作者:吴琳,光明日报驻大连站;吕东光,大连理工大学党委宣扬部新闻中央

学人小传

钟万勰,工程力学与打算力学专家,中国打算力学发展的奠基人之一。
1934年生于上海,1956年毕业于上海同济大学桥梁与隧道专业,同年分配到中国科学院力学研究所事情。
1962年调入大连工学院(现大连理工大学),事情至今。
1993年当选中国科学院院士。
曾任中国科学院技能科学部副主任、中国力学学会副理事长、教诲部科技委员会委员、中国力学学司帐算力学专业委员会首任主任委员,第一至第四届国际打算力学协会常务理事与实行理事。
现为国际打算力学协会执委会名誉委员,英国威尔士卡迪夫大学名誉教授。

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钟万勰几十年来致力于工程力学与打算力学研究,对经典弹性力学构造力学剖析有重大推进,创建“离散辛数学”方法;发明了风雅积分法,打算构造力学与最优掌握的仿照关系,参变量变分事理等,形成了钟万勰打算力学学术思想体系。
他为我国建造首艘核潜艇制订了“潜艇耐压壳强度”的设计规范,曾主持完成多个重大构造工程打算剖析项目,“群论在构造剖析中的运用”等运用力学构造剖析打算理论,在改革开放初期,为办理国家重大工程关键问题作出主要贡献。
研制出大量具有前辈水平的构造剖析集成程序软件,至今广泛做事于社会经济各领域,取得显著经济效益。
其研究成果1991年、2010年两次荣获国家自然科学二等奖。
2011年获ICCES终生造诣奖。
1998获国际打算力学协会FELLOW奖,2001年获何梁何利科学与技能进步奖和“全国模范西席”称号,已揭橥论文300余篇,出版《打算构造力学与最优掌握》《弹性力学求解新体系》《参变量变分事理及其在工程中的运用》等中英文专著。

2020年5月23日,见到钟万勰院士时,这位86岁高龄的老人正在忙着著书立说,他的《辛数学及其工程运用》被征订为航空宇航科学与技能教材出版工程方案“十三五”教材项目。
对付人才培养,钟万勰向来格外重视,要不是疫情耽搁,他还会一如既往地坚持给学生上课。

创始

“离散辛数学”是钟万勰对天下打算力学的贡献,更是中国打算力学跻出生界的“国之重器”。
它冲破了由数学大师圣维南提出、由力学大师铁木辛柯总结出来的弹性力学“半逆法”,即圣维南问题“凑合法”的传统束缚,建立了高效、精准、便捷的打算力学构造剖析体系。
这一构造剖析打算系统广泛适用于土木建筑、航空航天、电子通信、高铁、海上采油、核电开拓、机器制造、交通运输等浩瀚领域,均取得显著的经济效益。

更令人钦佩的是,1996年,钟万勰带着他的“离散辛数学”去斯坦福大学力学所讲学。
斯坦福大学是铁木辛柯的“老窝”,里面的弟子都是威信人物。
报告会上,钟万勰刚讲几句话,就有人举手提出质疑,但报告结束时,底下反而没有人疑问,他们纷纭表示:“弹性力学还可以这样改进!
”之后,便是一阵耐久不息的热烈掌声。

“外国人在这个领域做了这么多年的庄,我们中国人也该霸占一席之地了!
”钟万勰骄傲地说。

为什么钟万勰的“离散辛数学”能令浩瀚天下打算力学大咖如此钦佩?能有如此神奇之运用功效?

首先,钟万勰接管了盛行百余年的天下经典力学哈密尔顿体系,深刻解析了德国大数学家赫尔曼·韦尔1939年针对力学剖析提出的辛数学观点。
在此根本上,他创立了“离散”有限元变分的构造力学剖析办法,形成了代数求解的“离散辛几何”方法。
而哈密尔顿体系是用繁芜的微分辛几何进行差分求解,其理论艰涩难懂,极其不适宜实践运用。

其次,“离散辛数学”是钟万勰近40年奋斗的心血结晶。
在此期间,他创立了独树一帜的打算力学理论:“群论在构造力学中的运用”“极限剖析中新上、下限定理”“参变量变分事理”“风雅积分法”等。
“离散辛数学”的出身,标志着钟万勰学术思想体系的形成。

