我国力学工作者的几项重大成果

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 02:12:16
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    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(研究原子弹的)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。

“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色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。
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    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(研究原子弹的)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。

“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色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。
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so...其实现在PKU工学院力学系,在周老之后,现在的老师也有是加州理工出来的,也有不少毕业生留学加州理工的...冷战结束后,造成全球传统力学研究的大萎缩,研究交叉科学和计算力学、非线性力学等更多一些了哈
多多益善!
貌似好多都是偶们学校的~
liii007 发表于 2011-10-14 21:49
so...其实现在PKU工学院力学系,在周老之后,现在的老师也有是加州理工出来的,也有不少毕业生留学加 ...
国内的话,风水轮流转回来已经大概有5年了
感觉研究材料的跟做力学的不分家啊
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在他头上,因为是他“首先提出来的?。
力学和很多学科相关,国内院校,大连理工大学力学系算是首屈一指的了。
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
钱老在上世纪40年代,就已经成为和其恩师冯·卡门并驾齐驱的航空航天领域内最为杰出的代表人物,成为二十世纪众多学科领域的科学群星中,极少数的巨星之一 。

为了他的信仰,他宁愿放弃作为科学家最基本的权利-----科学研究的权利。正是由于长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导,他必须给做具体研究工作的科学家提供“概念”,提供研究方向,而无暇去做其他科学家可以做的事情。

希望后来的人不要依据一些不真实也不客观的垃圾网文,就非议其实我们并不了解的那些公认的杰出科学家。

至于钱老晚年对于生命科学的论述,呵呵,真相总会大白。

最后,贴一个很老的故事,希望对你能有所启迪:

一家大公司的一台大型电机发生了故障,维修人员费尽九牛二虎之力,仍然无法排除。无奈,老总请来了一位电机专家。专家到后,绕着电机转了二圈,仔细倾听电机发出的声音,最后在机壳上一个部位划了一道线,并让人打开机壳,在这道线下换了一组线圈,故障很快被排除了。

  前后不到半小时,专家开价,收费却要一万美元。

  公司老总要求专家说说收费的依据,专家答道:“用粉笔划一道线,收费只要1美元,而知道在哪里划这道线,要收费9999美元”。一道线收费一万美金,对专家的高收费,客户最后无话可说。
有没有搞反重力的大神{:soso_e113:}
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
钱学森的本事在于他能指导整个科学体系的走向,让我们的科技始终走在世界的前沿,而其他科学家能做到的,只是在某一个方向上取得进步。如果没有钱学森,我们很多方面可能一团糟,如今的日本,高科技技术很多,但主导科技进程的定位导向却不足,导致尖端科技上的混乱,这就因为他们没有钱学森这样的人物。美国最强大的地方,就是拥有一批这种顶尖的科技带头人,我们如今缺的也是这个,如果有几十个科技带头人,经过几十年的努力,超越美国不在话下。
力学这东西,越学越觉得广阔的没个边,呵呵。
superdirex 发表于 2011-10-15 22:24
力学和很多学科相关,国内院校,大连理工大学力学系算是首屈一指的了。
吐槽无力
不用吐槽了,虽然不习惯扯入无聊的排名争吵,不过这点还是可以确认的。
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
探索如同大海捞针,挖坑的虽然没找到针,但他却把针锁定在一块很小的区域,你说他的功劳大不大?
钱学森的地位在国内无人能比,这样的学术权威能够让领导人放心决策投资方向。
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
癞蛤蟆打喷嚏,好大的口气啊,希望你以后能成为中国的什么学问之父,千万不要做牛皮之父就好。
上面的你太瞧得起人了
热血神猪 发表于 2011-10-16 09:49
吐槽无力
大工的力学,还是不能小瞧的,有钱令希老先生在那罩着呢。
另外,从钱伟长老先生去了上海之后,上海大学力学研究所也逐渐成为力学研究的一个重要基地。

钱伟长老先生文革结束之后,差点到华中工学院当校长,当时候的校长朱九思很热心地操办这个事,钱老先生本人也很乐意,可惜最终没能办成。


山中无老虎 发表于 2011-10-16 17:14
大工的力学,还是不能小瞧的,有钱令希老先生在那罩着呢。
另外,从钱伟长老先生去了上海之后,上海大学 ...


