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  • 周承倜

    周承倜

    周承倜,力學家。長期從事材料力學、彈塑性力學、板殼結(jié)構(gòu)力學、斷裂力學、復合材料力學等教學和研究工作。對我國板殼結(jié)構(gòu)力學、斷裂力學、復合材料力學的理論和研究作出了貢獻。在教學中,倡導“拓寬理論基礎和扎實的實驗技能”這一教育思想,培養(yǎng)出很多優(yōu)秀人才。


    人物生平

    周承倜,1929年7月29日出生于上海的一個普通家庭,原籍浙江鎮(zhèn)海。他的父親在抗日戰(zhàn)爭前是個事業(yè)稍有小成的企業(yè)主,曾就讀于南京金陵大學,受西方教育的影響,萌生向西方學習科學技術、“科學救國”的思想。周承倜在父親的影響下,從小好學且有愛國熱情。1941年,他考入上海圣芳濟學院學習,并于1948年以優(yōu)異成績從該校理科畢業(yè)。當年升入杭州之江大學工學院機械工程系汽車制造專業(yè)學習。

    周承倜的大學時代正值解放戰(zhàn)爭取得決定性勝利、中國發(fā)生了翻天覆地大變化的時代。早在杭州解放前,他就積極地參加了共產(chǎn)黨所領導的迎接解放和護救運動等活動。之后,他曾擔任之江大學校學生會執(zhí)行委員、宣傳部長,還曾被推選為杭州市學聯(lián)執(zhí)行委員。他學習成績優(yōu)秀,大學一年級時,曾獲全校成績總分第一名的榮譽。

    1951年,浙江省高等教育進行院系調(diào)整,之江大學機械系并轉(zhuǎn)浙江大學。1952年周承倜從浙江大學機械系畢業(yè)。畢業(yè)分配之際,他與7位同學一起,聯(lián)名上書高教部,表示無條件服從祖國分配,到最艱苦的地方去,到祖國最需要的地方去。本來,他已被通知留在浙江大學任教,但他自愿放棄留在南方工作的機會,接受當時華東行政區(qū)人事局派遣,到長春東北人民大學物理系任助教。

    1953年初,周承倜又服從組織分配,到大連工學院(現(xiàn)為大連理工大學)數(shù)理力學系教書。他的第一項任務就是替代當時有病的方孝淑教授,主講材料力學大課,這對于一名剛出校門的青年教師來說,確實是很不容易的。他認識到,材料力學是一切工科院校的一門重要的基礎課,他邊教邊學,在三四年的時間里,一連把材料力學講了4遍。這些最基本的、嚴格的訓練,實際上使他終生受益。他的講課深入淺出,學生很愛聽。1954年,周承倜在吃透材料力學這門學科的基本理論和基本要求的基礎上,承擔起建立大連工學院材料力學實驗室的任務。他日以繼夜地工作,通過反復研究,精心地選用儀器設備,做出了既滿足科研教學要求,又節(jié)省投資的規(guī)劃與部署。為此,高教部委托大連工學院由周承倜起草“新建院校建立材料力學實驗室的投資建設標準方案”,對建國初期高校力學實驗室的建設起著一定的指導作用。

    1955年,周承倜被提升為講師,次年被選派到清華大學“力學研究

    周承倜

    班”擔任錢偉長、杜慶華等教授主講的應用數(shù)學、固體力學、塑性力學等課程的輔導教師。當時,他自己還進修了錢學森、郭永懷、鄭哲敏等著名教授主講的水動力學、流體力學、振動理論等課程,有機會在名師指導下,得以扎實地建立了他的力學理論基礎,并拓寬了知識領域。從這些著名學者身上,既學到了淵博的知識,又學到了嚴謹治學、循循善教的學風。

    1959年,他從力學班回到大連工學院,擔任數(shù)理力學系第三教研室主任和固體力學實驗室主任,1978年晉升副教授,1980年被學校破格提升為教授。

    周承倜在薄殼彈塑性穩(wěn)定性方面做了大量的研究工作。70年代末,他主要從事斷裂力學中用彈性力學復變函數(shù)方法對裂紋尖端附近的復雜應力場進行計算和理論分析工作;并研究將斷裂力學方法應用于實際工程分析。80年代以后,他又轉(zhuǎn)入復合材料的研究領域。曾先后在美國德克薩斯州南方大學工程科學系和弗吉尼亞理工學院和州立大學工程科學與力學系任教授,開設博士生講座“數(shù)學塑性理論”(Mathematical Theory of Plasticity),并指導博士論文,編著了同名教材。

