作者:钱龙 来源:中国科学报 发布时间:2012-3-5 9:20:43
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西安交大俞茂宏:甘当科学和工程应用“孺子牛”

俞茂宏(中)在国家科学技术奖励大会上。
 
■钱龙
 
2月14日,在最新揭晓的2011年度国家自然科学奖中,西安交通大学教授俞茂宏的“双剪统一强度理论及其应用”以其在工程科学技术方面作出重大的、系统性的创新性成就和贡献、并有显著应用成效的成果荣获二等奖,被科技部奖励办认为“成果突出,意义重大”。荣誉的背后是俞茂宏50多年的艰难探索,是他作为一位科研工作者的坚守与执著、责任与奉献。
 
和谐理论之美
 
双剪统一强度理论被业界学者认为不仅“新”,且显示了“美”。因为它具有科学美的多种要素:清晰性、简约性、统一性、对称性、自然性、对比性等特点。此外,它还具有与其他理论相互和谐的特点。它并不否定其他理论,而是将经典理论作为特例或线性逼近包容于其中。
 
强度理论研究了材料在复杂应力状态下的屈服和破坏规律,具有非常重大的理论意义和应用价值。过去提出的各种强度理论都有一定的局限性,并且100多年来进展缓慢,统一强度理论的突破被视为重大难题。早在1961年,俞茂宏就提出了双剪概念,并推导出双剪应力屈服准则,突破了“最大剪应力”或“单剪”这一传统概念。1985年他又在国际上首次提出更为全面的“双剪强度理论”。在此基础上,1991年,俞茂宏正式发表统一强度理论公式,将各种单一的准则和理论发展为“统一强度理论”,用了整整30年时间。
 
之后,俞茂宏又用20年的时间,研究将双剪统一强度理论扩展到结构强度理论,推出一系列结构塑性分析的新方程,应用于一些典型结构问题,得到一系列序列化的结果,使双剪统一强度理论趋于完善。中国岩石力学与工程学会理事长、中国工程院院士钱七虎评价认为,“该理论突破了现有的单一强度理论模式,建立了一个有统一力学模型、统一理论、统一数学表达式而又适用从金属到岩、土和混凝土等各类材料的统一强度理论,形成一个完整的理论体系” 。“单剪理论进一步发展为双剪理论,双剪理论进一步发展为统一强度理论。单剪、双剪理论以及介于二者之间的其他破坏准则都是统一强度理论的特例或线性逼近。因此可以说,统一强度理论在强度理论的发展史上具有突出的贡献。”
 
工程应用之利
 
统一强度理论还具有公式简约,便于工程应用、应用范围广泛等特点。现在,将双剪统一强度理论应用于实际问题并取得新结果的国内外文献已超过500种。其中有长江科学院对三峡船闸高边坡的塑性区研究,黄河上游拉西瓦水电站的高拱坝关键技术研究、拉西瓦水电站地下厂房的围岩稳定性研究,上海世博会地下变电站工程分析,甘肃金川矿的采矿工程、泰安蓄能电站的厂房围岩稳定性分析,广西高速公路百色段的边坡稳定性分析,国家重点文物西安古城墙稳定性分析,国家重点文物城楼的地基承载力和抗震性能研究等,涉及土木、水利、矿业、军工、岩土等工程领域。德国学者还把它应用于工程塑料结构强度的研究;美国学者把统一强度理论推广应用于正交各向异性材料;日本学者应用于板壳结构;新加坡学者应用于高速导弹对混凝土结构的侵彻;澳大利亚学者应用于混凝土结构的强度分析等。
 
统一强度理论同时兼具世界性和显著的经济性。它已为国际学界所公认,被国内外其他学者的2200多种文献引用3600多篇次,并以百位数的引用量逐年递增。而且,双剪统一强度理论也被写入280多种学术著作和教科书,成为写入基础力学教科书的中国人的理论,并每年在大学多种学科的教学中得到应用。此外,该理论还具有非常巨大的潜在经济意义,因为应用双剪强度理论可以比应用单剪强度理论提高结构极限承载力最高达33%之多,被世界各国广泛应用到工程力学、材料力学、塑性力学、土力学,以及土木工程、水利工程、岩土工程、机械、军工等各类工程问题的研究中,充分显示了这一理论的实用价值和强大功能。
 
和谐人生之美
 
钱令希院士和周惠九院士曾这样评价俞茂宏:“双剪统一强度理论不仅在理论上具有重大意义,也在于他在困难的条件下长期坚持、潜心研究、锲而不舍的精神。”的确,俞茂宏能够多次填补强度理论学科中的重要空白,并形成系统理论,推进这一学科的发展,并不是一朝之功,而是他半个世纪坚持进行研究的结果。
 
基础研究作为科学之本、技术之源,是科技进步的先导和自主创新的源泉。然而,作科学研究难,作基础理论研究更难,因为它不仅要求科研者具有持之以恒、锲而不舍的精神,更要有甘于清贫、不畏寂寞的勇气和品质。
 
俞茂宏就是这样的“孺子牛”。从1961年开始该项目的研究,50多年的研究过程中他遇到过各种各样的困难,但是他始终坚守信念,从未放弃。统一强度理论研究其实大多数的时候是他的业余工作,不是科研任务,也没有研究经费。也许没有人相信,最困难的时候,他连发论文、参加会议的经费都没有。正是他的这种自然单纯、不图回报的淡然心态,让他在探索道路上一直默默前行,最终摘取了甜美的果实。
 
古人云“淡泊以明志,宁静以致远”。然而,在俞茂宏身上,我们看到的是,淡泊不是为了明志,而是为了潜心科研;但宁静却的确是为了致远,为了不断创新,引领未来。这样的人生无疑是美丽和谐的人生。
 
《中国科学报》 (2012-03-05 B2 国际)
 
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