技術

錢令?!〗淌?/span>
技術科學獎
1997年
錢令希??? 工程力學家。1916年7月16日生于江蘇元錫。1936 年獲上海中法國立工學院土木科學士學位。1938 年獲比利時布魯塞爾自由大學最優等工程師學位。曾任云南大學土木系教授,浙江大學土木系教授、系主任。1952 年至今,歷任大連理工大學教授、副院長、院長。 1955年被選聘為中國科學院院士 ( 學部委員 )。
一、懸索橋的近似分析
40年代中期,錢令希對懸索橋的力學性能進行詳細研究后發現:(1)非線性因素對懸索水平拉力大小固然有影響, 但對其在橋梁活荷載下的變化規律卻影響極??;(2) 非線性因素對加筋梁的影響可用一個柔度系數來表征,而這個系數在給定的恒載與活載比例下是相對穩定的。利用這兩條力學性質可大大簡化非線性分析,他推演出一套顯式計算公式和供工程實用的曲線,使設計者僅用計算尺便能在幾小時內完成一個計算方案的具體分析。這項研究成果寫成的論文在1948 年的美國土木工程學報上發表,由于它的獨創性和深入淺出,面向工程的風格,美國土木工程學會擬授予1951年結構力學莫采夫 (Moi- seff)獎,因時值抗美援朝,錢令希復函予以拒絕。
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二、余能原理
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1950年,錢令希在《中國科學》上發表了論文《余能原理》。他在論文中論證了余能原理為非線性問題提供了一個有力的能量變分原理,文中還用余能原理證明了直梁在純彎曲情況下,不管材料是彈性還是塑性,一個平截面仍為一平截面,這雖然是工程理論中的一個假設,但被他用余能原理給予了證明。這篇論文開創了中國力學工作者對變分原理的研究,帶動出以后中國在變分原理研究方面出現了一批有國際影響的研究成果。
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三、《超靜定結構學》和《靜定結構學》
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1951和1952年,錢令希相繼出版了上述兩部大學教材。它們以其簡潔而富有啟發性的風格,嚴謹而不落俗套的系統,深受讀者喜愛。書中包含像靜定結構學中機動分析的通路法,超靜定結構學中的集體分配法與調整分配法及空腹桁架分析等概念新穎、便于工程實用的內容,其中的調整分配法后來被稱為“無剪力分配法”,頗受人們注意并得到推廣和發展。
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四、拱壩分析和支墩壩新壩型
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錢令希于1959 年在《中國科學》上發表了《關于拱壩的計算----考慮扭轉作用的拱冠梁法》一文,把拱壩殼體的扭轉作用納入拱冠梁法,給出的方法增加的計算量不多,但得到的結果比之傳統的拱冠梁法更接近于實際,在工程中得到了應用。
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同年,他在出席長江三峽水利樞紐規劃會議后,提出了一種新型的梯型壩壩型,這種壩型介于傳統的重力壩與大頭支墩壩之間,可用于高壩建筑。比之重力壩,它比較經濟,且施工中容易散熱,壩底浮托力較小,比之傳統的大頭壩,因其每一壩垛的橫截面沿壩高都是等邊梯型,截面沒有突變,可避免大頭壩橫截面內頭部可能產生的拉應力。最突出的優點是這種壩施工方便,混凝土工程可以使用大面積的平面模板。這種壩型后來被上??睖y設計院用于浙江烏溪上湖南鎮水電站的建設,這個大型支墩壩高達128米,長440 米,分22個支墩,是中國最高的支墩壩。后來,廣西 32.6 米高的龍門壩等也采用了這種梯型壩型。
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五、結構極限分析和安定分析
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從工程觀點出發,錢令希認為結構分析最應該關心的是結構在給定荷載環境下的極限承載能力。他長期以來致力于實用的極限分析方法,包括復雜加載下的安定分析方法的研究。 60 年代初,他在《力學學報》和《中國科學》上發表了關于殼體極限承載能力的論文,從能量變分原理給出了一個方法。1965 年,他又和鐘萬勰一起在《力學學報》上發表了《論結構極限分析并建議一個一般變分原理》一文,引起了力學界的廣泛關注。 80 年代,他將計算機技術、有限元方法和線性規劃方法相結合,在《力學學報》上發表了一個便于工程實用的一般性方法--溫度參數法,用以統一解決極限分析和安定分析。近年來他又提出了用剛性有限元方法處理極限分析。
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六、結合殼的穩定問題
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為中國制定潛艇結構的強度計算規則,錢令希在60年代承擔了結合殼在靜水壓力下穩定分析的國家任務。他和鐘萬勰、鄧可順等組成的研究小組,研究了這類殼體的有利和不利形式,并給出相應的理論和算法。這項工作和發表的論文分別獲得1978 年全國科學大會獎和1982 年國家自然科學獎三等獎。
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七、大連新港海上校棧的設計和建造
