嚴宗達

嚴宗達

嚴宗達,固體力學與結構工程專家和力學教育家。長期從事力學教學工作和固體力學、計算力學、結構工程以及數學方法在力學中的套用等方面的研究工作。在天津大學創辦並發展了工程力學專業,在對澄清力學的一些基本概念,如“功的定義”、“變形體虛功原理”、“角應變的定義”等做了大量工作,在廣義富里葉級數的套用及多種解析與數值結合法(如有限板塊法、有限球層法)的建立上作出了貢獻。

基本信息

人物簡歷

1944-1947年 北京大學工學院土木系。

1947年 轉入北洋大學土木系。

1948年 北洋大學土木系畢業。

1948-1951年 北洋大學助教。

1951-1952年 天津大學助教。

1952-1962年 天津大學講師。

1962-1980年 天津大學副教授。

1980年- 天津大學教授。

1985-1992年 天津大學圖書館館長。

1986年- 國務院批准為結構工程專業博士生導師。

人物經歷

嚴宗達 嚴宗達

嚴宗達,出生於奉天省(今遼寧省)的一個職員家庭。1931年“九一八”事變後,隨父母先後遷居天津、北京等地。1944年,畢業於北京第五中學。當時北京正處於日本帝國主義的占領之下,使他從小飽嘗了侵略壓迫之苦,萌生了力圖振興祖國的志向。

中學畢業後,他以優異的成績考入北京大學工學院土木系。1945年日本投降,1947年他轉到天津北洋大學本部,1948 年以全班第一名的成績畢業。在大學期間,他曾因學業成績優異,於1947年和1948年兩個年度獲得由基督教青年會頒發的國際獎學金。畢業後留校任助教。1951年北洋大學與河北工學院合併,改名天津大學,仍任助教。1952年任講師,1962年任副教授,1980年任教授,至今48年一直堅守在他十分熱愛並為之貢獻出畢生精力的母校的教學崗位上。

幾十年來,嚴宗達親自主講過涉及套用數學、力學、結構工程等領域的多門課程,其中包括:工程數學、結構力學中的富里葉級數解法、理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、高溫結構強度、熱應力、蠕變、連續介質力學等。為適應目前改革開放形勢,嚴宗達又為工程力學專業開出橋樑工程課程。即使現在,他仍然在培養研究生的同時堅持為本科生講課。

人物貢獻

學科創始人

1959年,天津大學決定創建套用力學專業,任命嚴宗達為套用力學教研室副主任(當時沒有正主任)並負責專業籌建工作。在這期間,他一面給套用力學專業學生開課,一面對新組建的專業教研室新教師進行培訓。憑著頑強的毅力,克服重重困難,終於於1963年順利地培養出首屆套用力學專業畢業生。遺憾的是,在培養了兩屆畢業生之後,套用力學專業被迫下馬。

“文化大革命”後,力學專業恢復招生,作為天津大學套用力學專業創始人的嚴宗達,仍然負責力學專業的恢復建設工作。十幾年來,不但專業本身得到鞏固和發展,同時自1978 年起招收研究生。1986年,他被國務院批准為結構工程專業博士生導師。至今在他指導下的研究生已經畢業並獲得博士學位的有7人,獲得碩士學位的有27人,還有在學的博士生7人,碩士生1人。套用力學專業初建時僅僅是培養本科生,經過嚴宗達多年的努力建設,並得到許多同志的大力支持與合作,發展成為現在的力學系。不僅培養工程力學專業本科生,而且有了5個可以授予碩士學位的專業,4個可以授予博士學位的專業。幾十年來,經過嚴宗達教過的學生和指導過的研究生數以千計,其中大部分已成為各單位的骨幹,不少人取得了教授、研究員、高級工程師等職稱,有的還成為中國工程院院士。