末了,通过“离散辛数学”,钟万勰建立了却构力学与最优掌握之间的仿照关系。
这一枢纽关头点的打通,实现了却构力学和动力学剖析相互贯通,力学各学科之间的交叉和领悟,纠正了国际打算力学界一贯认为的“动力学能量与差分‘保辛’相抵牾”,即“保辛”则不能能量守恒、能量守恒就不能“保辛”的缺点认识,为动力学掌握理论发展作出主要贡献。

1993年,《打算构造力学与最优掌握》出版;1995年,《弹性力学求解新体系》出版——这是钟万勰生平40余部著作中最有分量的两部。
《弹性力学求解新体系》出版时,钱学森为此写来贺信:“是您使弹性力学的工程打算体系适应了电子打算机时期的哀求,真是立了大功!
”美国工程院院士卞学鐄教授称他的弹性力学新体系是创始。

《弹性力学求解新体系》获首届中国工程院光华工程科技奖一等奖。
1993年,钟万勰当选为中国科学院院士。

“离散辛数学”表示了钟万勰“不唯洋是尊”的治学思想,“行成于思毁于随,要敢闯!
”后来,他追根溯源,把这一发明返璞归真到“祖冲之方法论”上,发扬光大中华传统文化,并谆谆教导将“祖冲之方法论”传播到广大学生之中。

奋斗

钱伟长慧眼识珠,钟万勰大学毕业后被“点名”要进了中国科学院,他也在名家的熬炼中迅速发展。

钟万勰没留过学,但他精通英语、俄语,全凭自学。

钟万勰学习的刻苦劲头,有目共睹。
食堂买饭排队在看书,生病被疑惑是癌症住院期间在看书,照顾生病的妻子时在看书,候机、等船在看书,乃至“文革”期间开大会,他也拿着一本量子力学的英文书在底下看。

钟万勰的好学精神与从小的家庭熏陶有关。
1934年,他出身于上海,父亲钟兆琳是上海交通大学著名教授,我国电机学的创始人。

钟兆琳是一位有风骨、有气节的科学家,曾为抵制日本人愤然辞职。
钟万勰身上所具有的强烈的民族气节,秉承了先父之志。

钟万勰小学、中学就读于上海南洋模范学校。
1952年,他考入同济大学桥梁与隧道工程专业。
大学期间,钟万勰就显示出过人的数学天赋以及博览群书的自学能力。

“那个时候,这点内容根本吃不饱。
”钟万勰自学了《柯氏微积分学》、库朗—希尔伯特《数学物理方法》、斯米尔诺夫高档数学教程。
“胡—鹫津”变分事理的发明人胡海昌院士曾讲过:“钟万勰的数学比我好。
”可见,钟万勰的数学水平之高。

毕业前夕,钟万勰撰写了两篇颇有见地的论文,个中《各向异性平面弹性的打仗问题》由同济大学校长李国豪推举给全国力学学会成立大会。
中国科学院力学所副所长钱伟长看到文章后说:“钟万勰你来给我当助教,你把力学学懂了。

就这样,1956年,钟万勰大学一毕业就来到中国科学院。
1959年,所长钱学森派他到中国科技大学担当理论力学的主讲西席。
刚毕业,就被中国科学界顶尖人物“二钱”看重,钟万勰迎来了人生的高光时候。

这段期间的钟万勰博览群书,眼界大开,他阅读了朗道—栗弗西兹《理论物理学》著名的“群表示论”以及其他关于“群论在物理中的运用”等著作,接管了1960年美国科学家克拉夫和英国科学家辛克维奇“用能量法办理数值问题”的数值剖析“有限元法”,融汇了钱学森、钱伟长、钱令希、胡海昌等中国科学家的各种思想,这些为其日后的学术发展奠定了坚实根本。

也正是在这这段期间,钟万勰对传统力学理论产生了质疑。
为打破它,他奋斗了近40年。

1962年,钟万勰(左)与钱令希在一起。

不挠

可惜,在中国科学院事情不久,“反右”运动开始了,钟万勰遭受“冲击”。
出于爱惜保护人才,部门领导胡海昌向当时的学部委员钱令希推举了钟万勰。

钱令希爱才心切。
就这样,1962年,28岁的钟万勰在人生最富创造力和拼搏力的黄金年华,来到了大连工学院(大连理工大学前身)。

钟万勰回顾,那是1962年9月的一天清晨,他乘坐火车来到大连,空气清新,真是个难以忘怀的时候。
钱令希竟然一大早就亲自到车站来接他,并为他在大连的新生活安排好了统统。