    1983年,周承倜調(diào)入大連大學,任計算機科學與力學研究室主任,計算中心主任,并兼任校學術委員會副主任,職稱評委會主任。

    1989年到1996年,他多次赴美國進行科研協(xié)作和講學,任弗吉尼亞大學復合材料研究中心研究員。

    40多年來,周承倜培養(yǎng)教育的學生遍布全國和海內(nèi)外。他所撰寫的各種講義和教材是我國力學教學的重要財富。已發(fā)表研究論文百余篇,公開出版的有6部。目前他是中國科學院金屬研究所兼職研究員,中國復合材料學會常務理事,中國航空學會和中國力學學會復合材料委員會委員。任《應用力學學報》副主編、《復合材料學報》和《應用數(shù)學與力學》編委。

    周承倜始終不渝地相信只有共產(chǎn)黨才能救中國,于1985 年加入了中國共產(chǎn)黨。

    科技成就

    一位優(yōu)秀的力學教師

    周承倜是在長期教學和科研實踐中成長起來的。自他任教之始,就花了相當長的時間過教學關、實驗關。他明白,一名優(yōu)秀的力學教師僅有工科大學的基礎是遠遠不夠的。在他擔任助教,輔導高等數(shù)學、流體力學和主講材料力學的前三四年間,結(jié)合教學需要,在數(shù)學方面他系統(tǒng)地自學了微分方程、數(shù)理方法、高等近似方法等課程;在力學方面,他自學了流體力學、固體力學等基礎教材。他一連四遍講授材料力學,每講一遍都要有計劃地圍繞材料力學的基礎理論,每章每節(jié)、逐個專題地鉆深吃透。尤其是在清華大學力學班擔任輔導教師期間,他進一步學習了泛函變分、復變函數(shù)以及彈塑性力學等課程。圍繞他所承擔的輔導課內(nèi)容,大量地閱讀國內(nèi)外文獻資料,并對一些關鍵的基本公式反復推導和實際計算驗證。經(jīng)過多年的積累,使他具備了大學理工科教師的基本業(yè)務素質(zhì)。

    周承倜從1952年擔任大學教師,先后主講過材料力學、固體力學、彈塑性力學、彈性力學有限元、薄殼理論、復合材料力學、斷裂力學和SVSF77算法語言等24門課程和專題,編寫過《數(shù)學物理方法》、《塑性極限分析》、《工程斷裂力學》和《復合材料彈性力學》等15種講義,獨自編寫的就有200多萬字。

    周承倜精心教學。他的教育思想是:厚實的力學理論基礎,扎實的實驗基本技能和獨立進行實驗工作的能力。在他的教學過程中,始終貫穿著理論與實踐相結(jié)合、教學與科研相結(jié)合。在他主講彈性力學課程時,為使學生對彈性平面問題有更深的理解,結(jié)合正在進行的用彈性力學復變函數(shù)方法處理三峽水利樞紐的高壩輸水孔應力分析,進行結(jié)合生產(chǎn)實際的教學。在講授塑性力學時,結(jié)合科研提出了塑性平面余弦屈服條件和殼體彈塑性變形的變分解法等課題,使教學內(nèi)容新穎充實,取得了較好的效果。

    注重實驗是周承倜教學中的另一個特點。他在力學的理論課講授中始終強調(diào)理論依賴于實驗的重要性。他注重實驗技能的訓練,這也多借助于他工科出身的固有素養(yǎng)。從1953 年到1966年,他先后擔任過大連工學院材料力學、固體力學兩個實驗室主任,并多次擔任過兩門課的實驗課教學。為推廣光彈性的實驗技術,他專門譯著了《光測彈性力學原理與方法》一書,較早地在國內(nèi)推廣了光彈性實驗技術與方法。在長期的實驗教學中,他能夠熟練地掌握各種實驗力學方法,并手把手地教會每一位學生。

    科研成果豐碩

    周承倜長期致力于固體力學和復合材料力學研究工作。1956年至1958年完成《大型油罐風壓穩(wěn)定性及其加固措施》的研究,獲生產(chǎn)部門嘉獎。1959年與唐立民先生合作,進行《多孔應力集中》的研究,為彈性力學復變函數(shù)方法的發(fā)展和應用作出了貢獻。1961年作為錢令希先生的主要助手從事《拱壩殼體應力分析和殼體極限分析》的研究,在理論和實驗研究中發(fā)展了薄殼力學的理論和計算方法。1963年進行的《塑性力學平面應力》的研究,提出了余弦屈服條件,使這一塑性平面應力問題得到了進一步發(fā)展。

