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钟万勰:计算力学里的“爱国大义”

2020-09-02吴琳吕东光

文萃报·周二版 2020年30期
关键词:中国科学院力学上海

吴琳 吕东光

钟万勰,工程力学与计算力学专家,中国计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工作。1962年调入大连工学院(现大连理工大学),工作至今。1993年当选中国科学院院士。

首 创

“离散辛数学”是钟万勰对世界计算力学的贡献,更是中国计算力学跻身世界的“国之重器”。通过“离散辛数学”,钟万勰建立了结构力学与最优控制之间的模拟关系。这一关节点的打通,实现了结构力学和动力学分析相互贯通,力学各学科之间的交叉和融合,纠正了国际计算力学界一直认为的“动力学能量与差分‘保辛相矛盾”,即“保辛”则不能能量守恒、能量守恒就不能“保辛”的错误认识,为动力学控制理论发展作出重要贡献。

《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计算体系适应了电子计算机时代的要求,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首创。

《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。

奋 斗

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。食堂买饭排队时在看书,生病被怀疑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,甚至“文革”时期开大会,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。他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。毕业前夕,钟万勰撰写了两篇颇有见地的论文,其中《各向异性平面弹性的接触问题》由同济大学校长李国豪推荐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任理论力学的主讲教师。

不 撓

可惜,在中国科学院工作不久,“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荐了钟万勰。

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)。

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。钟万勰担任理论组组长。在一片“造反有理”的声浪中,研究不仅无法继续,他个人也屡受冲击。由于核潜艇研究需要,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,在没有任何资料辅助的情况下,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。而这一成果一直以来成为我国核潜艇耐压壳设计和计算的规范,并获得全国科学大会奖和国家自然科学奖。

创 新

20世纪70年代,中国的计算力学基本上是一片空白。当时的大连工学院,以钱令希院士为代表的力学工作者不仅顶住压力保护了钟万勰,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台可以应用自动化语言的计算机,于是,钱令希向工宣队建议开门办学,成立“上海小分队”,发展我国计算力学。

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”主要推广土木结构计算分析程序,这类程序设计,计算量浩大,以前都是手工计算,耗时长。如何将计算机算法语言用到力学分析上,当时国内没有任何书籍刊物可查,程序全靠自己开发。这套计算机软件开发系统解决了大量实际工程问题,上海电视塔就是其中的成功案例。

时任上海市政设计院计算组组长的胡云程工程师回忆:“我利用钟万勰设计的程序系统解决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。钟院士真的不简单,他自称是‘土八路,其实,他不仅绝顶聪明,而且还有超于常人的努力。”

一鼓作气,钟万勰在国内建筑领域首先实现了作业软件、施工图绘制一条龙的CAD软件开发。这些研究成果为改革开放后百废待兴的经济建设,以及国防工程的更新换代解决了一系列重大难题。

启 发

一次访欧交流中,正值海湾战争爆发。钟万勰发现,美国的激光制导,精准打击,杀伤力极强,于是回国后,钟万勰集中研究控制问题,“我们中国一定要把这套东西搞上去”。于是,“离散辛数学”体系诞生了。

通过“离散辛数学”创建结构力学与最优控制的模拟关系,形成了我国自己的控制理论,钟万勰团队开发出的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,对国家经济建设发展,都在发挥和必将发挥重要作用。

钟万勰是一位科学家,他总是以追赶世界前沿的竞争心态和必胜信心对待科研,围绕科研处理周围的人和事。所以,你总能感到他身上有一股热情和干劲。

(摘自《光明日报》8.3)

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