辩证思想在土木中的应用.pdfVIP

第六届全国力学史与方法论学术研讨会论文，2013.8 ，宁夏银川 土木工程学科中的辩证哲学思想 刘德稳 周福霖 谭平 广州大学 教育部工程抗震减震与结构安全重点实验 广东广州 510405 摘 要: 从哲学角度对土木工程学科进行了思考，从知识体系和科学方法两个角度，阐述了几个辩证思想在土木工 程学科中的应用，如特殊与一般、有限与无限，整体与部分、刚与柔、强与弱等，对教学和学习提出了一 些建议。分析表明，从辩证哲学角度看待土木工程学科，能够拓延土木工程师生的思想视野，增加对土木 工程学科的审美感，增强工科与其他学科的联系，促进土木工程学的创新性发展。应在土木工程学科中对 辩证哲学思想给予加强重视。 关键词: 辩证思想；哲学；土木工程学科；科学方法 1引言 我国著名的科学家钱学森是把一个学科类别分为四个层次：最高的一个层次是哲学层 次，第二层是科学层次，第三层是技术层次，最后一层是具体的应用层次。国外工科博士 获得的学位取名Ph.D ，意为哲学博士，旨在说明一个未来的工程师应该具有哲学的思想智 [1] 慧，把事物上升到哲学高度，从哲学角度来思考问题，对学习和研究工作都不无裨益 。 本文将辩证哲学思想引入到工科中，探讨了辩证思想在土木工程中的应用。 2 辩证哲学思想在土木工程学科中的体现 2.1特殊与一般 从空间上看，物质以固体、流体(液体、气体等)存在于空间，就土木工程所触及的领 域，多为二维或者三维问题，以建筑工程方向为例，本科阶段主要学习的材料力学、结构 力学更多解决的是二维杆件问题，当本科生供职于建筑设计院遇到诸如剪力墙这种用二维 杆件不好表达的构件时，就会感到陌生，故在研究生阶段学习弹塑性力学能够使得知识层 [2] 面从二维拓展到三维，大部分弹塑性力学教材 也遵循先讲解平面二维问题再解决空间三 维问题的思路开展，由于空间维数变成了三维，通过弹塑性力学建立的方程就有了两个方 向或三个方向的平衡关系, 作者简介：刘德稳，男，（1983— ），讲师，博士研究生，国家一级结构工程师，从事结构工程防震减灾方向研究。email ：civil_liudewen@ 体现在数学方程上就是常微分方程变成了偏微分方程(组) 。一般来说空间维数越多，问题 越复杂，从空间角度对工程问题进行适当的简化，也是学生应该具有的一种重要能力，如 建筑工程方向本科毕业设计常将规则三维空间结构简化成二维平面结构来分析。由此可以 看出, 二维平面只是空间的一个特例，我们的学习遵循从特殊到一般的规律，特殊的问题比较具 体，一般的问题比较抽象。在学习过程中不能仅仅从特殊的角度来考虑问题，应该具有一 般的角度。 [3] 从时间上看，本科阶段所学的大部分是静力问题，少部分动力问题 ，到了研究生阶 段开始接触大量动力问题。静止是相对的，运动是绝对的，静力问题是动力问题的特例， 由此看来这里的学习也符合从特殊到一般的规律。体现在物理方程上就是动力问题比静力 问题多了惯性力和阻尼等，体现在数学方程上就是动力问题比静力问题多了对时间的求导 ，例如学生在本科接触动力时程分析就较少，但到了研究生阶段可能用的多了些，这个时 候就需要具有“时间思想”的概念。又如对于规则低矮的房屋，大部分学生都会运用抗震 规范的反应谱法和底部剪力法进行计算地震作用，但这仅仅是将动力作用近似于静力作用 来计算，学生若想真正把握结构在地震作用下的性能还需要结构动力方面的知识，因此结 构动力学这门课的地位就凸现出来。另外，结构本身也会随着外部激励的不同而表现出线 形和非线性的性质，事实上，非线性是绝对的，线性也只是非线性的特殊。同时，动力学 中除了确定性的时程分析外，还有随机振动分析，严格来讲所有振动都是随机的，只不过 通过简化或者略去非确定性因素后才看作成了确定性分析，因此确定性分析只是随机振动 分析的一个特例，从这个角度看随机振动就不显得