王振東

(天津大學(xué)，天津300072)

王仁院士(1921/01/02-2001/04/08)是我國(guó)著名的力學(xué)家、地球動(dòng)力學(xué)家和力學(xué)教育家(圖1)。1921年1月2日出生于浙江省吳興縣，1943年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學(xué)航空工程系，獲學(xué)士學(xué)位。1944年春任貴陽(yáng)飛機(jī)制造廠設(shè)計(jì)員，1945年抗戰(zhàn)勝利后，被派赴臺(tái)灣參加接收日軍修理廠，任第三飛機(jī)制造廠工程師。1948年到美國(guó)西雅圖華盛頓大學(xué)航空工程系，在高速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室半工半讀，于1950年獲碩士學(xué)位。同年獲洛克菲勒獎(jiǎng)學(xué)金，赴布朗大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)部進(jìn)行博士研究生的學(xué)習(xí)，1953年獲博士學(xué)位，并留校任副研究員。1954年任芝加哥伊利諾依理工學(xué)院力學(xué)系助理教授。1954年夏參加了留學(xué)生爭(zhēng)取回國(guó)的斗爭(zhēng)[1]，1955年春回國(guó)，應(yīng)周培源教授之邀到北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系任教[2]，1962年任系副主任。文革期間受到不公正對(duì)待，轉(zhuǎn)至北京大學(xué)地質(zhì)地理系任教，創(chuàng)新性地走上力學(xué)與地球科學(xué)相結(jié)合的研究道路，做出了杰出貢獻(xiàn)。1979年北京大學(xué)力學(xué)系由陜西漢中遷回北京，他跨系兼任地質(zhì)地理系構(gòu)造地質(zhì)、地震地質(zhì)和力學(xué)系固體力學(xué)三個(gè)教研室主任。1980年，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院地學(xué)部學(xué)部委員(院士)，并當(dāng)選為中國(guó)地震學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。1983年任北京大學(xué)力學(xué)系主任。1986年任國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任(圖2)。1990年當(dāng)選為中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。1986年當(dāng)選為國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUTAM)理事，1996年當(dāng)選為IUTAM理事會(huì)的8人執(zhí)行局委員(圖3)[3]。2000年獲何梁何利基金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

圖1 王仁院士[4]

圖2 全國(guó)政協(xié)副主席周培源院士與國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任王仁院士親切交談[4]

王仁院士以勤奮、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新的治學(xué)態(tài)度和對(duì)科學(xué)事業(yè)無(wú)私奉獻(xiàn)的精神，在其涉足的諸多領(lǐng)域都獲得了豐碩的研究成果。特別是為我國(guó)的塑性力學(xué)和地球構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的發(fā)展做出了奠基開拓性的貢獻(xiàn)。

圖3 1996-2000年IUTAM理事會(huì)8人執(zhí)行局合影，前排右2為王仁院士[4]

1950年代，國(guó)際上塑性力學(xué)的研究正處于理論系統(tǒng)化階段，求學(xué)階段的王仁先生作為美國(guó)布朗大學(xué)塑性力學(xué)研究集體的活躍一員，取得了許多重要研究成果。他的博士論文中所給出從圓形邊界出發(fā)的滑移線網(wǎng)的解析解，是滑移線理論中少數(shù)大變形非定常運(yùn)動(dòng)的精確解之一。后來(lái)，還首次在壓延分析中考慮模具上的摩擦力，對(duì)壓制筋條再次作了滑移線大變形分析。五六十年代，研究了沖擊載荷下結(jié)構(gòu)的塑性動(dòng)力響應(yīng)，給出極限分析上下限的估算方法，在軍事防護(hù)、民用運(yùn)輸工具的耐撞分析中，有廣泛的應(yīng)用。1980年代，對(duì)沖擊載荷下結(jié)構(gòu)的塑性屈曲問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的臨界速度僅表明結(jié)構(gòu)進(jìn)入軸對(duì)稱的屈曲、還存在一個(gè)約高于該臨界速度一倍的第二臨界速度，當(dāng)沖擊速度達(dá)到第二臨界速度時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非對(duì)稱的屈曲，此結(jié)果為提高設(shè)計(jì)的臨界速度，從而為節(jié)省材料提供了依據(jù)，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。該成果獲1995年國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。1990年代，指導(dǎo)博士生對(duì)高分子材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究，利用模糊概率論、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)對(duì)高聚物的彈塑性行為給出了統(tǒng)一描述，將以前的大部分理論收為特例。