    周承倜在研究工作中主張理論與實驗并重,強調(diào)理論研究必須以實驗數(shù)據(jù)為依據(jù),才能成為真正的研究成果應用于工程實際。1972年他為遼寧省葠水庫的壩體和閘門支墩作了光彈性應力分析研究,這一研究成果使工程節(jié)省鋼材數(shù)百噸,又使工期提前,為此獲得水庫工程指揮部通令嘉獎。從1969年至1977年,在參加由錢令希先生領導的潛艇耐壓殼體結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性的理論和

    拉伸曲線

    實驗研究中,周承倜從小型模型直到全尺寸的實艇試驗中取得大量實驗數(shù)據(jù),提出了潛艇耐壓殼體彈塑性穩(wěn)定性的理論分析和計算方法,其精度高于前蘇聯(lián)潛艇耐壓殼計算規(guī)范中的方法,且計算程序得到簡化,從而改進了蘇聯(lián)規(guī)范中理論計算方法和系數(shù)的確定方法。同樣,通過大型實艇模型實驗取得的數(shù)據(jù),對耐壓殼的錐柱結(jié)合部位進行了準確的應力分析。這項成果被引入我國潛艇結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性設計規(guī)范。在此基礎上,他發(fā)表有《有初始缺陷的肋薄殼的塑性穩(wěn)定性理論》(《力學學報》中文版1981年特刊)等多篇論文,1977年,又出版了《薄殼彈塑性穩(wěn)定性理論》一書。對這一長達8年的集體的系列研究工作,1978年全國科學大會授予優(yōu)秀科技成果獎,遼寧省重大科技成果獎和六機部國家標準二等獎。

    在海底管道的強度和穩(wěn)定性研究中,他通過對529mm 的全尺寸國產(chǎn)輸油鋼管在彎曲與外水壓力聯(lián)合作用下的實驗研究,所取得的實驗結(jié)果支持了理論研究結(jié)果,也支持了挪威船級社(DnV)海底管道系統(tǒng)規(guī)范(1976年)關于海底管道耐壓強度設計的規(guī)定,為制訂我國海底管道系統(tǒng)規(guī)范(1992 年)提供了依據(jù)。該項研究項目于1988年獲國家經(jīng)委優(yōu)秀科技成果三等獎。

    近年來,我國大功率內(nèi)燃機車的曲軸采用球墨鑄鐵。學者們認識到球墨鑄鐵的疲勞斷裂性質(zhì)成為關鍵問題。1978 年,周承倜與大連機車廠工程師們一道進行了這一研究。他首先從斷裂機理上對球墨鑄鐵微觀裂紋擴展的全過程進行了加載顯微鏡的動態(tài)觀察與錄像,發(fā)現(xiàn)初始裂紋萌生在較大球墨邊緣,然而向鐵素基體擴展,而在裂紋擴展過程中,眾多球墨對裂紋有緩沖和止裂作用;同時又根據(jù)實驗測出了球墨鑄鐵的斷裂疲勞門檻值高于合金鋼。從而在理論上對這一實驗結(jié)果進行了分析,并提出了《非均質(zhì)材料的斷裂力學理論計算方法》,為球墨鑄鐵曲軸在疲勞斷裂方面的優(yōu)越性,提供了理論和實驗依據(jù)。

    此外,在理論研究方面,他還用彈性力學復變函數(shù)方法,對裂紋尖端附近的復雜應力場進行斷裂力學分析,得出了一個有限形式的精確解,其精度高于美國H·列保威茨(Liebowitz)的級數(shù)解,且計算程序大為簡化(刊于《Engineering Fracture Mechanics,USA,1982,Vol.16,(1)。1983年,在對復合材料唯象性破壞準則的研究中,提出了確定雙軸向應力系數(shù)的優(yōu)化方法,節(jié)省了為確定系數(shù)的實驗投資。在復合材料的板殼結(jié)構(gòu)靜力穩(wěn)定性和動力屈曲理論等方面他也進行了大量的研究。

    著作

    1 周承倜.薄殼彈塑性穩(wěn)定性理論。北京:國防工業(yè)出版社,1979.

    2 周承倜.薄殼彈塑性理論近似計算。力學學報,1964(2).

    3 周承倜.塑性平面應力問題的屈服條件。力學學報,1964(3).

    4 周承倜,胡義祥.非均質(zhì)體的裂紋應力場分析。國際斷裂力學會議(ICF),北京:1979.

    5 周承倜.環(huán)肋圓柱殼的彈塑性穩(wěn)定性理論.力學學報,1981(特刊).

    6 周承倜,郭兆璞.裂紋尖端附近復合應力場分析。國際工程斷裂力學,1982,16(1).

    7 周承倜,周建平.疊層復合材料圓柱殼的非線性穩(wěn)定性計算.美國,圣地亞哥:第五屆國際復合材料會議(ICCM/5)1985.1135~1144.

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