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饮水思源——怀念恩师徐芝纶院士
作者:张世平           发布时间:2011-10-31          文章录入:李闪星

近日,广州市民正在讨论“什么是幸福?”,虽然这不是一个新鲜的话题,但人人都涉及此问题。我的看法是饮水思源时最幸福!由于每个人赤条条地来到人间,经风雨、见世面才创造了(或创造着)人生的历程,慢慢地我们有了“知识”,知识多了,本领大了,对社会贡献也就大了,这就是成就感。我的幸福之感是当了一回徐芝纶院士的学生,是他无私地把知识和人品传授给了我和我的同学们,使我们成人并有了力学、工程和解决水利工程问题的知识与能力。

说真的,不是人人都有幸当徐老的学生的,这不仅要有机遇,也要有一点缘份,更要有一种奉献精神。

1960年夏天,我考进了华东水利学院(现河海大学),一开始并不是“力学”专业,读的是物理专业,因当时我的理想是物理和神秘的半导体专业。一年以后,因调整专业,我的“志愿”阴差阳错地变了,正式成了工程力学系的学生,成了徐老的学生。

徐老是国内外力学界著名的学者,他的《弹性理论》、《板壳力学》等经典理论造旨是很深的,工程力学系有了他及他领导的吴永祯、赵光恒、杨仲侯、李咏偕、傅作新、卓家寿等一大批老师,师资力量十分强大,最可贵的是他们将各自的知识和能力无私交到我们手里。老师们从课堂授课、作业批阅、实习课题指导、工程实践、毕业论文答辨等各个教学环节都严格地要求学生。特别是徐老备课认真、概念清晰、叙述有方、深入浅出、板书准确、语调生动,听徐老的课简直就是一种享受!晚间徐老还亲自为我们答疑辅导,一般徐老不直接回答问题,而是反问我们,以此来促使我们思考,从中锻炼我们分析问题、解决问题的能力。

1965年,我们力学65届60多位毕业生,接受了国家的统一分配,我又一次阴差阳错地分配到了水利部长沙勘测设计院工作。然而,那个年代不是人人都能幸运地走上与专业紧密结合的工作岗位的。70年代后,经历了一段政治动荡之后,国家正积极恢复基本建设,我们长沙院承担了湖南凤滩水电站大坝设计。根据工程地形、地质条件以及“深挖洞”的要求,电站厂房设在坝体内,大坝选型为腹拱坝,是拱坝与空腹重力坝的结合体,设计计算中出现了许多新课题。我们在校时,徐老讲授的《弹性理论》是经典的大坝应力分析工具,徐老他不仅重视理论的讲授,而且十分重视理论与工程实践相结合。徐老从理论入手推导创造的“差分法”便是坝体应力分析数值计算方法,记得1964年在新安江工程实习时,我们就用手摇计算机完成了大坝典型断面的内力分析。随着时代的进步,随着电子计算机的引入,徐老又在国内最先提出弹性力学的有限单元数值分析理论,不仅推导了计算公式,而且研发了大量与水利工程紧密联系的计算机软件。与此同时,力学系的老师们更新了教材,走出校门将新的理论知识传授给设计人员,帮助设计人员完成了凤滩腹拱坝的有限元内力分析。徐老不失时机地提升了弹性力学数值分析理论,为新型腹拱坝设计作出了贡献,结果节省工程量20%左右!

徐老一贯要求学生掌握力学基本概念,并且适时将工程问题转化为数学模型或试验模型。当年,凤滩大坝的温度应力分析遇到数值分析的难题,因为厂房设在大坝内部,它运行后与坝体外的水温形成一个稳定温度场,从而产生温度应力,数值解析很难进行。于是长沙院与清华大学水利系合作,试图用“热光弹性”试验解决,不料,这项新技术“史无前例”,步履艰难,一年多没有收获。此时,我接受设计院委派,前往清华大学光弹实验室工作。理论上讲,温度也是一种荷载,同样要施加在光弹模型上,在偏振光场下也能产生与主应力差相关的干涉条纹,据此来计算结构的温度应力。此前,在进行材料热光弹性率定时,采用了园环内外温度稳定场有理论解的原理,推求热光弹性系数,试验却始终得不到与理论吻合的同心园干涉条纹,大坝的热光弹分析便无法进行下去。

我在分析失败原因时,想起了徐老在课堂上的教导:在实际工程问题转化为数学或实验模型时,一定要遵循相似法则并满足边界条件。腹拱坝断面是一个单连通域简化的平面问题,解决时要区分平面应力和平面应变问题,要严格满足模型及荷载的相似律。我们的失败原因是温度荷载没有满足园环试验的轴对称性,模型加载后温度场受到空气搅动不满足平面应变相似律,所以等色线条纹始终达不到理论值的位置和发生椭园型变形。根据徐老的教导,我们一方面改变模型偏振光场,直接用偏振片夹在平面园环模型两边,满足平面应变条件,取消了光弹仪的偏振装置,温度荷载也改用固体加温和半导体制冷技术,自制电子控温仪将温度控制在0.1度的精度。就这样园环试验成功了!大坝的稳定场温度应力试验也成功了,此后我们用同样的试验方法还完成了石泉电站类似实验。清华水利系的刘光廷教授对我们来自华东水利学院徐芝纶院士的学生赞不绝口,刘光廷教授说:“徐老当你们的导师,这是你们的终身幸福!”。

过后的经历,我时时享受着徐老的教育之恩,体会到知识和能力为幸福之源,先后参与了湖南柘溪电站大坝劈头裂缝的裂缝强度因子激光全息试验、自动剖分网格的裂缝强度因子计算等生产科研项目。

我从一个学生到教授级高工并享受国务院特殊津贴的人生历程,告诉我要饮水思源,这个源来自于恩师的教导和为人楷模。让我们永远怀念恩师徐芝纶院士吧!

(作者系原水利部珠江委员会教授级高工,并享受国务院特殊津贴)

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