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在前述1985年张维、杜庆华、黄克智三人的文章[2.38]中,还提出:“我们认为导师不管研究生愿意不愿意,把题目限制得很死的做法是不可取的”;他们指出:“受到历史和本人经历的局限,我们所不懂和不会的东西多得很;如果只允许博士生在自己的框框里转,那是培养不出具有开创性的高水平的新一代的。”张维在指导1984年入学的博士生张若京时,就是这么做的。张若京的博士论文题目是“旋转薄壳自由振动中的转点问题及其奇异摄动解”,这项研究成果解决了一个薄壳振动问题中的难题,后来获得了国家教委科技进步一等奖。张若京在回忆论文题目的由来时写道:“记得入学后第一次与导师见面,是在工字厅张先生的办公室里。很快,话题就转到论文题目上了。张先生说,‘研究生往往希望导师给一个题目,越具体越好,最好还能给一两篇主要参考文献。但我想,我们还是先只明确一个大体的研究领域。在这个领域里,由研究生自己去寻找兴趣点。然后再和导师共同研究,确定具体的题目’。接着他说,‘你的硕士论文是振动方面,我主要搞壳体结构。能不能我们结合一下,做一点壳体振动的问题?’”〔33〕张若京写道:“自己选题当然有风险。这就是可能多花时间、甚至走弯路。不过,就在山穷水复的痛苦时刻,突然,我在某期的《Applied Mechanics Review》上发现了一则俄文新书介绍。书的英译名是《Free Vibration of Thin Shells》,作者有三位,其中一位是大名鼎鼎的苏联力学家Goldenvizer(哥尔琴文采尔)。尤其让我兴奋的是,在这则新书介绍中,作者真诚地表示,关于薄壳振动的转点奇异解,作者其实还没有最终得到。但还是把已经做过的工作和已经取得的结果写出来,供感兴趣的读者参考。天啊,这等于是公布了一道题,而且是一道难题。灵感告诉我,我的论文有题目了!”但张若京找遍了国内各大图书馆和中国图书进出口公司,被告知国内没有进口这本书。张维利用去美国出差的机会到美国国会图书馆去找,最后终于和该书的一位作者联系上了,不久就收到了一本有三位作者签名的原版俄文书。经过认真阅读原著和相应的参考文献,张若京才发现这是一个苏联和美国学者历经四十年研究还没有解决的难题,问题的关键在于旋转壳的固有频率谱中存在一段转点,经过该频率段转点时,所对应的主振型的微分方程类型就改变了。所以问题的难点就归结为,如何写出主振型的“全域一致有效的”表达式。由于圆环壳的薄壳理论解研究中也同样存在偏微分方程的转点奇异性问题,二者的解决具有相似的难度,张维很重视这个问题,几乎每两周的晚上都要和张若京讨论一次。张维和张若京谈话时,往往拿一摞纸和一支笔。谈到紧要处,就写写画画,所以张若京每次谈话完都会收获到几张这样的手稿。在张维的指导下,他们终于得到了旋转壳振动的全部“全域一致有效解”,包括对称振动的6个解和非对称振动的8个解,它成为张若京博士论文的主要部分。
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2.3.5 形成严谨、求实、团结和培养新人的好学风
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在张维、杜庆华、黄克智的带领下,20世纪下半期,清华固体力学专业逐步形成了严谨、求实、团结和不断培养新人的好风气。
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张维等三位前辈的研究工作都始于薄壳理论,20世纪中期,由于新兴工业部门中各种轻结构的采用,薄壳理论属于研究的热点。众所周知,在弹性理论问题中,薄壳理论的方程尤为复杂,解的过程中,一推公式有时常常好几页纸,做这种工作必须耐得住寂寞,来不得半点马虎,推导过程中发生一步错误往往就全盘皆输。此外,在前述许多问题中,理论解的研究结果不只限于发表论文,还要求能够为工程师们所应用,这就要求理论工作经得起实践的检验,因此学风严谨是最基本的要求。
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张维常说,他一生的指导思想之一是“理论联系实际”,即“求实”。我们从那一时期固体力学专业的许多理论研究成果都要求用实验验证可以看出。据夏子辉回忆:“在硕士研究阶段,我们发展了半解析的环有限单元法。张先生除了要求我做好理论推导及数值计算外,还坚持要做实验来验证所获得的结果。我们当时做了一个弯管的应变测定实验。使我吃惊的是所获得的应变实验数据在弯管与法兰连接区域附近与理论及数值计算的结果相差很大,甚至符号都相反。张先生和我一起分析了原因,发现实际弯管和法兰的连接并不符合理论模型中的固定支撑边界条件。在改进了理论模型后,果然获得了理论和实验结果一致的结果”。黄克智在完成“管壳式换热器管板强度设计方法”的研究时,对于大直径的换热器,用理论推导得到的管板设计厚度比美国TEMA的经验公式薄得多,受到一些老工程设计人员的怀疑;黄克智支持年轻教师薛明德带着实验员和学生去做实验。他们在六块实际换热器产品上测量的结果都证明黄克智推导的公式是正确的,这才使他们的研究成果为工程界所承认,从开始得到理论结果到成为中国国家标准采用的方法,整整经过了14年。
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人们常说“清华固体力学三权威”,在我们写这篇传记时,张维、杜庆华二位前辈已驾鹤西去。与现今有些单位“一庙不容二主”不同,终其一生,这三位“权威”和谐相处,互相支持。甲权威的学生可以成为乙权威的助手,例如,姚振汉是黄克智在“文革”前的研究生,改革开放以后,张维推荐他取得洪堡奖学金留学德国取得博士学位,姚振汉回国后又成为杜庆华研究团队的主要成员。
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前文所述张维对于年轻教师的培养与提携,成为张维的学生黄克智的榜样。当张、杜两位年事已高,黄克智鼎力扶持余寿文、杨卫和其他更为年轻的固体力学教师,当这些年轻人在力学界还不为人知时,黄克智把许多本属于自己的机会和条件让给他们,使得更多的人才脱颖而出,使清华固体力学专业绵延不绝,后继有人。
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张维在中国力学界有着很高的学术地位和声望,从1957年到1982年,他被选为中国力学学会秘书长、副理事长。
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(基于弹性理论,对于美国工程师学会桥梁设计规范1934年修订版的注释,1935年向中英庚款委员会留英公费生考试委员会送交的学术论文,未发表)
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(汽轮机转盘的强度计算,Escher-Wyss机械工厂内部报告,1946)
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(有顶部圆环的圆环壳在旋转对称载荷下的强度计算,柏林高等工业学校博士学位论文,部分发表于国立清华大学理科报告1949,5A卷:259-349).
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