技術(shù)
錢令?！〗淌?/span>
技術(shù)科學(xué)獎(jiǎng)
1997年
錢令希??? 工程力學(xué)家。1916年7月16日生于江蘇元錫。1936 年獲上海中法國(guó)立工學(xué)院土木科學(xué)士學(xué)位。1938 年獲比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)最優(yōu)等工程師學(xué)位。曾任云南大學(xué)土木系教授，浙江大學(xué)土木系教授、系主任。1952 年至今，歷任大連理工大學(xué)教授、副院長(zhǎng)、院長(zhǎng)。 1955年被選聘為中國(guó)科學(xué)院院士 ( 學(xué)部委員 )。
一、懸索橋的近似分析
40年代中期，錢令希對(duì)懸索橋的力學(xué)性能進(jìn)行詳細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)：(1)非線性因素對(duì)懸索水平拉力大小固然有影響， 但對(duì)其在橋梁活荷載下的變化規(guī)律卻影響極小；(2) 非線性因素對(duì)加筋梁的影響可用一個(gè)柔度系數(shù)來表征，而這個(gè)系數(shù)在給定的恒載與活載比例下是相對(duì)穩(wěn)定的。利用這兩條力學(xué)性質(zhì)可大大簡(jiǎn)化非線性分析，他推演出一套顯式計(jì)算公式和供工程實(shí)用的曲線，使設(shè)計(jì)者僅用計(jì)算尺便能在幾小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)計(jì)算方案的具體分析。這項(xiàng)研究成果寫成的論文在1948 年的美國(guó)土木工程學(xué)報(bào)上發(fā)表，由于它的獨(dú)創(chuàng)性和深入淺出，面向工程的風(fēng)格，美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)擬授予1951年結(jié)構(gòu)力學(xué)莫采夫 (Moi- seff)獎(jiǎng)，因時(shí)值抗美援朝，錢令希復(fù)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(guó)科學(xué)》上發(fā)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(gè)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(gè)平截面仍為一平截面，這雖然是工程理論中的一個(gè)假設(shè)，但被他用余能原理給予了證明。這篇論文開創(chuàng)了中國(guó)力學(xué)工作者對(duì)變分原理的研究，帶動(dòng)出以后中國(guó)在變分原理研究方面出現(xiàn)了一批有國(guó)際影響的研究成果。
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三、《超靜定結(jié)構(gòu)學(xué)》和《靜定結(jié)構(gòu)學(xué)》
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1951和1952年，錢令希相繼出版了上述兩部大學(xué)教材。它們以其簡(jiǎn)潔而富有啟發(fā)性的風(fēng)格，嚴(yán)謹(jǐn)而不落俗套的系統(tǒng)，深受讀者喜愛。書中包含像靜定結(jié)構(gòu)學(xué)中機(jī)動(dòng)分析的通路法，超靜定結(jié)構(gòu)學(xué)中的集體分配法與調(diào)整分配法及空腹桁架分析等概念新穎、便于工程實(shí)用的內(nèi)容，其中的調(diào)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(fā)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(guó)科學(xué)》上發(fā)表了《關(guān)于拱壩的計(jì)算----考慮扭轉(zhuǎn)作用的拱冠梁法》一文，把拱壩殼體的扭轉(zhuǎn)作用納入拱冠梁法，給出的方法增加的計(jì)算量不多，但得到的結(jié)果比之傳統(tǒng)的拱冠梁法更接近于實(shí)際，在工程中得到了應(yīng)用。
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同年，他在出席長(zhǎng)江三峽水利樞紐規(guī)劃會(huì)議后，提出了一種新型的梯型壩壩型，這種壩型介于傳統(tǒng)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(jīng)濟(jì)，且施工中容易散熱，壩底浮托力較小，比之傳統(tǒng)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(nèi)頭部可能產(chǎn)生的拉應(yīng)力。最突出的優(yōu)點(diǎn)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。這種壩型后來被上海勘測(cè)設(shè)計(jì)院用于浙江烏溪上湖南鎮(zhèn)水電站的建設(shè)，這個(gè)大型支墩壩高達(dá)128米，長(zhǎng)440 米，分22個(gè)支墩，是中國(guó)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(jié)構(gòu)極限分析和安定分析
