在拉伸时的非线性形变、应力松弛,属于‘各向异性连续介质’的范畴。在我们航天人的眼里,这叫柔性多体动力学。”
菲娜拿着笔的手微微一顿,一个全新的名词出现了,“柔性多体?”
“对。就像卫星在轨道上展开那十几米长的太阳能帆板一样,帆板本身在运动中会抖动、变形。这不能只用常微分方程算,必须引入偏微分方程和有限元方法。”苏维远在电话那头耐心地引导,“所以,你把偏微分方程划掉可不行。”
菲娜拿笔在偏微分方程上重新画了一个大大的圈,“我明白了,爸爸。那我要从哪开始呢?”
“emmmm……我一会把书单发送到你邮箱里。你先从《微分方程》、《线性代数及其应用》、《经典力学的数学方法》、《连续介质力学导论》看起。”苏维远温和地鼓励道,“你可以先做‘纸上建模’,学着去简化系统,推公式、讨论边界条件。如果最后的建模是一百公里,那这九十九公里的‘纸上建模’,一张纸、一支笔就够了。”
“另外,”这位百忙之中还关心女儿择校的父亲,顺便给出了跨学科的择校建议,“米兰理工大学前几年刚开设了生物医学工程专业。我看了他们的路线,是用固体力学和计算机仿真去模拟人体组织。他们的生物力学实验室在欧洲很有名,你可以关注一下。”
“嗯,我会去查的。爸爸,你在巴西要注意身体哦,别太熬夜了。爱你。”菲娜点点头,内心有点感动,语气软软的乖巧嘱咐道。
“放心吧,爸爸会注意身体的,你在米兰也要好好休息哦。爸爸也爱你,宝贝。”
挂断电话后,菲娜握着手机坐了一会儿。感觉胸口正在热血沸腾,她好像被父亲推开了一扇通往全新世界的大门。
她没有立刻休息,而是拿出草稿纸,试着按照爸爸提供的思路,把膝关节简化成一个最简单的模型。
她很快写出了刚体运动学的方程——这部分她熟悉,icm竞赛时处理过类似的机构优化问题。坐标变换、旋转矩阵、欧拉角……
但问题出在韧带上。
真实的韧带不是线弹性体。它在低应变时表现出非线性硬化,在生理载荷范围内有应力松弛和蠕变,而且它的力学响应还依赖于加载速率——慢拉和快拉,完全是两种行为。
草稿纸上很快写满了公式。
刚体运动学部分算得很顺利。但一到韧带受力分析,她就卡住了——卡在那些她以为自己懂了、实际上远不够用的数学工具上。
凌晨时分,她盯着面前散落一地的草稿纸,沉默了很久。
纸上,刚体运动学的推导干净利落。但从那里开始,笔迹变得越来越犹豫,越来越零散。半途而废的受力分析、被红笔划掉的错误假设、还有用问号标注的“本构方程需要查文献”、“约束条件不确定”、“这里可能需要引入罚函数”等种种疑问。
她想要的东西是清晰明了的,但她目前的能力还不能支撑她做出足够的成果。
菲娜把笔放下,靠回椅背,闭上眼睛,摸着脖子上的星星吊坠,慢慢平复内心的焦虑。
她告诉自己不要着急。
好在,虽然前路漫漫,但是已经走在正确的道路上了。