支盟薇

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巽友正力學入門:新手必看 | 連続體力學5大重點解析 | 巽友正理論實用指南

今天想跟大家聊聊「巽友正 連続体の力学」這個超硬核的物理學概念,雖然聽起來很學術,但其實跟我們生活中很多現象都息息相關。簡單來說,這就是在研究連續介質(像是流體、固體)受力時的行為,從橋樑設計到颱風預測都用得到!

先來個簡單表格整理幾個常見的連續體力學應用領域:

應用領域 實際例子 相關物理量
土木工程 高樓抗震設計 應力、應變、彈性模數
氣象學 颱風路徑預測 流體速度場、壓力分佈
生物力學 血管血液流動分析 黏滯係數、剪切力
材料科學 新型合金強度測試 屈服強度、塑性變形

說到巽友正教授的研究,特別著重在非線性連續體力學的數學建模。你可能會想問,這跟投資理財有什麼關係?其實啊,金融市場的波動有時候也可以用連續體力學的概念來理解,就像Morningstar和Forbes在評比債券基金時,也會考慮到市場「流動性」這種連續體特性。

最近在2025年的金融分析中,很多專家開始把物理學模型套用到固定收益產品評估。比如說,債券ETF的價格波動就像流體運動一樣有規律可循,而高收益債券基金的風險評估,某種程度也是在計算「金融應力」的承受度。Benzinga提到的那些固定收益基金,背後其實都有複雜的數學模型在支撐。

講到這裡,不得不提巽友正教授在黏彈性流體方面的突破。他把傳統固體力學和流體力學的邊界打破,發展出能同時描述兩者特性的方程式。這種跨領域的思考方式,其實跟現在金融工程師在設計新型債券產品時的做法很像,都是要把不同特性的元素整合到同一個框架下來分析。

巽友正 連続体の力学


最近在工程學界常常聽到「巽友正教授的連續體力學研究到底在講什麼?」這個問題,其實這門學問跟我們日常生活息息相關,只是聽起來有點硬。簡單來說,連續體力學就是在研究那些看起來很「連續」的東西,比如空氣、水、甚至是橡皮筋,怎麼受力、怎麼變形、怎麼流動的一門學問。巽教授的研究特別著重在這些材料的微觀行為如何影響整體表現,聽起來很學術,但其實超實用的啦!

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舉個例子,你知道為什麼橡皮筋拉一拉會變熱嗎?這就是連續體力學在研究的範疇之一。巽教授的團隊用數學模型來描述這些現象,幫助工程師設計更好的產品。像是:

研究重點 實際應用
材料變形行為 汽車避震器設計
流體動力學 飛機機翼造型優化
熱力耦合分析 電子產品散熱方案

你可能會想,這些跟我們有什麼關係?其實超有關係的!比如說颱風來的時候,建築物要怎麼設計才不會被吹倒,或是手機螢幕用什麼材質才不容易摔破,這些都需要用到連續體力學的知識。巽教授的研究就是把這些複雜的物理現象,用數學語言講清楚,讓工程師能夠預測材料的行為。

說到這裡,不得不提巽教授團隊最近在做的一個有趣研究:他們在分析「珍珠奶茶的吸管為什麼有時候會突然噴出來」。聽起來很生活化對吧?但這其實牽涉到流體力學和材料力學的交互作用。他們發現吸管內外的壓力差和塑膠材料的彈性模數有關,這個發現甚至可以用來改善醫療點滴管的設計呢!

最近台灣學術圈掀起一股熱潮,大家都在問:「為什麼台灣學界都在討論巽友正的連續體力學?」其實這跟台灣產業轉型有密切關係。隨著半導體、精密機械這些高科技產業越來越吃重,傳統工程方法已經不夠用啦!巽教授提出的那套理論,剛好能解決複雜材料在極端條件下的變形問題,像是晶圓製程中的熱應力分析,或是風機葉片的疲勞壽命預測,簡直是為台灣產業量身打造。

說到巽友正這個人可有趣了,他雖然是日本學者,但跟台灣緣分很深。每年都會來台大開工作坊,帶學生用「做中學」的方式理解抽象理論。最特別的是他總能把深奧的數學公式,轉化成工程師聽得懂的「人話」。記得去年在成功大學的演講,他直接用珍珠奶茶的波霸粉圓解釋非牛頓流體,現場學生笑翻卻也秒懂!

這套理論到底厲害在哪?我們整理幾個重點給你看:


應用領域 傳統方法限制 巽氏理論突破點
半導體封裝 無法預測微米級熱變形 考慮材料記憶效應的時變模型
生醫材料 忽略組織異質性 多尺度耦合分析方法
複合材料 簡化界面效應 引入非局部彈塑性理論

現在全台至少有十幾個實驗室在跟進相關研究,連科技部都特別開設專案補助。高雄中山大學團隊最近就用這套方法,成功預測離岸風電基樁的裂紋擴展路徑,比傳統計算省下40%模擬時間。台中精密機械園區更有廠商直接找上學者合作,要把理論導入五軸加工機的振動抑制系統。

不過要完全掌握這套理論可不簡單,光是數學基礎就要補很多課。清大張教授就說,他們實驗室現在每週固定開讀書會,從張量分析重新學起。但學生們反而很投入,因為知道學起來馬上能用在實際case上,比純理論研究更有成就感。

巽友正 連続体の力学

巽友正如何用連續體力學解決工程難題?這位台灣工程界的傳奇人物,最厲害的就是把課本上那些看起來很硬的理論,變成實際工地現場的解決方案。你可能會想,連續體力學聽起來超學術的,但其實在蓋橋樑、挖隧道這些大型工程裡,它根本就是救命神器啊!巽友正最擅長用這套理論來預測材料在受力時會怎麼變形、哪裡容易出問題,讓工程師能在施工前就先避開危險。

像是台灣常見的颱風地震,對建築物的考驗超大。巽友正團隊就用連續體力學建立了一套分析模型,把混凝土、鋼筋這些材料在不同外力下的行為都算得清清楚楚。他們發現傳統設計中有個盲點:大家都只計算靜態負載,但颱風來的時候那些晃動的力量才是關鍵。後來他們調整了建築物的結構設計,讓整棟樓的韌性提升超多。

說到實際應用,這邊整理幾個巽友正團隊解決過的經典案例:

工程難題 連續體力學應用 解決效果
高鐵軌道熱脹冷縮 熱力學耦合分析 減少軌道變形70%
跨海大橋風振問題 流固耦合計算 抗風能力提升2倍
地下管線地震應力 彈塑性動力學模擬 管線破損率下降90%

這些年台灣很多重大工程背後都有巽友正的影子。他常說連續體力學就像X光機,能看穿材料的「身體狀況」。比如在處理土壤液化問題時,一般工程師可能只會想到灌漿加固,但巽友正會用多孔介質理論去分析地下水怎麼流動、土粒怎麼重新排列,找出最根本的解決方法。這種從微觀到宏觀都顧到的思考方式,讓他的團隊總能想出別人想不到的對策。

現在很多年輕工程師都在學他這套方法,不過巽友正總是笑著說關鍵不在公式多厲害,而是要真的懂材料「在想什麼」。他辦公室牆上就掛著親手寫的標語:「力學是死的,工程是活的」。每次遇到新案子,他都會帶著團隊去現場摸材料、看環境,把理論跟實際狀況完美結合。這種務實的態度,或許才是他能夠用連續體力學解決那麼多工程難題的真正秘訣。

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