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在基礎理論研究中貢獻中國智慧

原標題:在基礎理論研究中貢獻中國智慧

六月的天津,滿城飛花,“何梁何利基金”高峰論壇在此間舉行。當西安交大機械結構強度與振動國家重點實驗室特聘教授俞茂宏信步登臺做特邀報告時,場下掌聲雷動。

時光流轉——4年前,正是“何梁何利基金”將“科學與技術進步獎”證書授予這位耄耋長者;歲月作證——基礎理論研究之路,從來不曾平坦,唯有歷經坎坷,方能玉汝于成。

從1959年一頭扎進強度理論研究,到兩年后首次提出“雙剪”概念;從1985年提出“廣義雙剪強度理論”,到1991年正式發表統一強度理論;從材料強度理論研究到結構強度理論研究,再到如今土力學、巖石力學等不同場景應用……時間,已跨過整整一個甲子。

60年,俞茂宏專注于材料力學基礎理論研究,原創性地建立了一個有統一力學模型、統一建模方程、統一表達式而又適用各類材料的統一強度理論,將中國人命名的理論第一次鑲嵌在基礎力學的教程中。

日前,本報記者采訪了這位85歲老教授,試圖還原在基礎理論研究過程中那些不為人知的艱辛過往。

破解百年世界難題

強度理論研究材料在復雜應力作用下屈服和破壞的規律,是各種工程結構強度計算和設計必需的基礎理論。1901年,工程力學領域權威學者、德國哥廷根大學教授沃伊特斷言:“想要建立一個統一的強度理論能夠適用于各種工程材料是不可能的?!貝撕?,美國斯坦福大學著名教授鐵木辛柯肯定了這一論斷——困擾學界百年的“沃伊特-鐵木辛柯難題”由此而來。

1959年,年僅25歲的西安交通大學助教俞茂宏在參與學校塑性力學教材編寫時,發現“材料強度實驗中得出的某些結果與當時權威的強度理論無法匹配”,從此開啟了他單槍匹馬,向國際權威理論發起的“挑戰”。

當時,學術界普遍認為,作為經典力學的分支,強度理論已發展得較為成熟,想要得出統一的強度理論是“徒勞的”。就連1985年《中國大百科全書》也指出,要提出一個適用于各種材料的統一強度理論是不可能的(2009年第二版已刪除該結論)。

“當年,我教授材料力學,如果自己對強度理論理解不深入,上不好課?!被厥淄?,俞茂宏淡淡地說。

本著對學術與學生負責的態度,1961年,俞茂宏在論文《各向同性屈服函數的一般性質》中第一次提出“雙剪”概念,并推導出“雙剪屈服準則”。但那時,雙剪屈服準則是只能適用于金屬類材料的強度理論。1985年,俞茂宏又首次提出適用于巖土材料的“廣義雙剪強度理論”。

1991年,第6屆國際材料力學性能會議在日本京都召開,俞茂宏正式發表統一強度理論。至今,由他發展建立的雙剪理論及統一強度理論不僅可以解釋塑性材料的屈服破壞,也可解釋材料的拉斷破壞、剪切破壞、壓縮破壞和各種二軸、三軸破壞,適用于金屬、混凝土和巖土等各類材料。力學基礎理論的突破大大拓寬了工程設計的邊界。據統計,應用雙剪及統一強度理論能將結構極限承載力最大提高33%。在三峽船閘高邊坡的塑性區研究、上海世博會地下變電站工程分析等國家重點工程項目設計中,都能找到這一理論的強力支撐。

困擾強度理論研究領域百年的世界難題終于被破解!國家最高科學技術獎獲得者、前國際巖石力學與工程學會副主席錢七虎院士評價:“在強度理論發展史上,統一強度理論是一個里程碑?!?/p>

今天,雙剪理論和統一強度理論已被寫入《工程力學手冊》《中國水利百科全書》等320多種學術著作和教科書中,這個由中國人創立并命名的理論已經得到國際力學領域的公認。俞茂宏,一個皓首窮經的交大學人,用60年的虔誠與堅守,推動中國的強度理論研究水平躋身世界前沿!

“這么多年來,我只是在自己的崗位上做了些很平凡的事?!泵娑造橙懷刪?,俞茂宏卻顯得格外淡然。

要將“好心人”的關懷延續下去

從事基礎理論研究,產生一個思想可能只在須臾之間,但是要實現它卻需要一個過程,有時候這個過程會很緩慢、很艱難。

俞茂宏回憶,由于特殊歷史原因加上基礎理論研究在當時并不被看好,他在1961年就推導出的“雙剪屈服準則”一直沒有正式發表。

“那薄薄的4頁紙(論文稿),是在德國‘轉機’后才飛去了英國?!?981年,時任西安交大機械零件教研室主任曹龍華赴德國公干之際,將論文帶給在德國斯圖加特大學進修的同事李中華(現供職于上海交大),然后由李中華代為向國際學術期刊投稿。

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