研究领域

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  • 高华健课题组
    Current research in our group is focused on nanomechanics of engineering and biological systems. For engineering systems, we study deformation, diffusion, growth, grain boundaries, stress evolution and failure in thin films, nanocrystalline materials, novel structural and functional materials, and energy materials. For biomechanics and biological systems, we employ continuum mechanics, statistical mechanics and atomistic simulations to explore the ingenius mechanical principles from biological m
  • 魏宇杰课题组
    Wei’s group has long been dedicated to theoretical investigations on strength and fracture of solids. We have made systematic and innovative progress in solving stress fields for typical defects and cracks in solids, mechanisms of solid strength and plastic deformation, constitutive models, and battery service reliability.
  • 俞璟课题组
    Yu's group focuses on three key areas: Biomacromolecular Self-Assembly and Polymer Physicochemical Properties. Investigating the Mechanisms of Coacervate Formation and Precisely Regulating the Physicochemical Properties of the Coacervates. And molecular-Level Insights into Self-Assembly via Molecular Dynamics Simulations.
  • 张璇课题组
    Focusing on the global development of advanced manufacturing and new material, Zhang’s group has long been committed to the basic research of mechanical performance and application of novel micro-/nano structures and metamaterials, and micro-/nano additive manufacturing technology. Using experiments and theories of solid mechanics and materials science, combined with multi-scale numerical simulation and other methods, in accordance with the structure-manufacturing-performance-application relatio

新闻

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  • 力学与工程交叉研究院团队首次利用弹性失稳主动编程超材料断裂行为
    断裂是材料和工程结构最常见、也最难控制的失效方式之一。过去一百多年来，断裂力学的发展极大提升了人们对裂纹萌生与扩展规律的认识，但如何主动“编程”材料的断裂行为，仍然是该领域长期追求的重要目标。与断裂不同，失稳通常被视为另一种需要避免的结构失效模式。然而，近年来力学超材料领域的研究发现，弹性失稳不仅能够实现形状重构、快速致动等功能，还可能成为一种全新的力学设计工具。令人意想不到的是，断裂与失稳这两种传统上彼此独立的失效机制之间其实存在着深刻联系。清华大学力学与工程交叉研究院高华健院士团队基于力材料学（Mechanomaterials）范式，利用弹性失稳实现了对力学超材料断裂行为的主动编程与调控，从而在超材料体系中将断裂与失稳这两种长期独立的失效模式关联起来。 传统增韧策略主要分为两类：外禀增韧能够阻碍裂纹扩展，而内禀增韧则能同时提高材料抵抗裂纹萌生和扩展的能力。内禀增韧通常依赖于裂纹尖端附近非弹性区内的能量耗散。然而，在绝大多数工程材料中，非弹性变形高度局域于裂尖周围，通过改变材料成分来扩大非弹性区尺寸往往收效有限。为此，研究团队提出利用结构的弹性失稳来调控伪塑性超材料（pseudo
  • 力学与工程交叉研究院在裂纹尖端弹性场的威廉姆斯级数解方面取得进展
    弹性断裂力学的核心概念由裂纹尖端的威廉姆斯级数解（Williams solution）刻画：级数解的第一项表征了裂纹尖端的应力奇异性，催生了应力强度因子K的概念，其临界值定义了断裂韧性Kc这一材料常数。第二项表征了裂纹尖端的常应力项，它对裂纹尖端塑性区的大小以及裂纹的扩展方向具有直接影响，对疲劳裂纹的萌生与扩展具有重要意义。之后的高阶项表征了应力随裂纹尖端距离的变化规律，和第二项结合后，量化了K-场影响区的有效半径（传统断裂分析仅采用第一项表征应力场的裂纹尖端有效区域）。对于一般的偏折或分叉裂纹，威廉姆斯级数解的第二项甚至更高项的求解一直是个难题，没有通用的方案，更遑论显示表达。力学与工程交叉研究院研究团队通过求解一般裂纹的穆斯赫利什维利‌复势函数（Muskhelishvili complex potentials），进一步构建了从弹性场复势函数到威廉姆斯级数的一般求解方法，给出了威廉姆斯级数解的完整表达式（见公式一中直裂纹的显示表达）。这一裂纹尖端威廉姆斯级数解的完整表达不仅填补了教科书的空白，其中的第二项，也即常应力项或T-应力项，为多场耦合问题、裂纹尖端塑性区的大小、以及裂纹扩展
  • 清华大学力学与工程交叉研究院 2026年暑期体验营报名通知
    为帮助优秀本科生明晰学术志趣、沉浸体验科研氛围、深入了解清华大学力学与工程交叉研究院的学科特色及研究方向，拟定于2026年7月上旬举办2026年暑期体验营活动。本次体验营旨在为同学们搭建一个了解学科前沿、培养学术志趣、交流科研心得的平台，诚挚欢迎全国各高校优秀本科生踊跃报名，相聚清华园，共探力学与工程交叉领域的无限可能。一、体验营活动内容走进研究院，直观感受科研环境，了解学科前沿动态；自主选择感兴趣的研究方向，与名师面对面交流，激发学术志趣与探索热情；分享科研经历，拓展学术视野，交流学习心得，碰撞思维火花。二、报名参与条件全国各高校固体力学、生物力学、材料科学、化学等相关学科本科三年级学生（2023级）；本科前五学期学业成绩优异，专业基础扎实；对力学与工程交叉领域研究具有浓厚兴趣，具备较强的学习与探索能力，乐于参与学术交流；三、报名方式及时间请有意向参加本次暑期体验营的同学，于2026年6月20日17:00前，通过在线问卷（链接：https://wenjuan.tsinghua.edu.cn/s/UZBZJvead/#）填写报名信息并提交相关材料。四、报名后续安排因场地容量有限，报名截
  • 【Seminar】Javier LLorca - Experimental and Computational Analysis of the Effect of Grain Boundaries on Deformation and Fracture of Ti
    Prof. Javier LLorca is scientific director and founder of the IMDEA Materials Institute, where he leads the research group on Bio/Chemo/ Mechanics of Materials and professor at the Polytechnic University of Madrid.

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