王仁院士是中國(guó)將力學(xué)與地球科學(xué)相結(jié)合進(jìn)行地球動(dòng)力學(xué)研究的先驅(qū)者，做出了在國(guó)內(nèi)外極具影響的研究工作，對(duì)地球上各種構(gòu)造形成的驅(qū)動(dòng)力和變形過(guò)程這一地球動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題進(jìn)行了研究。他檢驗(yàn)了地質(zhì)力學(xué)創(chuàng)始人李四光教授的假說(shuō)，將地震觸發(fā)作用的研究建立在嚴(yán)格的力學(xué)基礎(chǔ)之上。1978年，他將地球分成快速模型和慢速模型，采用彈性理論給出了15層快速地球模型的解析解，計(jì)算出在日、月引潮力及短期自轉(zhuǎn)速率變化下引起的全球應(yīng)力場(chǎng)。這些結(jié)果后來(lái)被用于觸發(fā)地震因素的研究。1976年唐山地震后，他領(lǐng)導(dǎo)的研究組利用我國(guó)豐富的地震歷史資料和彈塑性理論，首次用有限元方法逐次反演了華北地區(qū)700年來(lái)發(fā)生的14次7級(jí)大震，最后得出唐山地震后的應(yīng)力分布，預(yù)測(cè)了未來(lái)地震的危險(xiǎn)區(qū)。后來(lái)多年發(fā)生的五六級(jí)地震基本上都落在這些危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)。1980年代，將損傷力學(xué)引入巖石破裂的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展方向與在均勻介質(zhì)中彈性理論所預(yù)測(cè)的方向不同。這對(duì)于認(rèn)識(shí)地震斷層的破裂過(guò)程有指導(dǎo)意義。1990年代，首次利用GPS等大地測(cè)量結(jié)果與有關(guān)應(yīng)力資料，對(duì)北美板塊驅(qū)動(dòng)力作了聯(lián)合數(shù)值反演，受到國(guó)內(nèi)外專家的重視，1988年被邀請(qǐng)?jiān)诘?7屆國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)大會(huì)上作了題為“大地構(gòu)造分析中的一些力學(xué)問(wèn)題”的專題報(bào)告，并多次應(yīng)邀在國(guó)外講學(xué)。

王仁院士同時(shí)將畢生精力奉獻(xiàn)給了我國(guó)高等教育事業(yè)，為北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系、地質(zhì)地理系和力學(xué)系的建設(shè)和發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)(圖4)。他在美國(guó)伊利諾依理工學(xué)院主講過(guò)流體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)，在北京大學(xué)主講過(guò)理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)和許多選修課。出版的《塑性力學(xué)引論》《塑性力學(xué)基礎(chǔ)》以及《固體力學(xué)基礎(chǔ)》(地質(zhì)專業(yè)用)等著作，已成為高等院校的標(biāo)準(zhǔn)教材或參考書。

圖4 王仁院士在家中(夫人張祟靜拍攝)

他還推薦了校內(nèi)外許多師生到國(guó)外進(jìn)修、留學(xué)，邀請(qǐng)國(guó)外專家來(lái)華講學(xué)，1999和2000年促成了北大力學(xué)系成功申辦IUTAM的流體力學(xué)和固體力學(xué)暑期學(xué)校(Summer School)。1991年以來(lái)，王仁院士主持了在北京先后召開的三次IUTAM學(xué)術(shù)研討會(huì)，包括“多晶金屬大變形下的本構(gòu)關(guān)系”(與D.C.Drucker任共同主席)、“地球動(dòng)力學(xué)中的力學(xué)問(wèn)題”(與K.Aki共任主席)、“帶缺陷的物體的流變學(xué)”，吸引了許多國(guó)家的一流學(xué)者參加，也給我國(guó)許多優(yōu)秀中青年學(xué)者創(chuàng)造了展示研究成果的機(jī)會(huì)。

2012年國(guó)家最高科技獎(jiǎng)獲得者鄭哲敏院士曾著文[5]說(shuō)：“王仁先生不僅是一位有杰出成就的力學(xué)家，而且是一位待人極其誠(chéng)懇，平易近人，從不居功自傲，不論在順利還是困難的條件下，一直勤奮工作，努力為祖國(guó)作奉獻(xiàn)的人”，“王仁先生回國(guó)后以辛勤的勞動(dòng)，嚴(yán)格、創(chuàng)新的治學(xué)態(tài)度，火一般的奉獻(xiàn)精神，為新中國(guó)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程技術(shù)、科研和教學(xué)人才”。

IUTAM資深理事白以龍?jiān)菏吭诩o(jì)念王仁院士的文章[4]中介紹：“IUTAM主席莫菲特(Mofftt，英國(guó)劍橋大學(xué)教授，圖3前左1)2001年8月在英國(guó)劍橋召開的IUTAM大會(huì)開幕式上，請(qǐng)全體與會(huì)的世界各國(guó)的代表們?yōu)橥跞氏壬娜ナ榔鹆⒛А?。“王仁先生在?dān)任IUTAM執(zhí)行局委員做出了杰出貢獻(xiàn)，不僅是屬于中國(guó)的，也是屬于全世界的”。

先生之風(fēng)，山高水長(zhǎng)，謹(jǐn)以此文紀(jì)念王仁院士誕辰百年。