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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978104]
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2.3 清华大学固体力学学科的创始人
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由张维、杜庆华和黄克智创建的清华大学固体力学学科经过三位学术带头人的辛勤耕耘，逐渐形成了一支分支学科门类齐全、老中青相结合的学术梯队。这支队伍从张维创建开始，就提倡和实行力学理论学科前沿和面向国民经济主战场的工程实际相结合、二者互相促进的方针。张维、杜庆华、黄克智等三位前辈还特别重视教学，他们身体力行，开出高质量的课程、花费大量心血培养本科生、研究生，从而在多年后结出丰硕成果。张维、杜庆华、黄克智等三位前辈特别注意形成团结协作、严谨求实的好学风，以老带新、提携后辈、培养一代又一代的年轻教师。经过他们的努力，1980年清华固体力学成为全国第一批博士学位授予点之一；1988年，该学科点经过全国的同行评议，成为第一批重点学科之一，当时在评议中其得分名列前茅，远超过其他学科点。1993年，在第三届国家普通高校优秀教学成果奖评选中，清华“固体力学重点学科建设与高水平博士生规模培养”获得了全国理工科院校的唯一的特等奖。
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本文在以下几个方面阐述张维、杜庆华、黄克智等所创建的清华固体力学学科的几个特点和张维对此的贡献。
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清华固体力学的三位创始人张维（中），杜庆华（右），黄克智（左）在张维家中讨论
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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978105]
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2.3.1 分支学科门类齐全
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1958年建系时，张维、杜庆华和黄克智三位学术带头人在固体力学的分支学科方面都更为专长于弹塑性力学，特别是板壳力学，在研究手段上更为擅长于理论研究。为了使固体力学学科得到更加全面的发展，他们三位都向不同方向逐渐扩展了自己的学术领域，到20世纪80年代末期，清华固体力学专业已经在结构破坏理论、计算固体力学、结构弹塑性分析、机械振动与流固耦合、实验固体力学五个研究方向上都取得了重要成果。扶植、支持、发展自己原先不十分熟悉的领域，张维在其中起了带头作用。
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振动与动力学是固体力学的重要分支，而且与国民经济和国防工业中的关键问题有密切联系。但是，建系初期，固体力学教研组只有一位第一届力学班的青年教师郑兆昌在这方面有一定基础，张维自告奋勇提出自己参加振动方向的工作。
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据张维的研究生秦权回忆〔26〕：20世纪60年代我国引进苏联的米格-19喷气式战斗机的设计制造技术，准备生产我国的歼-6战斗机。苏联先提供了设计图纸，1961年中苏关系恶化，苏联不再提供计算书，而且也不提供作为颤振分析的基础的跨音速气动力系数表，于是我国必须自己进行各种验算。1961年张维争取到歼-6战斗机水平尾翼颤振验算的科研任务，并列入第一届固体力学本科毕业设计的课题之一。这个题目不仅当时在国内学术上很前沿，而且属于我国国防工业的一个重要项目。
