王大鈞
——固體力學、結(jié)構(gòu)動力學專家/1952屆校友
發(fā)表: 2011-05-12 10:38:19 瀏覽: 13809 次
王大鈞，湖北省荊州人。固體力學、結(jié)構(gòu)動力學專家。
王大鈞（1935～）湖北省荊州人。固體力學、結(jié)構(gòu)動力學專家。1956年畢業(yè)于北京大學數(shù)學力學系力學專業(yè)，留校任教。1986年任教授。利用彈性結(jié)構(gòu)理論中的位移場、應變能和動能表達式可通過引進適當簡化從彈性力學理論中的相應量得到這一性質(zhì)，運用泛函分析的技巧，給出了彈性結(jié)構(gòu)理論的靜力解、固有振動解的存在性定理。是對彈性結(jié)構(gòu)理論的重要貢獻。發(fā)展了彈性結(jié)構(gòu)振動的定性理論。提出“中國古代科技中的現(xiàn)代力學問題”研究課題，作了較系統(tǒng)的研究和廣泛的傳播，并在源于龍洗的三類非線性動力學問題方面取得重要成果。曾獲國家科技進步三等獎一項，教委科技進步獎二等獎兩項。曾任北京大學力學與技術科學系副系主任，中國振動工程學會常務理事，結(jié)構(gòu)動力學專業(yè)委員會主任委員，中國力學學會理事、吉林大學、暨南大學兼職教授。
一、學術工作經(jīng)歷和體驗
王大鈞1935年4月28日出生于湖北省沙市市（現(xiàn)荊州市沙市區(qū)）。在日本侵華時期，1940年隨父母逃難至四川萬縣。1945年抗日勝利后回到沙市。1947年春至1949年冬在晴川中學讀初中。1950年春至1952年秋在沙市第三中學讀高中。1952年秋考入北京大學數(shù)學力學系力學專業(yè)。
1956年秋畢業(yè)留校，在數(shù)學力學系任助教，輔導理論力學、振動理論。1960年任講師，主講振動理論。1964年在北京大學學報發(fā)表第一篇學術論文。
1969年北京大學力學專業(yè)遷至位于陜西漢中的北大漢中分校。那時學校教學活動已停止，由于四人幫的橫行，社會上理科無用論大為盛行，教員搞科研會被認為是“業(yè)務掛帥”遭受批判。1971年前后，軍宣隊派王大鈞等幾名教師到分校附近褒河水庫建筑工地勞動，教師們心中還十分惦記國家建設和科學研究。他們在“勞動改造”的同時私下與水壩的設計人員討論修筑重力拱壩中的力學問題，了解到設計人員在應力分析方面存在困難。王大鈞與數(shù)位教師，使用拱冠梁法方案先用手搖計算機、后用手編程序在我國最早的電子管計算機之一104機上實現(xiàn)了褒河水庫重力拱壩應力分析，作為水電部設計院設計水壩的依據(jù)。這件事，不僅解決了工程局設計中的困難，也鼓舞了學校中多年停止業(yè)務活動的教師們恢復教學與研究的積極性。
1959年建成廣東新豐江水庫后，水庫附近誘發(fā)了地震，壩體受損，為進一步認識這次地震對水壩的影響，1972年至1973年水電部組織“新豐江水庫地震及其對大壩的影響”大課題組。重要的研究內(nèi)容之一是用有限元方法分析壩體應力，這在我國還是首次。王大鈞負責有限元法計算的力學方案與分析，計算結(jié)果顯示在壩體高程108米出現(xiàn)裂縫處應力過大。此課題取得成功并用于壩體的抗震加固。值得一提的是，計算結(jié)果顯示在高程100米處應力也過大，后來在水庫水位進一步下降后，發(fā)現(xiàn)該處壩體存在裂紋，說明力學分析與計算的可靠和有效。
1973年開始，王大鈞參與武際可牽頭的“旋轉(zhuǎn)殼應力分析及其在冷卻塔靜動力設計中的應用”的研究工作，主要負責冷卻塔抗地震分析，編制旋轉(zhuǎn)殼振動有限元分析的通用程序。為了考核這個計算程序，曾以已經(jīng)運行的唐山電廠的兩座冷卻塔為例進行抗震分析，計算顯示它們可以抗御烈度為11度的地震。1976年唐山大地震時，該塔址地震烈度接近11度，而兩塔體基本完好。這件事充分顯示了計算方案和程序的可靠性，有力地說服了工程人員使用計算機進行應力分析以改進設計的積極性。隨后他們和西北電力勘測設計院合作編制的大型冷卻塔分析與設計程序，經(jīng)多年多次更新?lián)Q代，不斷提高功能，是在我國大型冷卻塔設計中使用的主要的程序。通過以上這些應用研究工作，王大鈞體驗了有益的理論聯(lián)系實際的經(jīng)驗。
1980年開始，王大鈞開始思考從多年講授振動理論中形成的一個問題，如何用統(tǒng)一的理論論證各種彈性結(jié)構(gòu)（包括從桿、梁基本構(gòu)件到彈性組合結(jié)構(gòu)）的普遍性質(zhì)，包括靜力解、動力解的存在性、振型展開法的收斂性等。為了獲得必要的理論知識，他聽了三門有關泛函分析的課程，并在多次與胡海昌院士研討中得到指導和啟發(fā)。1982至1985年他和胡海昌院士合作在“振動與沖擊”創(chuàng)刊號、力學學報、中國科學中發(fā)表了一組論文。運用力學理論和泛函分析相結(jié)合的方法統(tǒng)一論證各種彈性結(jié)構(gòu)理論的靜力解和動力解的存在性問題，同時解決了復什殼體，組合結(jié)構(gòu)的解的存在性問題。在國內(nèi)外得到很高的評價。
