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探索无尽 其命维新——记挑战经典能量原理“贝蒂定理”的付宝连教授
2008-10-24 禇玉晶  《澳门十大赌场名字-澳门十大赌场最新排名山大学报》供稿   (点击: )

   

    从60年代的风华正茂,到如今的两鬓苍苍,经过几十年的不懈努力,如今已75岁高龄的我校建筑与力学工程学院付宝连教授终于突破了传统理论基础的束缚,发现并证明了经典能量原理“贝蒂定理”(即“功的互等定理”)的内在矛盾,并对其进行了修正和补充,建立了新的功的互等理论体系,取得了较高的学术成就。
    付宝连教授1952年考入清华大学航空系。1953年,因院校合并,由清华大学等八所院校的航空专业重新组建成了北京航空学院(即今北京航空航天大学),付宝连教授于是成为了北航的首批毕业生。毕业后,付宝连留校任教,不久便对弹性力学的能量原理产生了浓厚的兴趣。在没有导师引导的情况下,他于1964年先后在《力学学报》和《中国科学》上发表了有关热弹性力学的广义变分原理的两篇论文。其中一篇论文很快得到了意大利力学家E.Tonti的首肯,之后另一篇论文又被钱伟长、胡海昌多次引用。在此之前,付宝连教授还对已沿用了近百年的经典能量原理———“功的互等定理”提出了置疑,从而开始了他三十余年的求索过程。
    “功的互等定理”是意大利学者贝蒂(E.Betti)于1872年提出的,故又称“贝蒂定理”。这是一个十分重要的力学定理,在结构力学和弹性力学中都有应用。该定理可叙述为:在某一线性弹性体上作用两组力,则有第一组力在第二组力引起的相应位移上所作的功,等于第二组力在第一组力引起的相应位移上所作的功。此定理适用于小变形线性弹性体的情况。
    功的互等定理自诞生以来,一直为学术界所遵循,并视之为经典。根据该定理的命题,其成立应符合两个前提:一是两组力必须作用于同一弹性体上;二是一个弹性体与两组力的作用应是相容的。付宝连老师对“贝蒂定理”的置疑就从这两个前提开始。
     早在1960年,付宝连老师就对贝蒂定理的第一个前提———“两组力必须作用于同一弹性体上”提出了置疑,但由于文革等种种原因被搁置。直至1978年,“科学的春天”的来临重又唤起了付老师研究“贝蒂定理”的念头。他首先在两个位移边界条件不相同的矩形板之间应用功的互等定理,得到了正确的结果。然后,又应用这一方法来求解板壳力学的平衡、稳定和振动问题以及弹性力学的平面问题和空间问题,从而形成一个系统的方法,称为“功的互等法”。功的互等法与其他方法相比具有简单、通用和有效的特点,该法的提出,极大地开发出了“功的互等定理”的功能。截至2005年,付宝连教授已发表相关论文70余篇,获部级奖励两项,出版专著三部。
     2005年以后,付老师又对贝蒂定理的第二个前提———“一个弹性体与两组力的作用应是相容的”提出了置疑,并成功地证明了“一个弹性体”和“两组力的作用”可能是相互矛盾的两个前提条件,从而证明了贝蒂定理中存在非同一性这一重大理论问题,并进一步给出了修正的功的互等定理。目前,这项研究成果已撰写成《功的互等理论及其应用》一书,并得到了“国防科技图书出版基金”的资助出版。该书被出版社专家组评选为“优秀理论创新专著”,书评称“该书突破传统理论基础的束缚,提出了新的观点”。
    此外,付老师还建立了“有限变形线性弹性理论的功的互等定理”及其“功的互等法”,它们与前述“小变形理论修正的功的互等定理”及其“功的互等法”一起,构成了功的互等理论体系。这一体系是对“贝蒂定理”的修正和推广,它不仅丰富了该定理的内容,而且对该定理的功能进行了极大的开发,具有重要的理论意义和应用价值。
    从1960年到2007年,“功的互等定理”的研究伴随着付老师走过了近半个世纪,其间虽受到种种影响甚至曾经中断,但付老师以“咬定青山不放松”的固执和毅力,坚持研究,并取得了今天的成就。
    学贵乎专一,却脱不开博见的功底。付老师的研究视野还远不止于此。他的研究涉足范围很广,例如针对目前材料成形工艺中的重大前沿课题“回弹”,他正在做着自己的研究,目前已有两篇相关论文被英国《材料成形工艺》杂志采用。“回弹”问题的研究在汽车、航空、航天工业领域中有着重大的应用价值,这很可能成为付宝连教授又一系列新的科研工作的开始。
    人生而有涯,唯求知与探索无尽。科学给人以不断追求的勇气,更需要人投入自己的全部生命。尽管付宝连教授已年逾古稀,但他身上却闪耀着一种精神,一种对未知领域的勇敢无畏的探索精神,一种敢于怀疑、不断创新的精神,这正是科学研究所需要的精神。在科学精神的感召下,相信会有一代又一代的人,像付老师一样,高擎起科学的火种,突破创新、永无止境!(编辑 艾冬梅)

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