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“文革”期間,大連新港要在海上筑一棧橋,主要用于承載通油通水管道和一個車道,將陸地與1公里以外的油輪碼頭溝通起來。鑒于荷載分布均勻,工期非常緊,又必須盡可能節省投資,錢令希在仔細研究各種方案之后,認為最優方案是采用100米跨度全焊接的拋物線上弦空腹衍架結構。這個橋型是以其首創者比利時維朗第 (Vierendeel)教授命名的,30 年代時曾在比利時風行一時。但是由于設計和施工經驗不足,屢有破壞事故發生。錢令希認真總結了國外的失敗教訓,即節點設計不合理、鋼材質量差和焊接技術不成熟,潛心研究揚長避短的方法,通過模型試驗,找到了以柔克剛的辦法降低節點的應力集中,完成了整橋設計。他親自對橋梁從材料到制造給予了關注,這座9跨100米全焊鋼校橋于1975 年底竣工。至今,這個校棧已在海上服役了 20余年,仍完好如初。設計小組編寫的《全焊空腹桁架鋼橋》一書于1982年在人民交通出版社出版。
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八、計算力學和工程結構優化設計
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60年代初,現代電子計算機問世,錢令希很快意識到它對力學與工程科學的沖擊和深遠影響,但由于“文革”開始推遲了他在相關領域的探索和研究。1973年,他在中國科學院的一次力學規劃座談會上極力倡導發展計算力學,還提出力學應突破僅做結構分析的傳統,還要做結構綜合,即研究工程優化設計的理論和方法,進一步為工程服務。會后,他發表了《結構力學的最優化理論與方法的近代研究》一文。1978年,國家制定各學科發展規劃,“計算力學”被列為力學發展的重要方向之一。1980年和1981年,他在大連和杭州組織和主持了兩個全國性的計算力學會議,進一步普及了計算力學和擴大該學科領域的研究和應用隊伍。
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結構優化設計的理論和方法,在國際上有兩條途徑,一是數學規劃法,其理論基礎強并有通用性,但實用比較困難;另一條是所謂優化準則法,它依靠一些簡明的準則進行優化計算,便于工程應用,但有使用的局限性。錢令希和他的助手通過潛心研究后發現,這兩條似是不同的途徑實際上是可以統一的。1983年,他們發表的《工程結構優化的序列二次規劃》一文,給出了一個統一實用的優化方法,并把這一算法用在了他們自主開發的 DDDU 結構優化程序系統上,后來經過不斷完善和改進,使這個研究性的優化程序發展為工程實用的程序,解決了許多各類工程優化實例,取得了可觀的經濟效益,并獲得了1985 年國家科技進步獎三等獎。1983年,他總結了他領導下的研究工作,寫出了專著《工程結構優化設計》,該書言簡意深、觀點鮮明、文字流暢,有自己的風格,出版后獲得同年全國優秀科技圖書一等獎。他領導下的結構優化設計理論與方法研究工作,既注重實用性,又達到了相當高的理論水平,走在國際同類研究工作的前列,獲得了1990年國家教委科技進步獎一等獎和1991年國家自然科學獎二等獎。
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錢令希教授的主要學術論文、著作目錄
- A simplified method of analyzing supension bridge.Proc.American Society of Civil Engineers(ASCE),1948,Sept.,Trans ,ASCE,1949,114:1109.
- ?余能理論 .中國科學 (Acta Scientia Sinica),1950,1:24.
- On the analysis of open web trnsses. 中國科學 (Acta Scientia Sinica),1952,1:1.
- 建議一種新的大頭壩壩型----梯形壩 .大連工學院學刊 ,1959, 6;人民長江 ,1959.
- 關于拱壩的計算----考慮扭轉作用的拱冠梁法 .中國科學 (Acta Scientia Sinica), 1961,10.
- 關于殼體極限承載能力 .中國科學 (Acta Scientia Sinica),1964,12:4.( 俄文 )
- ?A generalized variational principle for the limit analysis in solid mechanics. 中國科學(Acta Scientia Sinica),1964,13:11.
- 圓柱殼開孔問題----單圓孔基本解 .大連工學院學刊,1965,3-4.
- 結構力學中的最優設計理論與方法的近代發展 .力學情報 :1973,4.
- 大連新港棧橋的全焊百米跨空腹析架 .大連工學院學刊 ,1976.
- 環肋錐一結合殼在靜水外壓下的彈性穩定性 .大連工學院學刊 ,1979,4.
- ?Efficient optimum design of structures-program DDDU. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering ,1982,30:209-224.
- 結構優化設計理論與方法的某些進展 .自然科學進展--國家重點實驗室通訊 ,1995, 5(1):64-70.
- New insight into of an ancient stone arch bridge-the Zhaozhou Bridge of 1400 Years Old.1987,29:12.
- 板、殼極限分析和安定分析----溫度參數法 .力學學報 ,1989, 增刊;ASME Pressure Vessels and Piping Conf.,17-21,1990,Nashville.
- 結構分析中的剛性有限元法 .計算結構力學及其應用 ,1991,8.Asian Pacific Conference of Computatuinal Mechanics,Hongkong,1991.
- An order reduction method for extraction of eigenvalues of dynamic systems.Computers &Structures ,1995,54:6.
- 超靜定結構學 .上??茖W出版社 ,1951.
- 靜定結構學 .上??茖W出版社 ,1952.
- 工程結構優化設計 .水利電力出版社 ,1983.