1984年9月至1985年9月，王大鈞在加拿大滑鐵盧大學作訪問付教授，學習和參與“振動中的反問題”的研究。
1985年10月回國后，他指導研究生，并和王其申合作，對結(jié)構(gòu)振動中模態(tài)的定性性質(zhì)作了系統(tǒng)研究，發(fā)表了大量論文。經(jīng)過長期的積累，他綜合了彈性結(jié)構(gòu)理論的解的存在性問題和模態(tài)的定性性質(zhì)，撰寫了很有特色的專著《結(jié)構(gòu)振動的定性理論》。
從二十世紀80年代開始，王大鈞關注中國古代科技，也對“科學美”有興趣，于是對作為古代科技載體的一些文物進行了研究，發(fā)現(xiàn)有些文物蘊藏著深層次的現(xiàn)代科學信息，對它們的研究不能止于僅用現(xiàn)有科學進行解釋，而應作為現(xiàn)代科學的研究課題。他提煉出“中國古代科技中的現(xiàn)代力學研究”課題，并進行系統(tǒng)的研究和廣泛的傳播。
王大鈞對科學研究有兩點體驗：（1）投身科學的人要用心提煉和把握自己有強烈興趣和堅持決心，并適合自己能力和條件的有重大意義的課題，并為此作長期的堅持不懈的工作。彈性結(jié)構(gòu)理論的解的存在性的研究課題，就是他從多年講授振動理論課中蘊釀，經(jīng)過攻讀泛函分析基本知識和有關微分方程解的存在性的經(jīng)典文獻后提煉出來的。中國古代科技中的現(xiàn)代力學問題的研究課題是他將對中國文化、藝術的求美和對古代科技和現(xiàn)代科學的求真相結(jié)合而形成的。這項工作從上世紀八十年代開始至今已連續(xù)進行了二十多年。（2）研究者對自己選擇的研究的內(nèi)容、方法，應當有所側(cè)重。但是，研究者應有適度的全面修養(yǎng)。除了在自己或集體研究中充分發(fā)揮自己的特長外，還應全面參與，會有利于提高研究水平。
例如，在研究理論解的存在性問題中，關鍵之一是運用抽象的泛函分析理論；在進行冷卻塔抗震分析中，需制定計算方法和編制計算程序；在解決高頻激勵貯液殼引發(fā)低頻大幅水波問題中，繁難的理論分析和精細的實驗互動是關鍵。他對這些關鍵都從學習、掌握到應用，力求提高研究水準。
二、主要研究成就
王大鈞的研究工作涉及多個領域，發(fā)表論文近150篇，主要成就如下。
1、建立了線性彈性結(jié)構(gòu)理論中靜力學與動力學解的存在性定理。
2、發(fā)展了結(jié)構(gòu)振動的定性理論。
3、提出了開創(chuàng)性的課題<中國古代科技中的現(xiàn)代力學問題>,對源自龍洗的流固耦合系統(tǒng)非線性動力學問題取得主要成果。
4、在柔性結(jié)構(gòu)的波動控制和智能結(jié)構(gòu)的振動控制方面取得重要成果。
三、教書育人，培養(yǎng)人才
王大鈞曾講授力學概論、振動理論、薄板理論、結(jié)構(gòu)動力學、彈性力學變分原理等大學生和研究生課程。他注重課程內(nèi)容的嚴密和系統(tǒng)性，力求講課方式有利于啟發(fā)學生的理論思維和探索激情。
王大鈞對他指導的研究生和聽課的大學生熱情、善待，和研究生討論問題時平等、自由，充分發(fā)揮學生的主動、創(chuàng)造性，但要求學生做學問要誠實、嚴謹、不急于求成、多推敲求完美。他常贈送學生科普和如何做科研的書，以擴大他們知識面和提高他們的科研能力。他有時在課間休息時，進行“課間三分鐘短談”，或講一段科技史，或講一個科普故事、或講“北大校長。”以這些方式勉勵學生樂在科學、勤在科學，贏在科學，勉勵學生領會和發(fā)揚北大的科學、民生精神。他頗受學生歡迎，被學生推選為1999年度北京大學最受學生愛戴的十佳老師。2000年被授予周培源基礎教學獎優(yōu)秀一等獎。
王大鈞退休后，雖然離開了教學、科研第一線，仍不輟于研究工作，有時連續(xù)幾天和青年人一起進行實驗，有時周末仍在辦公室工作。他常向朋友說，過去的政治運動和文革浩劫奪去了自己的創(chuàng)造力旺盛的青春時光，并損傷了身體，自己又是智力平平，所以必須憑自己對科學的愛好，對創(chuàng)造的追求，對為人民出力的愿望，盡可能雖然緩慢地，但是不斷地多做一些工作。
四、王大鈞的主要論著
[1]王大鈞，支坐運動時連續(xù)梁的振動，北京大學學報，3，1964，227-240.