投身教育事業

嚴宗達40餘年來一直熱愛自己所從事的教育事業,他對三尺講壇有著特殊的感情。1980年,他身患血尿病,醫生懷疑是癌症,勸他一面休息一面進一步檢查,但他仍然堅持上講台。他認為,如果確是癌症,所余日子已經不多,更應當趁身體尚能夠堅持的時候珍惜上講台的最後機會;如果不是癌症,當然更不應當影響上講台。他不僅把業務知識傳授給學生,也非常關心學生在思想品德上的健康成長。在授課之餘,常常通過言傳身教使學生懂得治學應當嚴謹,為人處事應當坦誠正直的道理。還常利用座談會等場合以自己的親身經歷談新舊中國的對比,對學生進行愛國主義教育。嚴宗達非常讚賞孟子把“得天下英才而教育之”作為人生一大樂事的名言。對此他也深有切身的感受,每當畢業多年的學生來看望他並匯報在工作中取得的成就時,他就感到莫大的欣慰。他之所以產生對教育事業的熱愛並願意為之貢獻畢生力量,在很大程度上是受到一批在中學和大學時代優秀教師們的耳濡目染和言傳身教。如在北京五中時代的物理老師蔡陛星(已故,生前為原北京工業學院教授)和語文老師俞敏(已故,生前為北京師範大學教授,博士生導師)、北洋大學的結構力學老師孟昭禮(教授,已故,參見本卷)。他們的共同特點是治學嚴謹,教課認真,熱愛教育事業,熱愛學生,廣大學生都對他們十分崇敬而且感到非常親切。嚴宗達在親身學習這些老師們獻身教育事業寶貴精神的同時,也時常把他們的事跡講給自己的學生們聽,一方面以此作為對自己的鞭策和學習的榜樣,另一方面也希望這種精神能夠得到永遠流傳。

嚴宗達除了在教學方面作了大量工作外,還進行了多方面的研究工作。早在1948年,他在大學四年級學習高等結構學課程時,就提出了不用解聯立方程式求得開口剛架精確解的一種方法,該法在當時電子計算機尚未通行的年代給剛架的求解帶來了很大的方便。後來與孟昭禮同時創造的兩種類似方法一起寫成論文《閉鎖法解開口剛架》發表於1955年出版的《天津大學學報》創刊號上。在該創刊號上同時發表嚴宗達的另一篇論文“梁的切應力極限設計”。

在多年的科學研究中,他在澄清和闡述力學教學中一些基本概念上進行了大量工作。他和孟昭禮通過討論認識到受力點變動時傳統的功的定義∫F·ds不能成立而必須代之以∫F·vdt這種定義在受力點不變時與傳統定義一致,而在受力點變動時仍可適用,因而有更普遍的意義。據此寫出論文《關於功的定義的商榷》,由嚴宗達帶到1957年由中國科學院數學物理化學部和技術科學部發起的我國第一次全國力學學術報告會上宣讀,並在同年出版的《天津大學學報》第6期上發表。關於這一問題的討論引起力學工作者的廣泛興趣,一直延續到90年代仍有討論文章出現在《力學與實踐》刊物上。

1978年嚴宗達和王光遠(哈爾濱建築工程學院教授)一起,根據已故教授孟昭禮生前的思想整理髮表了“關於變形連續體虛功原理的表述方式及其實質的討論”,指出原有多種教科書中對該原理的表述為 W外=-W內(外力虛功等於負的內力虛功)在概念上的錯誤和混亂,並提出正確的提法應當是 W外=W變(外力虛功等於物體所接受的虛變形功)。通過多年的討論,文章建議的提法已逐漸為廣大力學工作者所接受,並為近年出版的多種教材所採納。

力學領域成就

在彈性力學的教學中,嚴宗達發現線應變的定義是以一種變化率的形式出現,而角應變則定義為直角的改變數,不是一種變化率,二者似乎不夠協調。通過反覆探索,他在1984 年發表了《建議一個角應變的新定義》,在文中對角應變提出了一種以變化率形式表示的定義,並證明了在一般情況下這種新定義與原有定義一致,但卻有著更為明確的幾何意義。從不少師生的反映來看,都認為這種定義對於理解角應變的實質是很有益處的。

為了配合塑性力學的教學,加深對沙堆比擬法的直觀形象的認識,嚴宗達還自編程式用袖珍計算機及所附的四色繪圖儀多次在課堂上表演沙堆比擬法的彩色圖形。據此寫成的論文《塑性力學中沙堆比擬法的計算機實現》在1988年澳門召開的小型計算機套用國際會議上及1991年在上海召開的全國塑性力學經驗交流會上宣讀,引起與會人員的極大興趣。

