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忆王仁先生与北大固体学专业几事

王大钧,苏先基,苏先樾
北京大学力学系,北京 100871

王仁先生离开我们已经一年多了,他对我们固体力学专业几代同仁的亲切关怀和教诲仍深深铭刻在我们心中。

王仁先生是北大力学系固体力学专业的奠基人和支柱,他从1955年回国到生命的最后一息46年的辛勤耕耘培育了北大力学系的这一重点学科,培养了大批的固体力学专门人才。我们仅以亲身经历举几例说明王仁先生对我们专业乃至力学系的建设所作的重要贡献。

长期主持固体力学教研室工作。1956年固体力学教研室成立,王仁先生任教研室主任,在他任数学力学系的副系主任后,仍兼任室主任,直到文革开始。前后十几年,王仁先生主持指导了固体教研室的教学、科研和人才培养工作,为其创立和发展作了奠基性工作。教研室创立初期的工作是艰难的。当时我国首次办力学专业,建固体力学教研室,缺乏经验,各方面条件很差,但王仁先生凭着爱国心、勇气和智慧很快打开了局面。借助于前苏联办学的经验,又吸取了美国的经验,制定和执行了比较完善的教学计划。当时教师极缺,就在科学院力学研究所和其它高校借聘高水平研究人员和教授来北大开课,例如胡海昌先生多次讲授弹性力学、板壳理论、薄壁杆件理论,朱城教授开设振动理论课,郑敏先生讲量纲分析,柯俊之教授开金属力学性质讲座。不但使得学生受到完善的教育,而且受到名师的传授,得益良多。

组织师资队伍的培养。改革开放以后,我国开始派教师到国外大学进修。王仁先生利用他与国外大学教授的关系为教师写推荐信、联系进修的学校,考虑我们的学科建设选定进修的专业、导师。几乎固体力学专业每一位教师的出访都凝聚了王先生的关注,教师们回国后将其所学推动了研究与教学。如1981年王仁先生安排苏先基去美国田纳西大学进修,苏先基回国后在动态光弹性和动态焦散法的实验设备、实验方法和应用研究方面取得了突破性的进展,为我国这一学科的发展起了积极的推动作用。

组织编撰力学系第一个研究生培养计划。1978年全国恢复研究生招生,我系将文革中断的研究生培养工作重新开展起来。由于十年文革,人才断层问题十分严峻,新的招生人数比文革前有大幅度的增加,不仅要培养硕士、还要培养博士,面对新的情况与要求,1986年王仁先生担任系主任期间着手组织编撰我系第一个研究生培养计划。那时,苏先樾刚刚获得了博士学位想出国作博土后研究,王仁先生劝她留下参加了这项工作,并委派她向全系教授、副教授征集意见、调研国外大学研究生培养计划。王仁先生一再强调,既要吸取国外的先进经验又要结合我们的实际情况,要有北大特色。经过全系反复讨论、修改,历时近半年编撰了我系第一个包括流体力学、固体力学和一般力学三个专业的研究生培养计划。该计划既强调了坚实的数学、力学基础的培养,又强调了先进的实验技术与计算机技术的培养,为我系研究生教育的发展奠定了基础。

推动理科基地建设。1992年国家教委在全国高校设置理科基地,加强本科教育的建设。最初公布的计划不含力学学科。王先生先后向学校、国家教委打报告,陈述设置力学学科的必要性。经多方努力,国家教委同意在力学学科设置理科基地。1993年8月北大力学系被批准为全国第一批力学理科基地,使我系教学工作在经费等方面得到了很大的支持。

关注重点学科建设。在王仁先生与胡海昌先生的指导下,经过全体教员近十年的努力,北大学系固体力学专业已逐渐在塑性动力学、弹性力学与振动理论、计算力学和实验力学四个方向形成了较强的研究队伍。1988年国家教委在全国高校设置重点学科时,北大力学系固体力学专业入选为重点学科。其后,王仁先生又带领我们紧紧追踪国际学术研究动态,不断调整研究方向。他从材料科学的蓬勃发展看到了固体力学新的生长点,亲自带领黄筑平、韩铭宝及研究生开展高分子材料的力学行为研究,得到一些新的成果,并主持召开了国际专题研讨会。在此基础上,建议国家自然科学基金会设立了重点项目“共混、填充高聚物体系的动态力学行为”,现北大黄筑平等正在承担该项目的研究课题。2000年2月8日,王仁先生还给苏先樾写了一份书面建议“关于我系固体力学教研室发展和改革的一些想法”(见附文),充满了对固体学科建设的真知卓见。

