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钱令希

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:
,这是一种介于传统的重力坝与大头支墩坝之间的坝型,可用于高坝建筑。比之重力坝,它比较经济,且施工中容易散热,坝底浮托力也较小;比之传统的大头坝,由于它每一坝垛的横截面沿坝高都是等边梯型,截面内没有突变,所以可避免大头坝横截面内在头部可能产生的拉应力。它的最突出的优点是施工方便,混凝土工程可以采取大面积的平面模板,有利于大体积混凝土浇灌,投资也较节省。这个坝型被水利部上海勘测设计院用于浙江乌溪江上湖南镇的水电站建设。该坝高达128米,长440米,分22个支墩,是我国最高的支墩坝,于1979年10月建成,后来,广西32.6米高的龙门坝等也采用了这种梯形坝型。
  结构极限分析与安定分析 从工程观点出发,钱令希一贯认为结构分析中最关键的问题是结构在给定荷载环境下的极限承载能力,用它才能估计一个结构方案的真实安全度。通常,工程设计依靠的弹性分析只能给出在工作状态下的应力和变形。用允许应力和允许变形准则做出的设计,由于忽视了材料塑性赋予结构的潜力,不仅得出的结构安全系数不真实,而且造成材料资源的浪费。因此,长期以来他总想为工程师提供一种方便而又实用的极限分析方法,包括复杂加载下的安定分析方法。
  60年代初,他在《力学学报》和《中国科学》上发表了关于壳体承载能力的论文,从能量原理提供了一个方法。但他并不满足于这个虽然简单但不够一般的方法,后来,他又和他的学生钟万勰一起发表了固体力学中极限分析的一个一般变分原理,它以假设的速度场和应力场彼此独立变分,以满足极限分析的全部方程,包括材料的塑性屈服条件。变分结果可以给出介乎上限与下限极限承载能力的近似解。它为塑性力学中的变分原理创出一条新路,引起了人们的广泛兴趣。以后,钟万勰又把它发展成极限分析新的上、下限定理。
  80年代,钱令希和博士生把计算机技术、有限元方法和线性规划相结合,在《力学学报》上发表了一个便于工程实用的一般性方法——温度参数法,用以统一解决极限分析和安定分析问题。他们利用可变参数的温度场构造出一个虚的自平衡应力场,用来适应极限分析和安定分析的需要,效果很好,在美国1990年的机械工程学会压力容器及管道的国际学术会议上作过报告。近来,他和博士生又改进这个方法,用弹塑性弹簧和刚性单元来构造有限元模型,这样既可以简化计算工作,又可以提高应力分析的精度。这个方法可望有效地用于岩土力学中的极限分析问题。
  结合壳的稳定问题 60年代,为制订我国潜艇结构的强度计算规则,钱令希承担了锥柱结合壳在静水压力下的稳定分析的任务。当时,对于这种形状复杂的壳体,很少有参考资料,他和他的助手们研究了这类壳体的有利和不利形式,并给出相应的理论和算法,成功地应用于我国核潜艇的研制,并被纳入国家设计规范。这项工作和后来发表的论文《潜水耐压的锥柱结合壳的强度和稳定性》获得了1978年全国科学大会奖和1982年国家自然科学三等奖。
  大连新港海上栈桥的设计和建造 这座栈桥主要用于承载通油通水的管道和一个车道,将陆地与1公里外的油码头沟通起来。鉴于荷载分布比较均匀,为节约钢材,再加上工期奇紧,钱令希在仔细研究了各种方案之后,认为最优方案是采用100米跨度全焊的抛物线上弦的空腹钢桁架。这种桥型以国际上的首创者比利时教授维冷第(Vir, ndeel)命名,30年代,曾在比利时风行一时,但是,由于当时设计和施工经验不足,曾屡有破坏事故发生。钱令希提出这个方案时,有些人劝他:“这种桥型,国内无先例,国外也没有这么大的跨度,还出过不少事故,何必去冒这个风险!”钱令希认真总结了国外失败的教训——节点设计不合理、钢材质量差和焊接技术不成熟。他肯定这种桥型对于大连新港的海上栈桥是十分有利的。他潜心研究,用扬长避短的方法,通过模型试验,找到了以柔克刚的办法来降低节点的应力集中,他认真检验使用的钢材,跑了十多个工厂,组织并培训了优秀的焊接技工,集中了工厂技术人员和老工人的经验,制订了加工程序和海上架桥的方案。接着,钱令希带领他的设计组到工厂和海边工地自始至终地参加了钢梁制造和海上架设工作。
