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钱伟长

文章来源:[SouVR.com]网络收集整理 作者:Frank/Tracy 发布时间:2010年03月18日 点击数: 字号:
0年代,他曾经指导了18名研究生和10多名共事的助手,以及三期力学研究班学员。他和学生们相处得十分融洽,例如,他和叶开沅等人的师生关系曾以“迷人的师生关系”为题报道过。80年代,在70高龄之后,他又创办了上海市应用数学和力学研究所,出版了《应用数学和力学》(中文版、英文版)及《中国应用数学和力学进展》(英文)两种杂志,继续指导了11名硕士生、38名博士生。
  从切身体会出发,他在清华大学和上海工业大学办学的过程中,特别重视培养学生的自学、阅读文献和钻研的能力,重视教员的教学科研的结合,重视理科工科的结合,重视自然科学和社会科学的结合,重视学校为社会服务。
  钱伟长一生热爱祖国,追求进步。1935年一二九运动中,他曾作为自行车队副队长,带领部分清华

大学的学生南下宣传抗日救国。1946至1948年,参加了反美扶日、反内战、反饥饿、反美援面粉等进步运动。1948年,曾骑自行车到石景山、良乡,欢迎解放军。见到了叶剑英、陶铸和钱俊瑞,并带回了中国共产党和解放军对清华大学师生的关怀和粮食补给。1956年,在全国自然科学规划会上,周恩来总理高兴地把他和钱学森、钱三强誉为中国的“三钱”。1977年以后,他不辞辛劳,去祖国各地做了数百次讲座和报告,提倡科学和教育,宣传现代化,为富民强国出谋划策。1990年以后,他任中国海外交流协会会长,又为香港、澳门回归祖国及和平统一祖国的大业奔走,献上他的一颗忠诚的心。他的默默奉献得到党的第三代领导人,中共中央总书记,国家主席,中央军委主席江泽民同志的高度钦佩。


人物贡献

   
  中国近代力学奠基人之一
  钱伟长的早期工作是物理学的光谱分析,有3篇论文发表在《中国物理学报》(1937—1939年)。其中,硒的单游离光谱分析开我国稀土元素研究的先河。硒的光谱是4f电子光谱的基础,在30年代是用来验证量子力学计算的重要研究园地。该光谱线条众多,能位复杂,长期未能分析。1935年,首先由哈斯帕斯(Haspas)公布了一些分析结果,钱伟长证明其大部分是不可靠的。1937年,艾伯森(Albertson)和哈里森(Harrison)公布了从600条谱线中分析得到的一批能级,大部分的J值是21/2、31/2,钱伟长把能级的J值扩展到41/2、51/2,低能级扩展到38个,高能级扩展到75个,共分析了925条谱线,大部分离亮度的谱线都得到分析,并和玛吉诺(Margenaw)观察到的齐曼(Zeeman)效应相互校正。这一工作受到国际物理学界的重视,是稀土光谱的奠基性工作
  钱伟长的成名之作是薄板薄壳的统一内禀理论。在第二次世界大战期间,航空事业取得突飞猛进的发展,喷气式飞机是争夺制空权的法宝,导弹被视为下一代的武器,航天计划处在摇篮中。从而力学,如飞行器动力学、飞行器结构力学、高速空气动力学,以及喷气发动机工程热物理和工程控制论等都成为热门科学,取得蓬勃的发展。欧洲的一批科学家在战乱中移居北美,形成了一些活跃的科学研究中心。钱伟长先后师从应用数学家辛格教授应用力学大师冯·卡门,在飞行器结构力学、高速空气动力学和飞行器动力学方面作出多项成就,其中最有名的是和辛格合作,用微分几何与张量分析方法,从一般弹性理论出发,给出的薄板薄壳非线性内禀方程。他因此作为冯·卡门60寿辰祝寿文集中最年轻的中国作者赔身于一批世界上最知名的学者之中。钱伟长以板壳内禀理论为题目的博士论文,分成几部分发表后,一时间成为北美力学研究