2001年4月8日,我们敬爱的王仁先生离开了我们,但可以告慰王仁先生的是,在他的关怀和指导下,北大固体力学形成了材料的力学行为、弹性力学与塑性力学、计算固体力学、结构控制与微机械系统四个新的力学方向,在2002年6月又被评为重点学科:他身前所建议的重点项目“强动载荷下金属结构流体弹塑性响应研究”已被国家自然科学基金会采纳。我们将继续遵照王仁先生的教诲,搞好北大固体力学专业的建设。


附文:2000年2月8日王仁先生给苏先樾的一封信文

苏先樾主任:

关于我系固体力学教研室发展和改革的一些想法:

我想北大的力学总还是应该在基础性研究方面多做一些贡献,而这些基础性研究却又是要能为解决国民经济发展中的问题出力的。以前我想到在动力情况下材料和结构的行为和分析是从国防方面考虑得多些,因为他们在这方面的问题会多一些,然而国民经济生产中实在也有许多这方面的问题,只要把基础性问题弄清楚,两部门都是需要和能用得上的。

固体力学当前面临的最大难题是在材料方面的,它的强度、损伤、破坏,而材料又有多种,金属、高聚物、复合材料以及岩石等等,目前主攻方向是宏观、细观与微观相结合,可能真正从理论上解决要走与统计力学、非平衡热力学结合的方向,综合性大学应有优势。至于宏观方面在动态情况下的力学行为也还有许多问题需要做,特别是高聚物、复合材料方面,我们正在进行,要继续下去。在岩石方面,地球动力学研究中心的赵永红将在实验方面继续进行,也将与我们协作的。

动力问题既包括高速撞击,也包括长期蠕变以及居于中间的振动问题,范围可以很广,都牵涉到时间的进程。由于实验上和数学上的困难较大,国内搞的单位不多、我们应该承担这个工作,培养这方面的人オ,我们确实也有较强的基础。

在实验方面,我们的冲击试验机,原设计是对高聚物一类较低强度的材料,速度不高,但也能满足一定实验需要,有一台万幅/秒的高速像机,还有一台快速加热的设备(与刘宗德合作的),振动的实验和测试仪器也有一定基础,新进的材料试验机可做不同速率下实验,对于高聚物蠕变也能进行。至于更长时间的实验将需要随着科研发展筹建。和附近的力学所化学所及其它如太原工大、绵阳五院等都有联系,可以协作。动力光弹性设备条件则我系是国内一流的。

理论方面我系有较强基础,人力方面要设法多吸收研究生、博士后,要向同行学校多发函请求推荐,要宣传。

我想无损探伤以及结构和材料的寿命问题都是牵涉到时间过程的问题,它是可以综合我室各个方面的课题。在基础理论方面,静态发展到动态的损伤形成、传播直至破坏的机理,在材料中如何加强它的抗破坏能力,如何延长寿命等都有基础理论和应用价值。而且在实验方面,信号处理方面,结构的分析(如何优化和增强)等需要做的事情都不少。至于给老结构延长寿命中需要测定损伤程度、残余应力,进行健康监测、优化加固等都需要发展新的实验技术和计算方案,是国民经济中的重要问题。

另外摩擦与磨损给国民经济造成很大损失,轻工业品的包装材料和结构不能耐冲击,也造成很大损失,这些都是在动态环境下造成的,理论问题就是前述的材料在动力情况下的损伤与破坏。国内在这方面探索情况如何需要摸清,英国剑桥工程系的K. Johnson专门做接触和摩擦、磨损问题,金属、岩石、混凝土、高聚物中需做的事很多,理论难题较大。

我想这方面可提一个基金会的重点课题,你们应筹划。

我想我们教学也要在材料方面加强,向动态问题倾斜

  • (1) 材力实验方面增加材料本身的内容,即不仅是测应力、测变形的技术,在材料的力学性能、破坏、微观结构方面增加内容,这些内容在材料力学讲课中讲比较枯燥,可以放在实验课中结合实验来讲。如应变速率不同则强度不同,这在新材料试验机中可做,细观结构将随热处理不同改变,最好也让学生做一下。热处理前后的冲击性能不同,硬度不同,是微观结构不同,可在镜下看看,让他们有感性认识,印象会较深刻。对高聚物、复合材料也可以做些
  • (2) 材料力学中介绍些不同材料的特点或弹性力学课中我觉得不妨增加一些一维情况的波传播,一维黏弹性,以及三维黏弹性的对应定理。

以上意见供考虑。


王仁 2000年2月8日


以上内容出自:《仁厚笃实的一生:王仁先生纪念文集》,气象出版社,2002 年