魏宇杰

中国科学院力学研究所研究员，非线性力学国家重点实验室主任

魏宇杰，中国科学院力学研究所研究员，博士生导师，非线性力学国家重点实验室主任，中国科学院大学岗位教授，现代力学系主任。国家杰出青年基金获得者。

工作经历

2015 年 10 月 - ，非线性力学国家重点实验室,主任/研究员

2015 年 01 月 - ，中国科学院大学,现代力学系系主任

2014 年 07 月 - ，中国科学院大学,岗位教授

2016 年 12 月 - 2020 年 11 月，中国科学院力学研究所，副所长

2010 年 02 月 - 2015 年 09 月，非线性力学国家重点实验室，副主任/研究员

2010 年 02 月 - 2015 年 02 月，中国科学院力学研究所，百人计划/研究员

2013 年 08 月 - 2015 年 10 月，中国科学院力学研究所，所长助理

2014 年 02 月 - 2014 年 05 月，美国佐治亚理工学院，访问教授

2011 年 09 月 - 2012 年 05 月，美国科罗拉多大学伯德分校，访问教授

2009 年 01 月 - 2010 年 01 月，美国阿拉巴马大学航空系，助理教授

2000 年 09 月 - 2001 年 08 月，中国科学院数学与系统科学研究院，助理研究员

学习经历

2006 年 03 月 - 2008 年 12 月，布朗大学，博士后，合作导师高华健教授（美国科学院、工程院、艺术与科学院、中国科学院（外籍）、德国科学院院士）

2001 年 09 月 - 2006 年 03 月，麻省理工学院，机械工程系，博士，导师 Lallit Anand 教授（美国工程院院士）

1997 年 09 月 - 2000 年 08 月，中国科学院力学研究所，硕士，导师白以龙研究员（中国科学院院士）

1993 年 09 月 - 1997 年 08 月，北京大学，力学系，学士

研究方向

固体强度与破坏理论，微结构计算力学，晶体材料的变形机理及本构模型，非晶材料中的蠕变，电池材料的力热化耦合问题，工程结构服役可靠性等。

学术贡献

长期从事固体强度与破坏的理论研究，在固体典型缺陷与裂纹的应力场求解、固体强度与塑性变形机理、本构模型等方面取得了系统性和创新性的成果：给出了二维层状晶体材料典型5-7环缺陷的应力场，为层状晶体材料的力学分析提供了基本方法；在典型界面结构的变形与金属材料强韧性关联方面做出了一批奠基性工作，实验实现了孪晶界面的梯度调控，在不降低孪晶钢韧性的前提下，显著增强其强度；解决了断裂力学中的两个难点问题，给出了裂纹沿任意方向扩展的应变能释放率的理论表达式，给出了任意几何尺寸的偏折裂纹尖端应力，该成果为裂纹扩展、裂纹偏折、以及裂纹网络形成机制提供了理论基础和分析工具。这些工作推动了固体力学强度与断裂这两个子领域的发展。已发表SCI论文120篇，SCI他引7000余次。出版专著《固体工程科学——工程材料的应用力学理论与实践》1部。主要的学术贡献如下：

一、给出了二维晶体材料5-7环缺陷的应力场的理论表达式及其对强度的影响（2012年-）

开创性地给出了描述二维层状材料中典型5-7环晶体缺陷应力场的理论表达式，并针对多晶石墨烯中晶界由5-7环构成的特点，给出了晶界角度与石墨烯强度的理论关系，发展理论方法，准确地给出了石墨烯的高斯弯曲刚度系数。这些科学问题的提出与解决促进了固体力学和交叉学科的发展，为二维材料的实际应用提供了力学理论基础。

二、在典型界面结构的变形与金属材料强韧性关联方面做出了一批奠基性工作（2010年-）

揭示了界面位错的超声速运动现象，孪晶变形的强韧化机制，和孪晶材料中晶粒尺寸与强度之间的新标度律；实验实现了孪晶界面的梯度调控，并依据该发现实现了高强韧性的孪晶钢。在葛庭遂先生实验所发现的晶界内耗峰基础上，发现了基于晶界滑移与扩散变形机制共同作用下的新弛豫峰，同时给出了弛豫峰发生的临界频率与晶粒尺寸d之间的幂律关系。

三、解决了断裂力学中的两个难点问题，得到了偏折裂纹尖端应力场理论解（2016年-）

基于能释放率最小化原理，给出了裂纹沿任意方向扩展的应变能释放率的理论表达式，并得到了裂缝转向扩展条件的理论解。突破传统摄动法仅能处理微小偏折裂纹的限制，通过利用Schwartz-Christoffel变换和Muskhelishvili复势方法，求解获得了任意几何特征下偏折裂纹尖端的应力场，建立了偏折裂纹尖端应力场弹性解的通用求解方案，为广泛存在的裂纹偏转现象和裂纹网络的形成机制提供了断裂力学理论基础。

四、提出二次电池寿命与充放电倍率之间的C-N准则（2018年-）

商用锂电池的循环寿命的有效预测是电池管理系统的核心目标。通过商业锂电池不同快充倍率下循环寿命的实验结果，发现并提出了锂电池等效快充倍率c与循环寿命N之间的标度律关系，c=c0Nb（也即c-N准则），其中c0表示电极材料极限充电倍率，b是与电池材料相关的常数。这一c-N准则，类似于固体材料疲劳中所周知的S-N曲线，适用于不同类型的商业锂电池，并通过广泛的文献实验数据获得了验证。这一工作为锂电池循环寿命预测、健康管理和锂电池的优化提供了力学原理。

科研项目

主持中科院B类先导专项“超常环境下系统力学问题”、国家重点研发计划“高速列车延寿优化高性能数值模拟软件及应用”、国家杰出青年基金、中组部人才项目、中科院百人计划等项目的研究。作为核心骨干参与基金委“非线性力学的多尺度问题研究”基础科学中心、国家重点研发计划“磁浮交通系统关键技术”、科技部创新人才推进计划重点领域创新团队“轨道交通装备结构可靠性创新团队”等项目的研究。

所获奖励

中国科学院优秀导师奖（2020, 2019, 2013）、中国侨界贡献奖（2018）、科技部创新推进计划中青年科技创新领军人才（2016）、国家杰出青年基金（2014）、中国力学学会青年科技奖（2013）、中国科学院百人计划（2010）。

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