  这是一个国内尚无先例的成功的工程设计,整个工程仅用了不到一年的时间,它节省材料、受力合理、使用方便、美观大方。栈桥建成之日,那全长近1公里的9跨拱形钢结构长桥飞架在蓝天碧海之间,气势甚是雄伟壮观,赢得了中外工程界的称赞。现在,栈桥已在海上服务了17年,依然完好如初。大连新港工程投产后,仅三年半的时间就收回了建港的全部投资,它每年出口原油占全国总出口量的90%以上。这项工作荣获全国科学大会奖和国家70年代优秀设计奖。设计小组编写的《全焊空腹桁架钢桥》一书于1982年由人民交通出版社出版。
  计算力学和工程结构优化设计 1972年,在周恩来总理“要搞好基础理论研究”的指示下,中国科学院召开力学规划设想座谈会。钱令希在会上倡导发展计算力学;他还提出力学要越出仅作分析的老传统,还要以综合研究工程优化设计的理论和方法,进一步为工程服务。他指出由于计算机的应用,国外力学分析的新局面已经打开,并且发展迅速,而优化设计亦正在形成气候,我国力学工作者必须迎头赶上。会后,他在《力学情报》上发表了《结构力学的最优化理论与方法的近代发展》一文,引起了大家的注意。1978年,在制订全国力学学科发展规划时,他极力主张把“计算力学”列为力学发展的重要方向之一。他的主张被采纳,并被指定主持了全国力学发展规划中“计算力学分支学科规划”的调研与制订工作。之后,他致力于组织队伍,进行研究与实践,发表了一批论文。1980年和1981年,他担任中国力学学会结构力学专业组组长,在大连和杭州亲自组织了两个全国性的计算力学会议,进行倡导。很快,于1983年正式成立了中国力学学会计算力学专业委员会,学科和队伍得到迅速的发展。当时,优化设计的理论与方法在国际上有两条途径:一条是依靠数学规划,其理论基础强,并有通用性,但实用比较困难;另一条是依靠一些简明的准则,来指导优化的算法,它便于工程实用,但仅限于部件截面的优化问题,因此有局限性。在这类问题上,钱令希的研究表明,两条途径实际是可以统一的,都可归结到相同的序列线性规划的算法上来。这个结果和当时国际上几位先进学者的工作一致。但是,人家是先行10年后才走到这一步的。他和同事们进一步研究,在1983年发表了《工程结构优化的序列二次规划》一文,找到一条比序列线性规划更为切合实用的途径。在这个基础上,他们开发了DDDU程序系统。这个系统后来有4个版本,逐步从研究性的优化程序发展到切实面向工程应用的程序。这个程序比较完善,得到工程界的应用,也为国外同行重视。
  1983年,钱令希总结了他在大连工学院工程力学研究所领导的部分研究工作,写出了专著《工程结构优化设计》。该书于同年获得全国优秀科技著作一等奖。
  在钱令希所在的大连理工大学工程力学研究所里,目前已成长起一支研究力量,他们正在计算结构力学领域内努力工作。除进行一些理论性研究之外,结构优化设计方面正继续向计算机辅助设计方向发展。已开发的混凝土结构的FCAD系统以及用途更广泛、功能更全的MCAD系统,都坚持一条准则:面向工程,理论联系实际,切实为工程服务。
  他主持的工程结构优化设计研究工作,集体获1990年国家教委科技进步一等奖和1991年国家自然科学二等奖。
  善选英才 甘为人梯
  1978年,在参加全国科学大
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