[2]王大鈞、袁明武，旋轉(zhuǎn)殼的應力分析Ⅱ，動力部分，北京大學學報，1，1978，117-126.
[3] 王大鈞、胡海昌，彈性結(jié)構(gòu)理論中線性振動普遍性質(zhì)的統(tǒng)一論證，振動與沖擊，1，1982，6-16.
[4]Wang Dajun, Hu Haichang, Positive-Definiteness and compactness of two kinds of operators in theories of elastic structures, Scientia Sinica, (A),Vol.XXV111, No.7, 1985, 727-739.
[5]Dajun Wang, Wenqing Wang, The reasonableness problem of theories of structures carrying concentrated masses, springs and supports in vibration problems., Acta Mechanica Sulida Sinica, Vol.2, No.2, 247-251.
[6]王大鈞、何北昌、王其申，由兩組模態(tài)及相應頻率構(gòu)造Euler梁，力學學報，22卷4期，1990，479-483.
[7]王大鈞，古代文物的力學性質(zhì)研究，文物保護與考古科學，5卷1期，1993，35-39.
[8]Wang, Q, Wang,D.J., A Reduced-order model about structural wave control based upon the concept of degree of controllability, IEEE. Tan. on Automatic Control, Vol.39, No.8, 1994, 1711-1713.
[9]Liu,Z.S., Wang,D.J., Hu,H.C., Yu,M., Measures of modal controllability and observability in vibration control of flexible structures, J.Guidance, Control, and Dynamics, Vol.17, No.6, 1994,1377-1380.
[10]Liu Xijun,Wang Dajun,Chen Yushu, Self-excited vibration of the shell-liquid coupled system induced by dry friction, ACTA MECHANICA SINICA, Vol.11, No 4, 1955, 374-382.
[11]Dongchang Sun, Dajun Wang and Z.L.Xu, Distribated piezoelectric segment method for vibration control of smart beams, AIAA J. Vol.35, No.3, 1997,585-593.
[12] 王大鈞，編鐘，為何如此奇特?徐秉業(yè)主編，身邊的力學，北京大學出版社，1997，55-64.
[13]Qing-Ding Wei, Da-jun Wang et al, A Visualization study on water spray of Dragon Washbasin, chapter eleven in Atlas of Visualization, Ⅲ, Edited by the visualization society of Japan, CRC press, Boca Raton, New York, 1997, 169-179.
[14]Dajun Wang, C.C.Wang, National Vibration of repetitive structures, The Chinese Journal of Mechanics, Vol.16, No.2, Jane 2000, 85-95.
[15]D. J. Wang, C. S. Chou, Q. S. Wang, Qualitative properties of frequencies and modes of beams modeled by discrete systems, The Chinese J. of Mechanics Series A, Vol.19, No.1, March 2003, 169-175. (In Chinese)
[16]Dajun Wang, Chunyan Zhou, Jie Rong, Free and forced vibration of repetitive structures, Int. J. of Solids and Structure, 40(2003) 5477-5494.
[17]Da-jun Wang, Bell Chime, Dragon Washbasin,…—Modern Scientific Information Hidden in Ancient Chinese Science and Technology, TECHNISCHE MECHANIK, Band 25, Heft 1, (2005), 9-16.
[18]武際可、王大鈞、袁明武，旋轉(zhuǎn)殼的應力分析，水利電力出版社，1979.
[19]王大鈞編講：“中國古代文物的科學與藝術”, VCD,北京大學中國傳統(tǒng)文化研究中心，美國南海有限公司合制，北京大學音像出版社發(fā)行，1996.
[20]王大鈞,王其申,何北昌,結(jié)構(gòu)振動的定性理論, 北京大學出版社,2011.
我校1952屆校友。