中国著名力学家列传（四）

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　　谈镐生(1916-2005)

　　谈镐生，著名力学家和应用数学家。长期从事流体力学、稀薄气体力学和应用数学研究。提出了植被流局部扩散模型;发现了网格湍流负二次幂衰减律。在自由分子流、旋翼边界层、激波马赫反射、马赫波锥相互作用和分离流等方面取得重要成果。

　　70年代以来，他强调了力学学科的基础性，并积极指导和支持力学的基础研究，首先提出在我国建立分两级培养研究生的制度，对我国力学事业发展与人才培养作出了贡献。

　　谈镐生，1916年12月1日出生于江苏省吴县，祖籍常州武进县。父亲谈振华，清末贡生，以教书和当职员为生，有强烈的爱国主义思想，日本侵略军侵占家乡时，曾因抵制悬挂日本国旗险遭杀害，在当地被誉为民族爱国教师。谈镐生5岁丧母，学龄前由乃父教授“四书”、“五经”，10岁在苏州的小学就读，1929年进苏州中学，很快就显示出在文学、美术和数学方面的天赋，数理成绩在全班一直名列前茅。高中毕业前，他自学完微分方程、变分法等大学课程。

　　1935年，他以优异的成绩考入上海交通大学机械工程学院，1939年获工学士学位。同年，进入成都航空机械学校高级班学习。1940年毕业后，到中国航空研究院当副研究员。两年内，他解决了滑翔机蒙布张力的测量问题，制成了张力计，并获得奖章;还与老师林致平一同发表了《正向薄板承受边压时的弹性稳定问题》等两篇论文，显示出扎实的基础和科研的才能。

　　1945年，他通过了公费留美考试，1946年，怀着科学救国的志向，远渡重洋赴美攻读研究生。他先到加州理工学院，同年转入康奈尔大学航空研究生院，在W.R.西尔斯(Sears)教授指导下，1949年，以论文《有限翼展超音速双翼的波阻》(The wave drag of asu-personic biplane of finite span)获数学、力学和航空博士学位。

　　毕业后，留在康奈尔大学航空研究生院任研究员，从事激波马赫反射问题、旋翼层流边界层和流体分离区问题的研究。在这些领域内取得的丰硕成果，使他迅速成为国际知名的空气动力学家。1954至1956年，他在美国诺脱顿大学任工程力学副教授，研究运动浸没体与表面波的相互作用。1956至1957年，任美国底特律大学航空工程教授，研究超气动区弹头曲线优化问题。

　　1957年到1962年，在美国创办高等热工研究所，先后任所长和科学顾问。除了继续研究超气动区弹头曲线优化问题外，还对湍流衰减规律和植被流问题进行了研究。1963到1965年，任美国伊利诺伊理工学院教授，继续从事湍流衰减规律研究。1965年10月回国。旅美期间，曾被聘为《力学评论》(Appl.Mech.Review)、《数学评论》(Mathematics Review)和《航空学报》(J.of Aeronautical Sci.)的评论员，以及美国海军部特邀顾问。

　　回国后，谈镐生担任中国科学院力学研究所研究员。这时正值文化大革命前夕，谈镐生以他的一颗赤子之心迎接了面临的种种磨难。在很不安定的环境下，他仍参加和指导了激光物理、板块运动规律、相对论热力学和稳定性问题的研究，醉心于为国家培养科技人才。1976年他就研究生和高级科技人才培养问题积极向中央献策，并率先指出力学的基础性，大力倡导力学的基础研究。

　　1978年，鉴于他在学术上的成就和对祖国科学事业发展作出的贡献，中国科学院邀请他出席了全国科学大会。

　　1980年，他被选为中国科学院数理学部学部委员。1981年，任中国科学院力学研究所副所长、所学术委员会主任。1984年，被增补为中国人民政治协商会议全国委员会常务委员。

       1975年以后，他还曾兼任过国务院学位委员会学科评议组成员，《中国科学》和《科学通报》副主编，《力学进展》主编，中国科技大学力学系主任，中国力学学会常务理事等职。

　　数十年来，谈镐生共发表科学论文和报告40余篇，论文内容涉及多个领域，被国内外同行广泛引用，受到国际力学界的公认。

　　马赫波锥流场的相互作用理论研究1935年，A.布泽曼(Busemann)证明，对于满足一定关系的无限翼展的超音速双翼飞机，由于上下机翼马赫波锥流场间的相互作用，在零升力时，其波阻可完全消失。那么对有限翼展双翼机情况会怎样呢?这是一个比布泽曼考虑的二维问题要困难得多的三维问题。

