从“力”出发 拓展新科技

　　随着科技发展，力学是支撑国家发展的一门重要学科，应用物理、数学、医学等方面的实际需求便是力学交叉融合创新的驱动力。而在进行计算生物力学科技创新的过程中，需要具备医学思维、工程思维和材料思维，因此深度的力学与多学科交叉创新是非常重要的。在力学与多学科交叉创新的趋势下，人们上下求索的精神被激发，江苏大学高级人才科研启动基金项目负责人许江平教授多年来致力于计算固体力学、计算生物力学的研究。

　　探索真知：不远万里科研路

　　许江平在华中科技大学读博期间开发专业的板料成形软件和压印成形仿真软件时，核心求解算法在大变形工程问题上遇到瓶颈。刚好新加坡南洋理工大学Sellakkutti Rajendran 教授在做这方面的基础研究工作，为了理想，许江平在毕业之后踏上了海外工作之旅。在海外求学的日子虽然漫长而辛苦，却也美好而充实。许江平为板料成形仿真软件注入新的血液，加入沙特阿卜杜拉国王科技大学针对超声波作用下的多孔介质变形机理及本构模型进行深入研究。为研究智能制造中CAD/CAE/CAM无缝集成关键技术，加入西班牙拉科鲁尼亚大学Hector Gomez课题组重点研究等几何法单片、多片体及自适应加密技术，同时在医工交叉领域肿瘤生长建模及仿真方面取得了重要进展。

　　许江平在从事的肿瘤生长以及血管再生的耦合建模与模拟方面的研究工作中，提出了多尺度的连续性的血管肿瘤生长模型，将描述肿瘤的连续性方程（组织尺度）和离散型的血管模型（细胞尺度）无缝耦合。该模型突破了计算生物尺度上的壁垒，成功地在人体组织尺度上展开肿瘤生长研究，通过对人体下结肠某片段病变组织进行仿真分析，研究了肿瘤细胞是如何一步步诱导血管生长，再侵入到黏膜层、黏膜下层、肌肉层以及淋巴和其他组织的，为揭示结肠癌在人体中的生长提供了理论指导。许江平通过模拟手段负调控类Delta腺体4的信号通路，减缓了肿瘤的生长，这与2016年Nature上发表的一篇文章实验结果吻合。该耦合模型得到了国际同行的高度认可，一致认为该血管再生模型可作为一种重要工具来研究肿瘤领域中复杂的生物突发行为。在多次国际会议上，该耦合模型也受到与会者的高度评价。Thomas J.R. Hughes （美国三院院士）评论该模型在大尺度的肿瘤生长仿真的道路上迈进了一大步。许江平创新性地提出血管期肿瘤生长模型，为大规模肿瘤仿真开辟了一条新思路。打破了细胞尺度与组织尺度难以统一的瓶颈问题，为大规模肿瘤生长预测提供保障，为实现大规模微观到宏观的生物系统进行仿真分析奠定了基础。许江平的研究成果多次在国际计算力学及生物力学大会上获得国际同行的认可和关注。

　　报国宏图：竭其所能做贡献

　　当前国际形势越来越严峻，以美国为首的西方国家对我国在关键技术方面实现打压和封锁，在智能制造工程软件的研发显得尤为重要。许江平所开发的混合无网格有限单元及多孔介质本构模型在国际顶级和权威期刊上发表多篇学术论文。其在研究大变形非局部问题方面具有较强的实用性，有望引入专业成形仿真软件。许江平主持开发的纪念币压印成形模拟软件COINFORM，广泛应用于中国印钞造币总公司旗下的各造币厂。该软件可预测纪念币等压印过程中的缺陷，如压不足、压过量，以及闪光线缺陷等。同时该软件可应用于普通纪念币生产以及其它压印锻压成形行业。对于厂家节约生产成本、降低制模周期等具有重要的现实指导意义。同时参与了国内首款模具行业领先软件-板料成形快速仿真软件FASTAMP的开发工作，采用超松弛迭代算法求解大型系数矩阵的求解，将该软件仿真求解速度提高了近2倍。开发的新型自适应加减密技术，充分考虑冲压件的几何特征，在求解精度保持不变的情形下，再次大幅度提高了求解器的运算速度，极大提升了我国自主研发专业工业软件地竞争力。许江平所采用的基于CAD底层NURBS多片等几何法具备超大规模工程问题的求解能力，可扩展当前国产专业成形软件，实现CAD/CAE/CAM的无缝集成，为实现国产软件的腾飞做出贡献。

　　2018年面对祖国科学发展人才的需要，许江平回国开始了科研执教生涯，许江平说：“相比于国外，在某些领域的研究落后了一些。但经过国内科研人员的努力工作以及不断的国际交流合作促使一些优秀科研人才回归，同时我们也要培养我们自己的优秀人才，搞自主教学、自主研发。”许江平为国内学生及留学生讲授《冲压工艺及模具设计》。学生了解冲压工艺及模具设计的具体流程，掌握典型零件的工艺及模具设计以及当前板料成形CAE专业软件在冲压工艺设计中的应用。扩展同学们的知识，让他们了解CAD/CAE/CAM集成制造系统的优势意义、目前所处的阶段、所遭遇的瓶颈问题。许江平拟开课《先进数值方法及其在机械工程中的应用》。让广大本科生了解当前有哪些先进数值方法，如有限元法、等几何法、物质点法、有限差分法等可用于机械工程领域，并掌握其基本理论，改变他们对传统机械制造认识的局限性。许江平以学业导师身份，将所带学生组织起来成立兴趣小组，定期科普前沿知识，并提供学习平台，以激发学习及科研兴趣。

　　在执教的同时，许江平从事大变形压印成形专业软件开发工作和等几何法的肿瘤生长模型在卵巢癌自适应疗法中研究。同时为降低计算量和防止网格畸变造成的停机问题，开发的物质点法压印成形仿真系统运算结果明显优于通用商用软件ANSYS的模拟结果。其基于等几何法的肿瘤生长模型在卵巢癌自适应疗法中研究，建立基于不同细胞种群动态生长的热动力学计算模型，制定基于肿瘤体积和耐药性细胞体积分数的给药方案，为化疗药物顺铂和靶向药物奥拉帕尼在卵巢癌适应疗法提供新策略。许江平已与学校附属医院及药学院的医生和研究人员组成研究小组，拟将仿真技术与动物实验结合来研究靶向药物剂量的自适应疗法的成效，为精准医疗及个体化医疗提供有力理论支撑。

　　作为计算固体力学、计算生物力学的科研中坚力量，许江平谈起自己出国的初衷，脸上带着微笑：“我当时抱着打破科研瓶颈的理想去新加坡研究，过去十几年都在这一领域工作。国内正在崛起的经济环境给我们的科研进步提供了广阔的平台与前景。”