我国力学工作者的几项重大成果
已有 399 次阅读 2011-10-14 15:19 |系统分类:人物纪事|关键词:xml office center 工作者 style
    我国关于近代应用力学的研究大约始于四五十年代，其中力学事业的奠基人公认为有四个：钱学森、周培源、钱伟长和郭永怀。其中钱学森被认为是中国的“航天之父”、“火箭之父”；周培源以研究广义相对论而出名；钱伟长被打成右派，只是到晚年才担任政协副主席而名声日隆；郭永怀实际上是二机部第二研究院（研究的）副院长，在1968年执行公务时飞机失事而牺牲（其动人事迹已被拍成电影）。这四个人都是加州理工学院的校友，都继承了哥廷根学派应用力学的传统。实际上，加州理工学院是一所规模很小的学校，一直提倡精英教育。她的中国校友还有很多，例如郑哲敏、庄逢甘、谈家桢、赵忠尧、胡宁、孟昭英、唐有祺、白春礼等。
公众对于这些人的学术了解都很肤浅，殊不知他们都是应用力学的大师，而他们所取得的那些成绩只不过是其所学力学知识的外在表现而已。他们已经掌握了力学的精髓，不把力学作为一门具体的学科，而是作为方法论，故而他们能有更多的发明创新。力学的逻辑严密性，
以及能够从工程实际和实验现象里面提炼模型的能力，对创建交叉学科具有非常重要的意义。例如钱学森提出的工程控制论、物理力学、系统工程，钱伟长研究的燃料电池、中文信息处理，郭永怀提出的化学流体力学等，都是基于力学方法论的新概念和新学科。有鉴于此，本文仅选取了我国力学家的几项重要学术成绩以评述，而这也仅仅是力学工作者所取得成果的一部分。
“勰中国三钱”中的两钱，钱学森和钱伟长都是搞力学研究的。钱学森回国之后担任了火箭与航天领域的领导，是一位科学帅才。他能够领导这么大的系统工程，其基础就是应用力学。他在力学上的主要贡献有： （1）采用非线性理论研究了飞机金属薄壳结构非线性屈曲；（2）研究火箭发动机的热力学问题，提出并实现了火箭助推起飞装置（ＪＡＴＯ），提出了火箭旅客飞机、核火箭、行星际飞行、天地往返运输系统等概念；（3）创建了《工程控制论》，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象；（4）提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法；（5） 卡门-钱近似公式，即飞机速度接近声速时，空气的可压缩性对机翼和机身的升力有多大影响。
钱伟长的力学贡献主要有：（1）弹性薄板的内禀理论一文中，提出的扁壳的非线性方程组被称为钱伟长方程；2）广义变分原理的拉格朗日乘子算法，该工作1964年投稿被拒，结果被日本鹫津久一郎抢先发表；（3）运用摄动法求解薄板的大挠度方程，被称为钱伟长方法；（4）流体力学的变分原理（5）圆柱体的扭转，是弹性力学方面的经典成果；（6）圆环壳的一般解；（7）研究穿甲力学，目的是为了研究当时珍宝岛打仗时候坦克的穿甲问题。
胡海昌，是钱伟长早年的研究生和助手，主要贡献在于广义变分原理。这个原理已经是弹性力学教材必讲的一章，被称为“胡海昌-鹫津久一郎变分原理”。以中国人名命名的定理，目前尚不多见。
周培源，湍流计算模式的奠基人，曾追随爱因斯坦和海森堡学习相对论。她奠定了湍流模式理论的基础，在国际上形成了一个流派，对推动流体力学研究产生了巨大影响。“在湍流领域，他被认为是计算机模式之父”、“在这一代人中，在流体力学中至少有来自四个不同国家的四位巨人，他们以自己的方法在国内和国外造成很大的影响，既是由于他们对流体力学的贡献，也由于他们提供的智力和领导，在每一个国家，那些非凡的后继者在流体力学
中的出的工作者都可以追踪为这些巨人的学术继承人。我所说的四位巨人是：美国的冯卡门，前苏联的柯尔莫哥洛夫，英国的泰勒，和中国的周培源。”（湍流专家Lumley语）。
郭永怀，发现了上临界马赫数，发展了奇异摄动理论中的变形坐标法，即国际上公认的PLK（Poincare-Lighthill-Kuo）方法。他倡导了我国的高超声速流、电磁流体力学、爆炸力学的研究。
钱令希，专长于结构力学和计算力学。1950年，发表论文《余能理论》，开创了我国力学工作者对变分原理的研究。70年代，提倡结构优化理论和计算力学，已被广泛地运用到土木建筑、桥梁、造船、航天、机械制造等多个领域。60年代初，研究核潜艇研究壳体的强度、开孔和稳定问题。70年代，牵头承担了我国第一个现代化的原油输出港——大连新港主体工程的设计任务，提出了“百米跨度空腹桁架全焊接钢栈桥”的方案。
张维是双院士，提倡力学与工程实际相结合。他首次求得了薄壁圆环壳的渐进解，求得了比较完整的承受任意荷载环壳、弯管的精确解，同时进行圆环壳几何非线性、屈曲及后屈曲特性的研究，并注重对环壳在弹性元件、转子设计以及波纹管膨胀节的应用，提倡在我国推广轻型薄壳结构和普及壳体理论。
郑哲敏，双院士，应用力学专家。在爆炸力学方面，提出了流体弹塑性模型，先后解决了穿甲和破甲相似律、破甲机理、穿甲简化理论和射流稳定性等一系列问题。对煤和瓦斯突出进行了力学分析。对金属断裂机制和绝热剪切带的形成和演化都提出了新的模型和理论
黄克智，与其研究生高玉臣一起提出了“高黄解”，解决了幂硬化材料的裂纹扩展问题，进行过压力容器和管板换热器的力学分析，塑性力学和微纳米力学的研究。
俞茂宏，提出了双剪切理论和统一强度理论，已被广泛应用于工程力学、材料力学、塑性力学、土力学、岩石力学、金属力学、岩土塑性力学以及土木工程、水利工程、岩土工程、机械、军工等工程问题的研究。
钟万勰，提出了弹性力学求解的新对偶体系、精细积分法、参变量变分原理、结构力学与最优控制的模拟关系、极限分析等。
白以龙，建立了热塑剪切模型方程及变形局部化演化的一系列新结论，被国际一些著名实验室证实和文献引用，称为“白模型”，“白判据”。在材料的跨尺度破坏等力学问题方面有所建树。
王仁，塑性力学的滑移线理论，冲击载荷下结构的塑性动力响应和动态屈曲问题，计算了丢球构造应力场，对地震应力场进行模拟和地震危险区进行预测，将断裂力学应用于岩石破坏机理。