由于受到钱令希的“庇佑”,钟万勰可以全身心投入科研事情之中。
“我得到了自参加事情以来发挥才能的最好机会。
”而且每周末,钟万勰都是钱家的“座上客”。
钟万勰不仅从生活上体会到了钱令希对他无微不至的关怀,而且在与钱令希的交谈中,钟万勰更深切感想熏染到钱令希心中怀有的富强国家的科技创新梦想。

义务在肩,更需躬身勠力前行。
作为事情助手的钟万勰,在钱令希的科研方向指引下,两人“珠联璧合”,于1963年揭橥《论构造极限剖析并建议一个一样平常变分事理》一文。
这篇文章之以是引起强烈反响,一是由于其所研究的极限承载能力由弹性力学发展到塑性力学,阅读问题更为繁芜,二是由于拓展了独具特色的一样平常变分事理。

后来,钟万勰才知道,“在最初进行一样平常变分事理研究的时候,钱师长西席已经接管了国家建造核潜艇的任务”。
1965年前后,大连工学院正式承接核潜艇耐压壳的研究任务,并成立理论与实验两个研究组。
钟万勰担当理论组组长。

基于前期踏实的理论根本,钟万勰很快就找到了却合壳体失落稳的不利形式。
实验组也验证了这一理论结果。
在得到成果的那一天,钟万勰愉快得三步并作两步跑到楼上,向钱令希申报请示。
钱令希非常高兴地连说:“交卷了,交卷了!

正当研究报告借助手编程序在真空管式电子打算机上算出数值结果,并进行研究成果的初步整理时,“文革”开始了。
起初,钟万勰还能将自己反锁在办公室或图书馆里,连续研究。
可是后来,在一片“造反有理”的声浪中,研究不仅无法连续,他个人也屡受冲击。

由于核潜艇研究须要,钟万勰在蹲“牛棚”时,凭借小时候与父亲下围棋练就的“复盘”本领,在没有任何资料赞助的情形下,全凭“脑袋瓜”把“核潜艇耐压壳体锥柱结合壳体稳定性设计”默写在了一叠废纸上,在“放风”时交给钱令希,确保我国第一艘核潜艇成功潜水。
而这一成果一贯以来成为我国核潜艇耐压壳设计和打算的规范,并得到全国科学大会奖和国家自然科学奖。

创新

20世纪70年代,中国的打算力学基本上是一片空缺。
当时的大连工学院,以钱令希院士为代表的力学事情者身怀报国之志,深感由于打算机的涌现,国际力学界会发生变革。

“要干事必须有人才”,为此,钱令希不仅顶住压力调进了钟万勰,而且在此期间还调进了一批所谓“出身不好”的青年才俊。
1972年,趁政治运动稍有松缓之机,考虑到上海有2台可以运用自动化措辞的打算机,于是,钱令希向工宣队建议开门办学,成立“上海小分队”,发展我国打算力学。

从1972年到1973年,这支先后由十几个人组成的“上海小分队”干出了一番“轰轰烈烈”的事情。
“上海小分队”紧张推广土木构造打算剖析程序,这类程序设计,打算量浩大,以前都是手工打算,耗时长。
如何将打算机算法措辞用到力学剖析上,当时海内没有任何书本刊物可查,程序全靠自己开拓。
林家浩教授回顾:“钟万勰看着外国那些天书一样的东西,他就能把它一条一条、一点一点转化成为力学的措辞,编出了自动化措辞的程序,开拓出JIGFEX(构造剖析)打算程序软件,到20世纪80年代初,海内已经有几百个工程用了我们的软件。

为开拓此程序,“小分队”与上海市政工程设计院、上海工业建筑工学院洽谈,免费帮助对方办理工程设计问题,只要对方供应每天2个小时的上机机时。
对方不仅给予支持,还供应了生活住宿方便。

那时,“小分队”每天只能半夜12点前后去打算机房排队上机,无论刮风下雨,纵然雪埋脚踝,钟万勰也依旧去排队,乃至发高烧也在编辑程序,真是拿出了“豁出去”的“玩儿命”劲头。