　　谈镐生的博士论文对上述具有全同矩形平面翼形的双翼机，采用了小扰动线性理论，将所有的激波和膨胀波都用具有自由流马赫角的马赫波来代替，从而对截面线形任意的全同双翼得到表面速度势和压力分布的积分公式，而且速度势的积分计算实际上总是只涉及机翼表面的斜率。谈镐生并且将他的理论应用到机翼截面为等腰三角形的零升力情况，给出了总阻力公式。概括地说，谈镐生的这一工作，对有限翼展超音速双翼机建立了马赫波三维流场间的相互作用理论。

　　激波马赫反射问题的研究E.马赫(Mach)在1875至1889年间，从实验上首先观察到：当平面激波的入射角超过由激波强度所决定的临界角时，其反射行为便不同于声波反射，而形成三叉波型。这种现象后来被称为“马赫反射”或“马赫效应”。二次大战期间和战后，由于军事应用的推动，对于包括马赫反射在内的激波斜反射特性，从理论和实验两方面进行了深入细致的研究。

　　40年代中期建立起来的马赫反射理论，假设三叉波型附近流动是定常的，相邻激波之间的压强均匀。这种简单理论的结果在强激波情况下与实际符合得很好，但在弱激波情况下，临界角的实验值则大于理论值。这一矛盾吸引了人们广泛的注意。当时许多人致力于三波点奇性的研究，试图建立马赫反射的局部理论，但仍不能解决上述困难。M.J.莱特希尔(Lighthill)和谈镐生等人则从总体上考虑问题，对具有激波的超声速流动，致力于求其完全解。

　　1949年，莱特希尔对沿刚壁传播的任意强度的平面激波在钢壁近180°的转角处的衍射问题进行研究，把钢壁的小偏角作为小参量，给出了一级解。按照一级解，反射波是声波，且在三波点处强度为零。

　　1951年，谈镐生则针对方程中出现的奇异性，采用了莱特希尔在1949年刚刚提出的变形坐标法，建立了马赫反射的二级理论，证明反射波是二级强度的激波，并给出了反射波形和反射激波强度的二级解;还得出在三波点处强度最多为三级的结论。

　　这些结果与实验很好吻合，对核爆炸的破坏机理研究具有关键意义，并对应用数学的发展起到一定的推动作用。因而谈镐生的有关结果被摘入H.W.埃蒙斯(Emmons)主编的《气体动力学基础》(Fundaments of GasDynamics，Princeton Univ Press，1958)一书，同时还被作为变形坐标法最早的几个成功例子之一，在西尔斯主编的《高速空气动力学理论》(General Theory of High Speed Aerodynamics，Princeton Univ.Press，1954)中被提及。

　　此外，谈镐生的反射激波强度公式后来在1954年曾被英国W.切斯特(Chester)作了进一步的发展。

　　黄克智(1927-)

　　黄克智，著名力学家和力学教育家。长期从事弹塑性断裂力学、薄壳理论和塑性理论的研究工作。在裂纹扩展过程与断裂准则、薄壳理论的渐近展开和合成解法、宏观与细观塑性本构关系等方面获得了重要成果。在压力容器、反应堆结构强度研究中，作出显著成绩。他长期从事教育工作，培养了一批固体力学研究人才。

　　黄克智，1927年7月21日出生于江西省南昌市一个邮局职员的家庭。黄家诗礼传家，曾祖父原是福建省福州市一位有名的“儒医”，家族以“黄书香堂”为名。祖父黄燮曾是清光绪年间的秀才，后又学习新学，经当时的两江总督安排去南昌高等师范学堂执教英语与数理化，全家遂自闽迁赣。黄克智的父亲黄以诚为人十分忠厚老实，在南昌邮局辛勤工作了40多年。母亲龚慎修，知书识礼，操持家务，靠黄父微薄的薪金抚养教育了九个子女。

　　黄克智在南昌上完小学后，日本侵略的战火已燃至江西，他随全家颠沛流离，先在江西省吉安阳明中学，后又在赣县幼幼中学读完初一，不久又迁至赣县中学王母渡分校念初二。战乱与动荡的生活、贫寒的家境，给少年黄克智的学习带来许多困难：他就读的第一个中学，在1938年初被日本飞机炸平;他还常常为缴不起学费而困窘，寒暑假也只能靠步行回家，有时要走100多里路。在逆境中，他发奋读书，跳过初中三年级，直接考取当时暂迁于江西省遂川的赣省高级中学。

　　1943年，16岁的黄克智以全国联考江西省第二名的优异成绩考入中正大学。他抱着“技术救国”的愿望选学土木工程。当时，中正大学土木工程系曾先后辗转于赣县、泰和县杏岭、宁都等处，直至抗日战争胜利后才迁回南昌。在土木工程界权威蔡方荫先生的培养教育下，他受到了较好的工程与力学基础教育。1947年7月，他以全班第一的成绩毕业于中正大学。以后，经蔡先生介绍至北洋大学任土木工程系助教一年。1948年，他以土木类第一名的成绩考取清华大学研究生，师从于著名力学家张维，同时兼做工程力学的助教。