除了以上圍繞教學開展的研究工作外,他還在力學的學術領域作出了不少建樹。在固體力學、計算力學、結構工程以及數學方法在力學中的套用等方面發表論文80餘篇。

在結構工程方面,1978年嚴宗達和王進忠(天津大學教授)一起成功地研製了計算多層框架和單層廠房彈塑性地震反應的大型程式TT8,順利地通過建築科學研究院標準考題的考核。由於該程式功能多、適用面廣、精度高,得到使用單位的高度評價。1984年至1985年參與了教育部組織的校際合作項目“鋼筋混凝土海上採油平台設計研究”,負責最重要的子項“靜力強度和溫度應力計算”,取得重要成果,發表論文兩篇。

在固體力學方面。從60年代至80年代,嚴宗達對冪強化塑性體的多種複合受力情況進行了深入細緻的研究,建立了多種反推圖表及近似公式,避免了打靶試算,取得一批成果,發表在各種學術刊物和學術會議上。並將其中大量的成果編入他編著的《塑性力學》著作中,使科研與教學有機的結合起來。此外,他還建立了基於雙剪強度理論求解理想剛塑性平面應力問題的特徵線法。在熱應力領域中,他對耦合熱彈性問題進行了多年的研究,完成了國家自然科學基金項目“耦合熱彈性理論的研究”。並且為日本學者竹內由一維分析得到的“慣性項的影響與耦合項的影響相比可以忽略”的結論補充了二維算例的論證。這些成果除發表在刊物和有關學術會議上以外,其中部分成果已編入已經出版的《熱應力》(與王洪禮合著)一書中。

在數學方法在力學中的套用方面,嚴宗達取得了卓著的成果。早在60年代初,他就著手於正交函式系(廣義富里葉級數)在結構力學中的套用。他從研究富里葉級數的可導性和收斂性出發,提出了可解任意邊界條件下桿、板、殼的彎曲、穩定和振動問題的帶有補充項的(廣義)富里葉級數解法。並成功地推廣套用於解變係數線性微分方程和弱非線性微分方程。以上方法可以套用於變截面梁和板,在某些規律分布中面力作用下的板以及無拉力彈性地基上樑和板的彎曲、穩定和振動問題。嚴宗達在這方面發表了一大批論文,有許多論文已被力學界的論著者廣為引用。1989年天津大學出版社出版的他的專著《結構力學中的富里葉級數解法》收入了這方面的大部分成果。他負責的科研項目“建築結構分析中按正交函式系級數展開法的理論和套用”於1995年獲得國家教育委員會科學技術進步二等獎。

在計算力學方面,他著重致力於半解析法的研究。先後提出和套用了解異形板和板結構的有限板塊法、蒙特卡洛法、解厚球殼和實心球體的有限球層法以及用加權殘值法解各種梁、板、殼結構,發表了許多這方面的論文,引起了國內外學者的注意。

由於他在教學科研各方面作出的貢獻,他被評為1979年度天津市勞動模範。1990年獲得國家教委頒發的榮譽證書,他從1986年至今任中國力學學會第三、四、五屆理事,1985 年至1989年任天津市力學學會第四屆理事長,1989年至1993年為天津市力學學會第五屆名譽理事長。

主要論著

1 孟昭禮,嚴宗達.關於功的定義的商榷.天津大學學報,1957(6):21~26.

2 孟昭禮,王光遠,嚴宗達.關於變形連續體虛功原理的表述方式及其實質的討論.天津大學學報,1978(1):86~94.

3 嚴宗達.建議一個角應變的新定義.套用數學和力學,1984,5(1):103~109.

4 Yan Z,Fu Y.Solution of axisymmetric thick spherical layer method.Computers and Structures,1988,30(4):923~927.

5 嚴宗達.塑性力學.天津:天津大學出版社,1988.

6 嚴宗達.結構力學中的富里葉級數解法.天津:天津大學出版社,1989.

7 Yan Z,Qiao W.Solution of asymmertic problem of thick spherical shell by finite spherical layer method. Hongkong Balkema:Proceedings of Asian Pacific Conference on Computational Mechanics,1991:167~172.

8 嚴宗達,王洪禮.熱應力.北京:高等教育出版社,1993.

9 張義同,嚴宗達.變溫粘彈性的一般理論.力學學報,1993,25 (6):685~696.

10 Yan Z, Bu X. An effective characteristic method for plastic plane stress problems. ASCE, Journal of Engineering Mechanics, 1996,122(6):502~506.

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