如何能当上首屈一指这个词?
首屈一指可是老大的意思
山中无老虎 发表于 2011-10-16 17:14
大工的力学,还是不能小瞧的,有钱令希老先生在那罩着呢。
另外,从钱伟长老先生去了上海之后,上海大学 ...


如何能当上首屈一指这个词?
首屈一指可是老大的意思

superdirex 发表于 2011-10-16 09:52
不用吐槽了,虽然不习惯扯入无聊的排名争吵,不过这点还是可以确认的。


“首屈一指”啊,这个词真的很那啥
先说自己是老大,然后又说不想陷入无聊的排名。您逻辑很强大。
superdirex 发表于 2011-10-16 09:52
不用吐槽了,虽然不习惯扯入无聊的排名争吵,不过这点还是可以确认的。


“首屈一指”啊,这个词真的很那啥
先说自己是老大,然后又说不想陷入无聊的排名。您逻辑很强大。
superdirex 发表于 2011-10-16 09:52
不用吐槽了,虽然不习惯扯入无聊的排名争吵,不过这点还是可以确认的。
“首屈一指”啊,这个词真的很那啥
先说自己是老大,然后又说不想陷入无聊的排名。您逻辑很强大。
热血神猪 发表于 2011-10-16 19:11
如何能当上首屈一指这个词
首屈一指这个词用得确实有点过了
当今学科细化,一个力学细化成那么多的小学科方向
稍微偏一点方向可以说是隔行如隔山,国内的高校和科研单位,就个体来说,单在某个小方向上首屈一指还可以(因为某些小方向,说不定全国就那一家,就那么几个人在研究,他不想首屈一指都不行),如果说在力学这个大帽子下首屈一指,确实有点太托大了


楼上上的竟然是USTC的校友,按照时间算,在USTC的时候,估计你还没出生,呵呵。
首屈一指,就学科总体而言,大工力学系是当得的,当年也因为这个才远赴大连过了几年。
钱令希老先生不愧一代宗师,治学、为人都是我等楷模。

楼上上的竟然是USTC的校友,按照时间算,在USTC的时候,估计你还没出生,呵呵。
首屈一指,就学科总体而言,大工力学系是当得的,当年也因为这个才远赴大连过了几年。
钱令希老先生不愧一代宗师,治学、为人都是我等楷模。
好了,不争论了,具体起来就得翻黄历了,呵呵。
widely considered the father of the modern Chinese space program.
怀疑一切,打倒一切,算是网络时代的一个特征吧,呵呵。
学习了、
独立发明"有限元"方法的冯康, 竟然榜上无名?
很多类似的东西都是一家之言,不必过于在意了。
国内力学学科,可喜的是这些年培养出了一大批青年骨干,看看各院校研究机构,当打的不少是70后了,而且学术氛围也不错,吃饭的问题不再发愁了。
当年的很多小师弟,也做了几年的博导了,当然,不是调笑,是自豪和欣喜,呵呵。
Bearcat 发表于 2011-10-17 08:53
独立发明"有限元"方法的冯康, 竟然榜上无名?
就听这个方法的名字
我一直以为他是数学家
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
你在变相藐视本朝太祖么??
山中无老虎 发表于 2011-10-16 17:14
大工的力学,还是不能小瞧的,有钱令希老先生在那罩着呢。
另外,从钱伟长老先生去了上海之后,上海大学 ...
似乎校长基本都是力学出身
q步截尾 发表于 2011-10-15 21:11
看介绍,钱学森和其他几人相比,干的实事不多。提出一大堆概念,到处挖坑却不填。别人填了,还要把功劳算在 ...
要想跟上时代,就要有好的解决问题的办法。
要想领导时代,就要有好的问题。
这些才是值得尊敬的人那
怎么姓钱的都这么聪明啊,羡慕妒忌恨啊:curse: