技術(shù)
錢(qián)令?！〗淌?/span>
技術(shù)科學(xué)獎
1997年
錢(qián)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(shí)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(cháng)、院長(cháng)。 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(qián)令希對懸索橋的力學(xué)性能進(jìn)行詳細研究后發(fā)現：(1)非線(xiàn)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律卻影響極??；(2) 非線(xiàn)性因素對加筋梁的影響可用一個(gè)柔度系數來(lái)表征，而這個(gè)系數在給定的恒載與活載比例下是相對穩定的。利用這兩條力學(xué)性質(zhì)可大大簡(jiǎn)化非線(xiàn)性分析，他推演出一套顯式計算公式和供工程實(shí)用的曲線(xiàn)，使設計者僅用計算尺便能在幾小時(shí)內完成一個(gè)計算方案的具體分析。這項研究成果寫(xiě)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(huì )擬授予1951年結構力學(xué)莫采夫 (Moi- seff)獎，因時(shí)值抗美援朝，錢(qián)令希復函予以拒絕。
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二、余能原理
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1950年，錢(qián)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(xiàn)性問(wèn)題提供了一個(gè)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(gè)平截面仍為一平截面，這雖然是工程理論中的一個(gè)假設，但被他用余能原理給予了證明。這篇論文開(kāi)創(chuàng )了中國力學(xué)工作者對變分原理的研究，帶動(dòng)出以后中國在變分原理研究方面出現了一批有國際影響的研究成果。
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三、《超靜定結構學(xué)》和《靜定結構學(xué)》
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1951和1952年，錢(qián)令希相繼出版了上述兩部大學(xué)教材。它們以其簡(jiǎn)潔而富有啟發(fā)性的風(fēng)格，嚴謹而不落俗套的系統，深受讀者喜愛(ài)。書(shū)中包含像靜定結構學(xué)中機動(dòng)分析的通路法，超靜定結構學(xué)中的集體分配法與調整分配法及空腹桁架分析等概念新穎、便于工程實(shí)用的內容，其中的調整分配法后來(lái)被稱(chēng)為“無(wú)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(qián)令希于1959 年在《中國科學(xué)》上發(fā)表了《關(guān)于拱壩的計算----考慮扭轉作用的拱冠梁法》一文，把拱壩殼體的扭轉作用納入拱冠梁法，給出的方法增加的計算量不多，但得到的結果比之傳統的拱冠梁法更接近于實(shí)際，在工程中得到了應用。
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同年，他在出席長(cháng)江三峽水利樞紐規劃會(huì )議后，提出了一種新型的梯型壩壩型，這種壩型介于傳統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(méi)有突變，可避免大頭壩橫截面內頭部可能產(chǎn)生的拉應力。最突出的優(yōu)點(diǎn)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(lái)被上?？睖y設計院用于浙江烏溪上湖南鎮水電站的建設，這個(gè)大型支墩壩高達128米，長(cháng)440 米，分22個(gè)支墩，是中國最高的支墩壩。后來(lái)，廣西 32.6 米高的龍門(mén)壩等也采用了這種梯型壩型。
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五、結構極限分析和安定分析
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從工程觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，錢(qián)令希認為結構分析最應該關(guān)心的是結構在給定荷載環(huán)境下的極限承載能力。他長(cháng)期以來(lái)致力于實(shí)用的極限分析方法，包括復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(gè)方法。1965 年，他又和鐘萬(wàn)勰一起在《力學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了《論結構極限分析并建議一個(gè)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(xiàn)性規劃方法相結合，在《力學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了一個(gè)便于工程實(shí)用的一般性方法--溫度參數法，用以統一解決極限分析和安定分析。近年來(lái)他又提出了用剛性有限元方法處理極限分析。
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六、結合殼的穩定問(wèn)題