　　1952年研究生毕业后，黄克智被分配在清华大学基础课部力学教研组任讲师。这时，他对薄壳理论的研究已引起国内外力学界的注意。1955年，他被国家派遣至莫斯科大学数学力学系塑性力学教研室进修，受到苏联科学院院士、国际著名力学家Ю·H·拉包特诺夫(Роботнов)的悉心指导。经过三年夜以继日的刻苦钻研，他在薄壳与薄壁杆件的弹性与塑性分析方面得到了一系列优异的研究结果，受到该教研组很高的评价。

　　1958年10月，正当他已初步拟就博士论文准备答辩之际，国内在大跃进形势下，函召他立即回国，参加组建清华大学工程力学数学系的工作。黄克智接到通知后，毅然放弃了获得博士学位的机会，按时回国，并以忘我的热情投入了数学与科研工作。

　　他先后担任系教学秘书和固体力学教研组副主任。在短短的六七年中，开出了弹性力学、塑性力学、薄壁结构力学、蠕变理论、传热学与热结构学、薄壳理论等8门新课，并培养了一大批工程力学专业毕业生与6名研究生，为我国第一个工程力学系的创建与发展奠定了基础。

　　《中国青年报》曾在1961年11月28日以《积跬步成千里——青年教师黄克智刻苦自修不断成长的事迹》为题，发表专访文章，报道了这一段时间内他坚持不懈、勤奋踏实、勇于进取的精神及其作出的成绩。1963年，任清华大学副教授。

　　1973年，从农场劳动一回学校，黄克智就致力于把薄壳理论应用于制订我国压力容器规范的工作，在换热器管板设计方法上取得了重大技术性突破，使我国这一部分的规范领先于法、美等先进工业国家5年以上。这项研究成果被颁布为国家标准，在我国12个行业的成千个企事业单位中推广使用，这是力学应用于工程的一个范例。他由此从1984年起连续两届被全国压力容器标准化技术委员会聘请为顾问，并在国际压力容器界为我国争得了赞誉。

　　1977年后，黄克智将其研究重点转入了新兴的断裂力学领域，并致力于将力学与材料科学相结合，取得了一系列国际领先的研究成果，成为该领域中的国际知名学者，被选为国际断裂学会(ICF)副主席、国际理论及应用力学联合会(IUTAM)理事、国际材料力学行为学会(ICM)无任所董事、远东断裂组织主席。

　　1978年，任清华大学教授。短短10多年中，他共发表了100多篇学术论文，撰写了5本学术专著与教材，负责主持了7项国家级科研项目，获得了12项国家、部委与省市级奖励;在清华大学为研究生与青年教师开出了10多门课程，培养了6名硕士生和19名博士生。

　　作为我国国务院学位委员会力学评议组组长、国家教委工程力学专业教学指导委员会主任委员、国家教委科学技术委员会委员兼力学学科组组长，他还主持组织国内力学专家对我国工程力学教育及学术发展的重大问题进行研究。现在，他虽已年逾花甲，仍每天工作14小时以上，他以敏捷的思维、过人的精力保持着学术上的青春。

　　胡海昌(1928-2011)

　　胡海昌，著名力学家、空间技术专家。创立了弹性力学三类变量广义变分原理，即国际上公认的胡-鹫津原理;建立了力学上新型的边界积分方程;首次找到了横观各向同性弹性体空间问题的一些重要解。在振动理论和结构理论方面也有重要贡献。

　　胡海昌，1928年4月25日出生于浙江省杭州市的一个从事教育工作的小知识分子家庭。他于1946年考入浙江大学土木工程系，学习刻苦，且自学有方，善于从理论角度分析问题。他深受当时在浙江大学任教的钱令希的赏识，因而得到其特殊指导，在大学期间就完成并发表了两篇学术论文。

　　1950年大学毕业后，他进入中国科学院数学研究所力学研究室工作，从此开始了从事力学研究的生涯。

　　在钱伟长领导下，力学研究室是一个非常活跃的研究集体。刚迈出大学校门的胡海昌，在短短几年内就在弹性力学、板壳理论等领域发表了约30篇论著。其中尤为重要的是发表于《物理学报》(1954年10卷2期)上的《论弹性体力学和受范性体力学中的一般变分原理》。该文创立了三类变量广义变分原理，对弹性力学、变分原理、力学中的数值方法产生了深远影响，被世界公认为胡-鹫津原理”。