当时的打算机内存非常小,分别为48K和192K字节。
为办理如此大量的打算,钟万勰创造出“小马拉大车”的“奇迹”,“小分队”成员按照钟万勰开拓设计的程序,针对详细工程进行编辑。
自此,这套打算机软件开拓系统办理了大量实际工程问题,上海电视塔便是个中的成功案例。

上海电视塔吊装当天,成千上万的上海市民前来围不雅观。
“上海小分队”也由此名声大噪,“小分队”驻地、钟万勰的家都被相继而来的“取经”人挤满。
钟万勰他们不仅把程序无偿奉送,还在上海科学会堂举办多场培训班。

一韶光,大连工学院打算力学在海内迅速“蹿红”,发展势头锐不可当。

时任上海市政设计院打算组组长的胡云程工程师回顾:“我利用钟万勰设计的程序系统办理了当时市政设计院久攻不下的一个桥梁工程中4个钢箱梁的‘合龙’问题。
钟院士真的不大略,他自称是‘土八路’,实在,他不仅绝顶聪明,而且还有超于凡人的努力。
钟院士是真正有学问的,以是对我的影响很大。

穷究这套软件开拓系统的“神奇”之处,关键在于钟万勰将天下著名的理论物理“群表示论”思想利用到构造力学打算之中,而且涉及大量博识的数学知识。
钟万勰创造了这套程序的“源代码”。
大连交通大学退休教授吴昌华回顾:“我就用钟万勰JEGFEX程序算齿轮,以前的打算机没有硬盘,用纸带机靠内存来解题,我算的齿轮有14个齿,28个对称轴,按照群论理论,只要对二十八分之一的面积或者体积进行划分、求解,问题就全部办理了,以是我知道它的神奇之处,效率太高了。

一鼓作气,钟万勰将JEGFEX系统不断完善,开拓出简洁版的DDJ系统、构造优化程序(DDDU)等多种专用程序,在海内建筑领域首先实现了作业软件、施工图绘制一条龙的CAD软件开拓。
这些研究成果为改革开放后百废待兴的经济培植,以及国防工程的更新换代办理了一系列重大难题。

1978年,全国科学大会胜利召开。
大连工学院力学系有4个项目受到大会褒奖。
个中,钟万勰在《潜水耐压的锥柱结合壳的强度和稳定性》《群论在构造力学中的运用》《大型汽轮发电机基座的设计与研究》等三个项目中都发挥了至关主要的浸染。

启示

由于大连工学院的不懈努力,推动了我国打算力学的发展,并积极走向天下,缩短差距。
1984年,中国打算力学协会正式成立。
钟万勰被保举为该协会的第一、第二届主任委员。

1986年,中国作为发起国之一的天下打算力学协会在美国成立。
钟万勰受教诲部指派,率团出席成立大会,并被保举为该大会的常务理事。
在连续六次大会上,他都揭橥了主要的学术报告,成为中国打算力学界在国际上的代表性人物。

钟万勰内心深处有种强烈的民族自傲感。
20世纪80年代,我国开拓渤海石油,建造海上石油平台。
当时的平台设计,中国人自己还不会,国外有软件却不卖,要中国费钱,他们过来人给打算,而且还夹带着不合理的附加条件。

为此,钟万勰组织团队仅用一年半韶光,就把这套构造设计打算程序给弄了出来。
中海油派了一辆小面包车,拉着打印出来的打算结果,从塘沽开到北京,钟万勰须要把外国的这些打算结果逐一算出来。

这便是难不倒的钟万勰团队,《中国日报》等海内多家报纸头版头条宣布了这件事,外方末了只好规规矩矩和中方进行互助。

20世纪80年代初,天下银行组织贷款,投资中国经济社会培植,个中,投资培植的工业装备构造剖析国家重点实验室,方案依托于大连理工大学力学系。
而对此进行资质审查、资格评估的答辩会,都是由钟万勰作为答辩人完成的,并且收到良好效果。

以此为平台,钟万勰与国外同行进行了广泛的学术互换。
他常常在国际会议上做主旨报告或出任主席、副主席,也曾三度访美,应邀在几十所国际顶尖大学做学术报告,还与英国卡迪夫大学建立了友好互助关系,被英国威尔士大学和喷鼻香港大学付与名誉教授称号,并于1997年被天下打算力学大会付与院士奖。