生的必读材料,被当作理性力学的开山之作。1980年,理性力学权威A.C.爱林根(Eringen)访问中国,特意到清华大学的照澜院,来拜见钱伟长,他说,当年他花了几个月时间拜读钱伟长的板壳内禀统一理论,从而开始了自己在理性力学方面的开创性工作,他把钱伟长认作自己的前辈
  在1941年钱伟长和他的导师辛格合作发表的弹性板壳内禀理论一文中,作者成功地用张量符号建立了薄板薄壳内力素张量所应满足的6个静力宏观平衡方程,并把微元体的平衡及变形协调方程写成适当的形式,避免了对板壳变形的先验假设。从这一精确理论出发,可以根据不同的实际情况做不同的近似处理,发展出系统的理论方法。
  在1940年以前,板壳理论的各种近似处理是很混乱的,钱伟长对于这种近似的板壳理论深感不满,曾在昆明西南联合大学(1939至1940年)对这一问题进行了研究,以三维微元体平衡方程为基础,引进三维应力应变关系,得到用应变分量所表示的平衡方程。
  钱伟长的导师辛格教授原籍爱尔兰,是英国皇家学会会员,由于德军空袭来到加拿大多伦多大学,创建了北美第一个应用数学系,系内有L.因费尔得(Infeld)、温斯坦、A.F.史蒂文森(Stevenson)等教授,因费尔得是A.爱因斯坦(Einstein)的大弟子,著有《物理学的演化》等书。钱伟长在与辛格教授第一次面谈时,发现两人都在研究板壳理论,辛格用宏观的内力素张量求得在外力作用下板壳的张量平衡方程,称之为宏观方程组,而把钱伟长的方程称为微观方程组。辛格认为:虽然两种理论所用的力学量和符号有所不同,但其实质是等同的。
  辛格教授提出把两种理论合在一起,写成一篇论文,供冯·卡门教授祝寿文集之用。
  这篇文章发表之后,很受力学界和数学界的重视,先后在多伦多大学、加拿大数学年会、美国加州理工学院航空系、美国数学学会西部年会等场合作学术报告;在英国和澳洲有人写过书,进一步研究这一问题。1973年,荷兰H.S.鲁坦(Rutten)教授在《壳体渐近理论和设计》一书中多次推崇这篇文章,说:“辛格和钱的工作,继承了19世纪早期A.柯西(Cauchy)和S.D泊松(Poisson)的工作,在西方文献中重新注入了新的生命力。”他又指出:“板壳理论由于成功地采用了先验的Kirchhoff-Love假设,人们已经长期没有研究板壳的三维理论了。”“辛格和钱的工作是三维理论的基本工作,仅用力学状态的内禀变量,应力和应变,严格地从三维理论中导出了任意形状的薄壳都适用的非线性方程,这里在各向同性的假定下,把应力和应变分量按厚度方向的坐标展开为泰勒级数。近似的二维方程只有6个基本待定量,3个代表中面拉伸应变,3个代表中面弯曲变形分量,这是辛格与钱工作最重要的特点。”1982年,在上海国际有限元会议上,执行主席R.H.盖拉格(Gallagher)教授向大会介绍钱伟长时说:“钱教授有关板壳统一内禀理论的论文,曾是美国应用力学研究生在40—50年代必读的材料他的贡献对我以后的工作很有影响。 
  1944年的连载文章中,利用中面拉伸张量pαβ、中面弯曲张量qαβ,以及中面曲率张量bαβ三者与板壳厚度的相对量级来进行板壳问题的分类和近似。当然,应变在这里都是小量。文中把板壳问题系统地分成12类薄板问题和35类薄壳问题。分别给出了6个基本方程的相应简化形式。在这些简化方程中,略去了量级较小的项,得到系统而且一致的近似。所得到的各类近似方程中,包括了常见的小挠度方程和一些已知的大挠度方程。但是有不少有限挠度的方程是新的,以前并不见于任何文献,而且很有实用价值。例如,浅壳就是由于这一分类引出的新概念,当壳体中面跨度的平均尺寸L和最
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