈”中分享自己的学术成果、科研心得、新思想，以此增强学生的科研能力，迸发出激情。
本次访谈，学生主要以郭旭教授报告主题“拉压不同性质材料和结构的变分原理与力学分析”为采访重点。采访内容如下：
问：结构优化是力学科学与工程技术紧密结合的重要应用领域。随着近年来理论计算水平的提高与软硬件基础的发展，您能谈谈结构优化的发展前景与存在的挑战么。
答：
结构优化一直是工程师追求的目标，也是设计的应有之义。大家都想做多、快、好、省的设计，而不是蹩脚的设计。以往的优化，大多依靠天才设计师的灵光一现和聪明才智。随着计算力学以及计算机软硬件的不断发展，人们开始越来越渴望系统的结构优化设计理论与方法。应该说目前是结构优化的黄金时代，各行各业都在追求结构的优化设计、创新设计。越是高精尖的行业对结构优化的需求越强烈。面向未来，人类将更着眼于大型结构的精细优化设计、几乎零等待的实时优化设计、与人工智能相结合的智能优化设计、甚至计算机或者智能体自主开展的自动优化设计（也即“机器来设计机器”）。结构优化的明天可以说前景无限、大有可为。
问：实际的结构优化设计中，材料的弹性模量以及外荷载等优化参数往往具有相当程度的不确定性，对于这种不确定性我们应该如何考虑？
答：
实际优化设计中确实需要考虑各种不确定性的影响。不但弹性模量、外荷载有不确定性，甚至材料的本构关系等等也存在一定的不确定性，这时我们应该考虑结构的失效概率，最不利的结构响应乃至失效安全设计等。考虑不确定性的优化问题具有多层优化的列式，更具有挑战性，目前有很多学者在进行研究。
问：为解决现有隐式拓扑优化方法在进行超弹性结构拓扑优化设计时出现的问题，您提出了一种基于移动可变形孔洞的显式拓扑优化方法来进行承受大变形的超弹性结构设计，您能简单介绍一下这种新型结构设计方法和思路吗？
答：
简单来说，结构拓扑优化就是要寻求结构中孔洞的最优布局。我们提出的这套方法就是直接优化描述孔洞位置以及几何形状的参数，通过移动的孔洞在设计域上的移动、交叠以及覆盖等，借助优化算法找到它们最应该出现的位置。它的好处是设计变量少，便于处理各种几何相关约束以及与CAD系统无缝连接。在这个方法提出后，获得了同行的广泛认可，目前也有很多人在开展跟进研究。
问：您通过拓扑优化的方法研究了树叶叶脉中的黄金分割，成功揭示了叶脉独特的分布形式背后的力学原理，您能简单介绍下您是如何联想到这个问题的？
答：
自然界中存在的结构往往都被认为具有某种程度的优化特性，比如高华健教授就曾揭示过贝壳结构的优化特性。这个理念也是仿生优化研究的精髓。我们观察到自然界中树叶叶脉的形态和工程中使用的加筋板形态类似，因此联想到这里面应该存在结构优化的问题，在研究这个问题的过程中，发现了关于叶脉分布的一些很有意思的力学特性。
问：从计算力学到纳米力学、纳米仿生力学、生物力学等等，您是怎么看待这种学科的延申与交叉的，您能为我们力学的研究生提一些建议吗？
答：
力学无处不在，到处都有很有意思的力学问题，它等着我们去发现和研究。力学进一步的发展，一定要与其它学科开展深度交叉，这是学科发展的大趋势。对大家的寄语是希望大家一定要加强学习，打好基础。现在是知识爆炸的时代，只有具备了牢固的基础，才有可能学习和掌握更多的知识。如果大家将来有志于从事力学研究，就一定要踏踏实实打好基础，这样科学研究才能更有后劲儿，才能走得更长远。
采访人：李 蒙
采访稿：李 蒙
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