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為中國制定潛艇結構的強度計算規則，錢(qián)令希在60年代承擔了結合殼在靜水壓力下穩定分析的國家任務(wù)。他和鐘萬(wàn)勰、鄧可順等組成的研究小組，研究了這類(lèi)殼體的有利和不利形式，并給出相應的理論和算法。這項工作和發(fā)表的論文分別獲得1978 年全國科學(xué)大會(huì )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(gè)車(chē)道，將陸地與1公里以外的油輪碼頭溝通起來(lái)。鑒于荷載分布均勻，工期非常緊，又必須盡可能節省投資，錢(qián)令希在仔細研究各種方案之后，認為最優(yōu)方案是采用100米跨度全焊接的拋物線(xiàn)上弦空腹衍架結構。這個(gè)橋型是以其首創(chuàng )者比利時(shí)維朗第 (Vierendeel)教授命名的，30 年代時(shí)曾在比利時(shí)風(fēng)行一時(shí)。但是由于設計和施工經(jīng)驗不足，屢有破壞事故發(fā)生。錢(qián)令希認真總結了國外的失敗教訓，即節點(diǎn)設計不合理、鋼材質(zhì)量差和焊接技術(shù)不成熟，潛心研究揚長(cháng)避短的方法，通過(guò)模型試驗，找到了以柔克剛的辦法降低節點(diǎn)的應力集中，完成了整橋設計。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(gè)校棧已在海上服役了 20余年，仍完好如初。設計小組編寫(xiě)的《全焊空腹桁架鋼橋》一書(shū)于1982年在人民交通出版社出版。
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八、計算力學(xué)和工程結構優(yōu)化設計
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60年代初，現代電子計算機問(wèn)世，錢(qián)令希很快意識到它對力學(xué)與工程科學(xué)的沖擊和深遠影響，但由于“文革”開(kāi)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)規劃座談會(huì )上極力倡導發(fā)展計算力學(xué)，還提出力學(xué)應突破僅做結構分析的傳統，還要做結構綜合，即研究工程優(yōu)化設計的理論和方法，進(jìn)一步為工程服務(wù)。會(huì )后，他發(fā)表了《結構力學(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(gè)全國性的計算力學(xué)會(huì )議，進(jìn)一步普及了計算力學(xué)和擴大該學(xué)科領(lǐng)域的研究和應用隊伍。
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結構優(yōu)化設計的理論和方法，在國際上有兩條途徑，一是數學(xué)規劃法，其理論基礎強并有通用性，但實(shí)用比較困難；另一條是所謂優(yōu)化準則法，它依靠一些簡(jiǎn)明的準則進(jìn)行優(yōu)化計算，便于工程應用，但有使用的局限性。錢(qián)令希和他的助手通過(guò)潛心研究后發(fā)現，這兩條似是不同的途徑實(shí)際上是可以統一的。1983年，他們發(fā)表的《工程結構優(yōu)化的序列二次規劃》一文，給出了一個(gè)統一實(shí)用的優(yōu)化方法，并把這一算法用在了他們自主開(kāi)發(fā)的 DDDU 結構優(yōu)化程序系統上，后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷完善和改進(jìn)，使這個(gè)研究性的優(yōu)化程序發(fā)展為工程實(shí)用的程序，解決了許多各類(lèi)工程優(yōu)化實(shí)例，取得了可觀(guān)的經(jīng)濟效益，并獲得了1985 年國家科技進(jìn)步獎三等獎。1983年，他總結了他領(lǐng)導下的研究工作，寫(xiě)出了專(zhuān)著(zhù)《工程結構優(yōu)化設計》，該書(shū)言簡(jiǎn)意深、觀(guān)點(diǎn)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(shū)一等獎。他領(lǐng)導下的結構優(yōu)化設計理論與方法研究工作，既注重實(shí)用性，又達到了相當高的理論水平，走在國際同類(lèi)研究工作的前列，獲得了1990年國家教委科技進(jìn)步獎一等獎和1991年國家自然科學(xué)獎二等獎。
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錢(qián)令希教授的主要學(xué)術(shù)論文、著(zhù)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(cháng)江 ,1959.
- 關(guān)于拱壩的計算----考慮扭轉作用的拱冠梁法 .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(kāi)孔問(wèn)題----單圓孔基本解 .大連工學(xué)院學(xué)刊,1965,3-4.
- 結構力學(xué)中的最優(yōu)設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)肋錐一結合殼在靜水外壓下的彈性穩定性 .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.
- 結構優(yōu)化設計理論與方法的某些進(jìn)展 .自然科學(xué)進(jìn)展--國家重點(diǎn)實(shí)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----溫度參數法 .力學(xué)學(xué)報 ,1989, 增刊;ASME Pressure Vessels and Piping Conf.,17-21,1990,Nashville.
- 結構分析中的剛性有限元法 .計算結構力學(xué)及其應用 ,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.
- 超靜定結構學(xué) .上?？茖W(xué)出版社 ,1951.
- 靜定結構學(xué) .上?？茖W(xué)出版社 ,1952.
- 工程結構優(yōu)化設計 .水利電力出版社 ,1983.