一次访欧互换中,正值海湾战役爆发。
钟万勰创造,美国的“smartbomb(聪明的炸弹)”激光制导,精准打击,杀伤力极强,而且,“美国的学界猛讲动力学与掌握。
这套东西,我可是里手里手啊”。

于是返国后,钟万勰集中研究掌握问题,“我们中国一定要把这套东西搞上去”。

凭借近40年的学术积累和实践探索,钟万勰再次回到经典力学哈密尔顿体系。
此时,他有一种彻悟之感。
中华文化“一阴一阳之谓道”的深刻意蕴,法国数学大师庞加莱的名言“数学能够用一套措辞把两个完备不同领域的东西放到一起”,都给了他巨大的启示。

于是,“离散辛数学”体系出身了。

通过“离散辛数学”创建构造力学与最优掌握的仿照关系,形成了我国自己的掌握理论,即鲁棒掌握H∞理论,并出版《状态空间掌握理论与打算》一书。
钟万勰团队开拓出最优掌握系统设计与仿真工具箱PIMCSDToolbox。
这套软件系统对机器人快速机动操作、制导武器的精确打击和拦截、卫星编队队形的重构以及飞机起飞整编等,对国家经济培植发展,都在发挥和必将发挥主要浸染。

“有人说我的‘最优掌握’和外国人不一样,我为什么要和外国人一样?我做出来的就好使!
”“有时候外国人搞的那套土方法弗成,我们都把他们甩在后面了。
”之后,钟万勰通过人才培养,连续将最优掌握研究下去。
“2000年往后,一贯到2010年,我花了很大力气到航天部门推广我们的打算力学与最优掌握,我把程序系统都送给他们,希望航天部门一定要关注。
”先生长西席身怀爱国大义,拳拳之心令人动容。

无悔

钟万勰给众人的印象是,人很谦逊,没有架子。
他做学问也很实在,“打算力学虽然打仗面很广,但它的浸染便是赞助,工程都是你们的工程,我们赞助你可以做这个做那个,就起这个浸染。
”但是,便是这个“赞助浸染”却至关主要。

20世纪90年代,三峡工程全球瞩目,个中一个主要的升船机工程,在方案设计完成后,交给钟万勰审查。
钟万勰看完图纸后,直言“这可能出问题”。

升船机提升109米往后,构造稳定性方面存在问题。
一条客船,多则好几百人,一旦倾覆,后果不堪设想。
于是,钟万勰写信给三峡工程技能总卖力人张光斗院士和潘家铮院士。

不久,三峡水利办召开生产会议,钟万勰作为大连理工大学代表出席。
会上,钟万勰把他的想法讲了出来。
随后,中心有关领导知道有院士对设计提出见地,于是在升船机培植的批文上写道:连续研究。

适值,在之后的升船机试验中,两次都发生事件。
而当再建方案拿到钟万勰面前时,他审查后说“可以了”,这才投入培植。

至今,升船机安全运行。

钟万勰是一位科学家,他总是以追赶天下前沿的竞争心态和必胜信心对待科研,环绕科研处理周围的人和事。
以是,你总能感到他身上有一股激情亲切和干劲。

前辈装备设计与CAE软件开拓国家地方联合工程研究中央副主任陈飙松对钟万勰无比感激:“从2005到2007年,软件研发团队处于动荡期间,由于钟师长西席的不断勉励,我们才一贯坚持着,而且遵照钟师长西席JIGFEX构造打算理论,并把它拓展成为SiPESC打算软件程序集成平台。
此集成平台如今已经运用到我国航天领域,包括‘神舟’系列载人飞船、‘天宫一号’的设计以及很多型号的航天器的设计。
在核电方面,我们也有了重大进展,特殊是为‘华龙一号’办理了核反应堆推力轴承打算问题。

自从来到大连理工大学,钟万勰夫妻二人就两地分居,至今已40余年。
后来,只要有回老家上海的机会,学校就会为他供应、创造各种方便条件。
但是,钟万勰齐心专心扑在打算力学奇迹上,把为他供应这片沃土的大连理工大学当作第二故乡。

心兹念兹,钟万勰用“正其义不谋其利,明其道不计其功”来描述自己科学人生的追求境界,用“衣带渐宽终不悔,为伊消得人干瘪”来表达他献身科学奇迹的无怨无悔。

(本版图片均为资料图片)

《光明日报》( 2020年08月03日11版)