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從工程觀點(diǎn)出發(fā)，錢令希認(rèn)為結(jié)構(gòu)分析最應(yīng)該關(guān)心的是結(jié)構(gòu)在給定荷載環(huán)境下的極限承載能力。他長(zhǎng)期以來致力于實(shí)用的極限分析方法，包括復(fù)雜加載下的安定分析方法的研究。 60 年代初，他在《力學(xué)學(xué)報(bào)》和《中國(guó)科學(xué)》上發(fā)表了關(guān)于殼體極限承載能力的論文，從能量變分原理給出了一個(gè)方法。1965 年，他又和鐘萬勰一起在《力學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了《論結(jié)構(gòu)極限分析并建議一個(gè)一般變分原理》一文，引起了力學(xué)界的廣泛關(guān)注。 80 年代，他將計(jì)算機(jī)技術(shù)、有限元方法和線性規(guī)劃方法相結(jié)合，在《力學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一個(gè)便于工程實(shí)用的一般性方法--溫度參數(shù)法，用以統(tǒng)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(jié)合殼的穩(wěn)定問題
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為中國(guó)制定潛艇結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)則，錢令希在60年代承擔(dān)了結(jié)合殼在靜水壓力下穩(wěn)定分析的國(guó)家任務(wù)。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(yīng)的理論和算法。這項(xiàng)工作和發(fā)表的論文分別獲得1978 年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)和1982 年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。
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七、大連新港海上校棧的設(shè)計(jì)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(gè)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(jié)省投資，錢令希在仔細(xì)研究各種方案之后，認(rèn)為最優(yōu)方案是采用100米跨度全焊接的拋物線上弦空腹衍架結(jié)構(gòu)。這個(gè)橋型是以其首創(chuàng)者比利時(shí)維朗第 (Vierendeel)教授命名的，30 年代時(shí)曾在比利時(shí)風(fēng)行一時(shí)。但是由于設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)不足，屢有破壞事故發(fā)生。錢令希認(rèn)真總結(jié)了國(guó)外的失敗教訓(xùn)，即節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理、鋼材質(zhì)量差和焊接技術(shù)不成熟，潛心研究揚(yáng)長(zhǎng)避短的方法，通過模型試驗(yàn)，找到了以柔克剛的辦法降低節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中，完成了整橋設(shè)計(jì)。他親自對(duì)橋梁從材料到制造給予了關(guān)注，這座9跨100米全焊鋼校橋于1975 年底竣工。至今，這個(gè)校棧已在海上服役了 20余年，仍完好如初。設(shè)計(jì)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(jì)算力學(xué)和工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
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60年代初，現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)問世，錢令希很快意識(shí)到它對(duì)力學(xué)與工程科學(xué)的沖擊和深遠(yuǎn)影響，但由于“文革”開始推遲了他在相關(guān)領(lǐng)域的探索和研究。1973年，他在中國(guó)科學(xué)院的一次力學(xué)規(guī)劃座談會(huì)上極力倡導(dǎo)發(fā)展計(jì)算力學(xué)，還提出力學(xué)應(yīng)突破僅做結(jié)構(gòu)分析的傳統(tǒng)，還要做結(jié)構(gòu)綜合，即研究工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法，進(jìn)一步為工程服務(wù)。會(huì)后，他發(fā)表了《結(jié)構(gòu)力學(xué)的最優(yōu)化理論與方法的近代研究》一文。1978年，國(guó)家制定各學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，“計(jì)算力學(xué)”被列為力學(xué)發(fā)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(gè)全國(guó)性的計(jì)算力學(xué)會(huì)議，進(jìn)一步普及了計(jì)算力學(xué)和擴(kuò)大該學(xué)科領(lǐng)域的研究和應(yīng)用隊(duì)伍。
