技術(shù)
錢令?！〗淌?/span>
技術(shù)科學(xué)獎
1997年
錢令希??? 工程力學(xué)家。1916年7月16日生于江蘇元錫。1936 年獲上海中法國立工學(xué)院土木科學(xué)士學(xué)位。1938 年獲比利時布魯塞爾自由大學(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、院長。 1955年被選聘為中國科學(xué)院院士 ( 學(xué)部委員 )。
一、懸索橋的近似分析
40年代中期，錢令希對懸索橋的力學(xué)性能進行詳細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)：(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(guī)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(shù)來表征，而這個系數(shù)在給定的恒載與活載比例下是相對穩(wěn)定的。利用這兩條力學(xué)性質(zhì)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(shè)計者僅用計算尺便能在幾小時內(nèi)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(xué)報上發(fā)表，由于它的獨創(chuàng)性和深入淺出，面向工程的風(fēng)格，美國土木工程學(xué)會擬授予1951年結(jié)構(gòu)力學(xué)莫采夫 (Moi- seff)獎，因時值抗美援朝，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(shè)，但被他用余能原理給予了證明。這篇論文開創(chuàng)了中國力學(xué)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(xiàn)了一批有國際影響的研究成果。
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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)中機動分析的通路法，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《中國科學(xué)》上發(fā)表了《關(guān)于拱壩的計算----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際，在工程中得到了應(yīng)用。
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同年，他在出席長江三峽水利樞紐規(guī)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(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，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設(shè)計院用于浙江烏溪上湖南鎮(zhèn)水電站的建設(shè)，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(jié)構(gòu)極限分析和安定分析
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從工程觀點出發(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。他長期以來致力于實用的極限分析方法，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》和《中國科學(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方法。1965 年，他又和鐘萬勰一起在《力學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了《論結(jié)構(gòu)極限分析并建議一個一般變分原理》一文，引起了力學(xué)界的廣泛關(guān)注。 80 年代，他將計算機技術(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》上發(fā)表了一個便于工程實用的一般性方法--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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為中國制定潛艇結(jié)構(gòu)的強度計算規(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。這項工作和發(fā)表的論文分別獲得1978 年全國科學(xué)大會獎和1982 年國家自然科學(xué)獎三等獎。
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七、大連新港海上校棧的設(shè)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(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)。這個橋型是以其首創(chuàng)者比利時維朗第 (Vierendeel)教授命名的，30 年代時曾在比利時風(fēng)行一時。但是由于設(shè)計和施工經(jīng)驗不足，屢有破壞事故發(fā)生。錢令希認(rèn)真總結(jié)了國外的失敗教訓(xùn)，即節(jié)點設(shè)計不合理、鋼材質(zhì)量差和焊接技術(shù)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(jié)點的應(yīng)力集中，完成了整橋設(shè)計。他親自對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，這個校棧已在海上服役了 20余年，仍完好如初。設(shè)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(xué)和工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
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60年代初，現(xiàn)代電子計算機問世，錢令希很快意識到它對力學(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，他在中國科學(xué)院的一次力學(xué)規(guī)劃座談會上極力倡導(dǎo)發(fā)展計算力學(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)計的理論和方法，進一步為工程服務(wù)。會后，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，國家制定各學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，“計算力學(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全國性的計算力學(xué)會議，進一步普及了計算力學(xué)和擴大該學(xué)科領(lǐng)域的研究和應(yīng)用隊伍。
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結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理論和方法，在國際上有兩條途徑，一是數(shù)學(xué)規(guī)劃法，其理論基礎(chǔ)強并有通用性，但實用比較困難；另一條是所謂優(yōu)化準(zhǔn)則法，它依靠一些簡明的準(zhǔn)則進行優(yōu)化計算，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，給出了一個統(tǒng)一實用的優(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，使這個研究性的優(yōu)化程序發(fā)展為工程實用的程序，解決了許多各類工程優(yōu)化實例，取得了可觀的經(jīng)濟效益，并獲得了1985 年國家科技進步獎三等獎。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》，該書言簡意深、觀點鮮明、文字流暢，有自己的風(fēng)格，出版后獲得同年全國優(yōu)秀科技圖書一等獎。他領(lǐng)導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論與方法研究工作，既注重實用性，又達到了相當(dāng)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(xué)獎二等獎。
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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 .中國科學(xué) (Acta Scientia Sinica),1950,1:24.
- On the analysis of open web trnsses. 中國科學(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;人民長江 ,1959.
- 關(guān)于拱壩的計算----考慮扭轉(zhuǎn)作用的拱冠梁法 .中國科學(xué) (Acta Scientia Sinica), 1961,10.
- 關(guān)于殼體極限承載能力 .中國科學(xué) (Acta Scientia Sinica),1964,12:4.( 俄文 )
- ?A generalized variational principle for the limit analysis in solid mechanics. 中國科學(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)計理論與方法的近代發(fā)展 .力學(xué)情報 :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)計理論與方法的某些進展 .自然科學(xué)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(shù)法 .力學(xué)學(xué)報 ,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 .水利電力出版社 ,1983.