　　1956年，中国科学院力学研究所成立，胡海昌任该所助理研究员。同年，他参加的以钱伟长为首的集体研究成果《弹性薄板的大挠度问题》获中国科学院自然科学奖二等奖。以后，直至1965年，胡海昌一直在中国科学院力学研究所工作，任副研究员、固体力学研究室主任，从事早期的火箭总体设计和壳体稳定性研究。

　　60年代初，我国集中了一批优秀专家研究空间技术。1966年，胡海昌到中国空间技术研究院空间飞行器总体设计部工作，历任空间飞行器总体设计部副主任、科技委员会主任、名誉主任等职，1981年被聘为研究员。胡海昌在运用理论知识解决实际问题、指导工程技术工作的同时，仍坚持从事理论研究，不断取得新的成果。

　　1981年，胡海昌当选为中国科学院学部委员。

　　在从事科学研究的同时，胡海昌还热心于教育事业。从50年代起，他在北京大学数学力学系讲授弹性力学、板壳理论、薄壁杆件理论、弹性力学中的变分原理、振动理论等多门课程，还在清华大学、中国科学技术大学、北京航空航天大学等校兼职，并自1957年起，开始指导研究生。自1979年起，任北京大学、浙江大学兼职教授、首批博士生导师。

　　胡海昌还担任了国务院学位委员会力学评议组成员、中国振动工程学会理事长、中国气功科学研究会学术委员会副主任、《振动工程学报》主编等职。曾任中国力学学会第一、第二、第三届理事，第三届副理事长，现任名誉理事;《力学学报》副主编、《振动与冲击》主编等职。

　　1978年以后，还先后担任北京市第五、第六、第七、第八届政治协商会议委员，全国第八届政治协商会议委员。

　　胡海昌除了进行有关我国空间飞行器的研究、设计工作以外，曾发表论文百余篇，涉及弹性力学、塑性力学、流体力学以及结构力学的平衡、稳定和振动等领域;还有著、译7本。他的研究工作极富创造性，尤其在广义变分原理方面的杰出成就，是对力学的重要贡献，在国际力学界产生很大影响由于工程中的力学问题大多难于求得精确解，因此寻找其简单可行而又有实用精度的近似解成为力学界长期探讨的课题。

　　50年代以前，各种重要的近似解法大致可分为三类：第一类是根据力学背景作出若干简化假设，建立工程实用的结构理论。从固体力学观点衡量，这些近似理论大多精确满足连续条件和平衡条件而近似满足本构关系，例如梁、板、壳理论。第二类是根据最小势能原理用里兹法求近似解。它们虽能精确满足连续条件和本构关系的要求，但只能近似满足平衡条件。第三类是根据最小余能原理用里兹法求近似解。它们虽可精确满足平衡条件和本构关系，但只近似满足连续条件。

　　还在大学期间，胡海昌就在钱令希的指导下开始探索这一课题，力图求得一种方法，它不强制要求精确满足什么方程，而是把哪些方程能精确满足，哪些方程能近似满足的问题留给解题人根据问题的性质来作出抉择。

　　1950年E.H.莱斯纳(Reissner)提出了弹性力学的二类变量广义变分原理，展示了在能量法中同时近似地满足不同力学性质的方程的可能性。继而，胡海昌于1954年在《物理学报》上发表了《论弹性体力学和受范性体力学中的一般变分原理》，文中提出了三类变量广义变分原理。在这个变分原理中，位移、应变和应力三类变量全都作为自变函数，全部方程都不必精确满足。这是一个无条件的变分原理，它为以往的工程实用结构理论提供了能量法观点的解释，更为研究各种近似解法提供了空前灵活的理论根据。

　　这篇论文发表后，在五六十年代，国内掀起了研究变分原理的热潮。一方面是根据广义变分原理用里兹法求近似解，这在国际上是一个创举，比国外同类工作早了5年。另一方面是相继提出了板、壳、振动、稳定诸问题的广义变分原理，在国际上也处于领先地位。

　　1964年，美国同行率先把胡海昌提出的变分原理称为胡鹫津原理(鹫津久一郎，日本人，1955年在美国提出与胡相同的变分原理)。1970年前后，不断有人指出，广义变分原理是建立包括有限元法在内的各种近似解法的坚实的理论基础。这样，在国外也出现了研究和利用变分原理的热潮，尤其是根据广义变分原理来论证已有的和建立新的有限元法。

　　自此，胡-鹫津原理得到美、日、苏、英、法、德、意等国同行的公认，并在众多的弹性力学、板壳理论、有限元法的专著和论文中得到介绍和引用。一项国内的力学研究成果在国外引起如此强烈的反响，尚属罕见。

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