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結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法，在國(guó)際上有兩條途徑，一是數(shù)學(xué)規(guī)劃法，其理論基礎(chǔ)強(qiáng)并有通用性，但實(shí)用比較困難；另一條是所謂優(yōu)化準(zhǔn)則法，它依靠一些簡(jiǎn)明的準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，便于工程應(yīng)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(fā)現(xiàn)，這兩條似是不同的途徑實(shí)際上是可以統(tǒng)一的。1983年，他們發(fā)表的《工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的序列二次規(guī)劃》一文，給出了一個(gè)統(tǒng)一實(shí)用的優(yōu)化方法，并把這一算法用在了他們自主開發(fā)的 DDDU 結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序系統(tǒng)上，后來經(jīng)過不斷完善和改進(jìn)，使這個(gè)研究性的優(yōu)化程序發(fā)展為工程實(shí)用的程序，解決了許多各類工程優(yōu)化實(shí)例，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并獲得了1985 年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。1983年，他總結(jié)了他領(lǐng)導(dǎo)下的研究工作，寫出了專著《工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)》，該書言簡(jiǎn)意深、觀點(diǎn)鮮明、文字流暢，有自己的風(fēng)格，出版后獲得同年全國(guó)優(yōu)秀科技圖書一等獎(jiǎng)。他領(lǐng)導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法研究工作，既注重實(shí)用性，又達(dá)到了相當(dāng)高的理論水平，走在國(guó)際同類研究工作的前列，獲得了1990年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和1991年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
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錢令希教授的主要學(xué)術(shù)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(guó)科學(xué) (Acta Scientia Sinica),1950,1:24.
- On the analysis of open web trnsses. 中國(guó)科學(xué) (Acta Scientia Sinica),1952,1:1.
- 建議一種新的大頭壩壩型----梯形壩 .大連工學(xué)院學(xué)刊 ,1959, 6;人民長(zhǎng)江 ,1959.
- 關(guān)于拱壩的計(jì)算----考慮扭轉(zhuǎn)作用的拱冠梁法 .中國(guó)科學(xué) (Acta Scientia Sinica), 1961,10.
- 關(guān)于殼體極限承載能力 .中國(guó)科學(xué) (Acta Scientia Sinica),1964,12:4.( 俄文 )
- ?A generalized variational principle for the limit analysis in solid mechanics. 中國(guó)科學(xué)(Acta Scientia Sinica),1964,13:11.
- 圓柱殼開孔問題----單圓孔基本解 .大連工學(xué)院學(xué)刊,1965,3-4.
- 結(jié)構(gòu)力學(xué)中的最優(yōu)設(shè)計(jì)理論與方法的近代發(fā)展 .力學(xué)情報(bào) :1973,4.
- 大連新港棧橋的全焊百米跨空腹析架 .大連工學(xué)院學(xué)刊 ,1976.
- 環(huán)肋錐一結(jié)合殼在靜水外壓下的彈性穩(wěn)定性 .大連工學(xué)院學(xué)刊 ,1979,4.
- ?Efficient optimum design of structures-program DDDU. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering ,1982,30:209-224.
- 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法的某些進(jìn)展 .自然科學(xué)進(jìn)展--國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shù)法 .力學(xué)學(xué)報(bào) ,1989, 增刊;ASME Pressure Vessels and Piping Conf.,17-21,1990,Nashville.
- 結(jié)構(gòu)分析中的剛性有限元法 .計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)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(jié)構(gòu)學(xué) .上?？茖W(xué)出版社 ,1951.
- 靜定結(jié)構(gòu)學(xué) .上海科學(xué)出版社 ,1952.
- 工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) .水利電力出版社 ,1983.