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1961年春，张维给固体力学第一届本科生在五年级下学期时开设了“气动弹性力学”课，清华大学是首次开这门课。张维采用R. L. Bisplinghoff等人的经典名著《Aeroelasticity》作为教材。它涉及流体力学和弹性力学、弹性体振动，是有一定难度的。据秦权回忆：“此前，我们班曾上过另一位老师开的流体力学课，感觉很难听懂。但张先生的气动弹性力学课却概念清晰，逻辑严谨，讲得非常好。要知道，那时张先生已经担任副校长兼系主任多年，很长时间不讲课了。正是在这门课给我打下的良好基础上，我才能够顺利地完成本科毕业论文。”20世纪60年代初期，郑兆昌由于与夫人两地分居，向系里提出要求调离清华，并且已经联系好了上海方面的单位。系党总支书记解沛基出面挽留未果，张维知道后，非常着急，亲自找郑兆昌谈话，并答应协助解决调他夫人来北京工作的问题。郑兆昌为之感动，终于答应继续留在清华固体力学教研组。郑兆昌从1960年起在清华独立地开设“振动理论”课并承担固体力学教研组的教学秘书工作。改革开放初期，张维刚重新走上清华大学的领导岗位，又敏锐地感觉到海洋工程必将成为我国未来能源工程重要的领域，与杜庆华一起成立了清华大学海洋工程领导小组，并且大力支持郑兆昌打破国外大公司对我国研究海洋石油开发的垄断，争取投标国家经委委托中石油公司渤海公司攻关招标项目“海洋桩基平台动力分析程序”。郑兆昌从此开始了计算动力学与流固耦合方面的研究工作，所自主开发的程序在我国南海西部石油公司设计中得到了应用。经过他自身多年的努力，郑兆昌最终成为清华固体力学专业在机械振动与流固耦合方向的学术带头人、中国振动工程学会副理事长。
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张维还用自己的行动支持清华大学振动实验室的后继人才培养。1994年，振动实验室的元老、第一届力学班的李方泽教授已近退休，第三届力学班毕业的李德葆教授也已年近六十，但还不是博士生导师，其他几位五六十年代进入振动实验室的老师也将逐渐面临退休。此时李德葆有一位读了一年的硕士研究生陆秋海，正面临着或两年提前毕业、或转读博士生的选择。据陆秋海回忆〔27〕：李德葆为使振动实验室后继有人，非常希望陆秋海继续攻读博士学位，于是向张维说明原委，求援于张维。但是张维并未当即给予答复，而是以耄耋之年，不辞辛劳，徒步走到力学系办公室，找了研究生科负责人王老师，要来关于陆秋海的本科、硕士学习期间的所有材料，非常认真地仔细审阅，还与王老师交换了意见，听了王的介绍，他心里有底了，最后才告诉李德葆，同意接收陆秋海作为他的博士生，李德葆作为副导师。陆秋海没有辜负老师们的期望，在毕业时同班同学大批出国的情况下，留在了清华振动实验室，当老教师们纷纷退下来后，承担起了清华大学振动实验室主任的任务，除担任振动量测、振动模态分析等课程主讲外，还领导实验室建成了航天实验用的气浮平台，完成了一系列航天、航空、振动法检测桥梁缺陷等方面的科研工作。
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清华固体力学三位创始人中，杜庆华开拓了计算固体力学方向，他从20世纪70年代、还在“文革”期间就开始向国内介绍有限单元法，以后又发展了边界元法。张维始终尽力给予杜庆华以支持。除前面所述张维很早就认识到并且在力学规划中特别提出要重视计算技术在力学中的应用外，改革开放以后，张维感到必须进一步培养中青年的计算力学方面的人才，提出推荐姚振汉获得洪堡奖学金资助去联邦德国留学，并在访德期间亲自帮他联系了波鸿鲁尔大学的计算力学教授作为导师。姚振汉在该大学经过3年刻苦学习获得了博士学位，回国后协助杜庆华在“工程中的边界元法理论和应用”方面取得了重要成果，后来担任了固体力学教研组主任。
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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978106]
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2.3.2 培养后辈，形成一支老中青相结合的教师队伍
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张维是清华固体力学学科第一位教授、第一位中国科学院学部委员，他以身作责，从各个方面带领比他年轻的教师成长，使清华固体力学学科点形成了一支老中青相结合的学术带头人队伍。
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黄克智是张维指导毕业的第一个研究生，也是继张维、杜庆华之后清华固体力学学科的学术带头人。黄克智深情地回忆了恩师张维对他的培养、帮助和提携。
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1947年，黄克智从中正大学毕业后，他的老师、土木工程界权威蔡方荫教授推荐他到北洋大学做土木工程系助教。这时，张维和陆士嘉刚刚离开北洋大学到了清华，但是，他们夫妇二人的学识和为人却在北洋大学留下了极好的口碑。1948年，黄克智以土木类第一名的成绩考取了清华大学的研究生。当我们问黄克智为什么选择张维做他的导师时，黄克智脱口而出：“因为他为人特别好”。又说：“我听了张维给土木系研究生讲的板壳理论课，他将薄壳理论的历史起源、演变过程和最新的研究成果逐一讲来，使我对壳体方面的研究非常感兴趣；在选张维做导师以前我还读过他关于圆环壳的论文”。而张维对于黄克智入清华时“弹性力学”课考了一百分之事，更是在许多年后仍对他后来的研究生津津乐道，足见他的爱才之心。
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1948年，土木系有一个助教名额空缺，而黄克智入学时被查出有轻度的肺结核，经过张维推荐，黄克智被留在土木系当了一年的助教。1949年，黄克智开始成为张维的研究生。在当研究生期间，张维建议黄克智以德语为第二外语，并指定Föppl父子著的德文经典力学书《Drang und Zwang》（应力与应变）为考试用书（本书编者注：60多年后，我们作为张维、黄克智二位先生的学生，在清华大学图书馆查到了该书，而且查到了张维在1947年、黄克智在1950年的借阅记录），学科考试则要求掌握Timoshenko的全部力学专著，对他的理论基础要求非常严格。作为导师，张维并不给他指定具体论文题目，只要求他独立地开展薄壳方面的研究工作，让他自己思考与选择，他独立完成而发表的论文张维也不署名；还教他学德语，汇报工作情况时要求用德语汇报。黄克智在研究生期间，完成了与两侧边缘高梁相连结的开口圆柱壳的薄壳理论解，并且用渐近理论对薄板和薄壳问题进行了研究，这为他在今后在一般的壳体（不限于圆环壳）理论渐近解方面的成就打下了基础。
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张维还特别重视力学问题的物理概念分析。据黄克智回忆，年轻时有一次张维问他：“你知道为什么受内压的厚壁圆筒中内壁应力比外壁应力大吗？”对这个经典力学问题中解微分方程得到的结论，如何从物理概念上解释，黄克智一时回答不上来。张维说：“因为内壁半径小因而其周长比外壁的周长短，在受到内压厚壁筒整体胀大时，内壁就必定要有更大的周向应变”。这种透过数学公式探究物理本质的思维方法，给黄克智以很大的启发。黄克智说：有一次听钱学森做报告，钱说起其导师冯·卡门指导研究生时，对年轻人得到的结果在较短的时间内就能够评价此成果是否正确；钱学森说后来他明白了力学工作者必须对于所研究的问题有明确的物理概念。张维的这种重视物理概念、重视实践的指导思想和钱学森提倡的哥廷根学派指导思想是一脉相承的。
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黄克智后来成为我国乃至国际上著名的力学家，他在力学方面的成就也远远超出了薄壳理论这个固体力学分支的范畴。如果我们将黄克智所回忆当他年轻时张维对他的指导方法、与现今许多“大牌教授”们对于年轻学子的指导甚至使用进行一下对比，难道不是有许多值得深省之处吗？
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慧眼识英才，名师出高徒（张维与黄克智摄于1997年7月）
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黄克智1952年研究生毕业后，被留在清华力学教研组当了讲师，1955年被选派去苏联莫斯科大学数学力学系塑性力学教研组进修。1958年，黄克智为了新建的清华工程力学数学系急需教师，放弃即将获得的苏联博士学位而应召立即回国，张维开始有意识地使黄克智有机会参与中国力学界的一些学术性工作。那时，流体力学著名学者郭永怀任《力学学报》主编，张维推荐黄克智这位刚30岁出头的年轻人担任《力学学报》编委。当张维得知郭永怀希望有一位固体力学方面的编委协助时，就向郭永怀推荐黄克智协助他处理固体力学方向的一些稿件，郭永怀问及是否由黄克智任《力学学报》副主编，张维从爱护一个年轻人出发，说：“不必了”。1962年制定我国科学规划时，张维也带领黄克智参加，使他了解我国力学发展的全局。在这个过程中，黄克智受到了锻炼，同时他的学识和才干也逐步地为中国力学界更多的前辈们了解。
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20世纪60年代中期直至70年代末，由于清华受到“极左”路线的影响很深，黄克智虽然在这种困难环境下仍坚持学习和紧跟世界科学前沿，尽力做一些将力学应用于工程实际的研究工作，但心情很不舒畅，生活上又有很多困难，几次想离开清华调到其他大学去。张维一次次地挽留他，说：“请再忍一忍，再给我一点时间，让我去清华校方想办法帮你解决”，终于为清华力学系保留下了这位难得的人才。