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袁龙蔚

袁龙蔚,流变学家,中国流变学研究的开拓者之一。倡导缺陷体流变学、加工工艺流变学、中医基础理论流变学三个新的分支学科。运用新技术于材料破坏过程中裂尖断裂过程区内形成的温度场、位移场、质量场、磁场的变化规律,建立了缺陷体流变学的基本理论框架,应用于水电站混凝土大坝的裂纹扩展分析及加固处理获得成功。

袁龙蔚 男,1928年4月生,北京市人。1951年毕业于北京大学理学院。湘潭大学教授。全国政协委员、九三学社中央委员、九三学社湖南省委副主委、九三学社湘潭市委主委、湘潭市政协副主席、中国流变学学会主任委员、中国自然科学名词审定委员会委员、中南地区高校学位评估委员会委员、省市区三级科学顾问委员会委员、中外合资华盛空调环保工程有限公司名誉董事长。先后开创了缺陷体流变学、加工工艺流变学、中医基础理论流变学三门新分支学科,从理论经实验到应用,建立了较完善的体系,取得显著的效益。曾获国家科技进步奖1项、部委级科技进步奖3项、省校级各种奖励与荣誉称号15次。在国外出版专著1部,发表论文24篇;在国内出版专著5部,发表论文82篇。科研课题3次获国家自然科学基金会及中国科学院力学所资助,还获美国国家自然科学基金会资助。在中美、中波间签有联合科研协议。曾赴罗、捷、美、澳、法、南、日、瑞士等国访问与讲学及参加国际学术会议。组织过全国流变学会议4次,主持过国际流变学会议1次,为发展整个流变学学科做出了重大贡献。作为国家级专业委员会主任委员,有中国科学院院士推荐权。作为有突出贡献的专家,是第一批国家政府特殊津贴获得者。

袁龙蔚,1928年4月12日出生于北京的一个高级知识分子家庭。他的中小学时代正值抗日战争时期。1935年至1946年,他随其父母辗转流离,从北京到南京,经武汉到长沙,不久,又经贵阳到重庆,翌年再经西安到兰州。1946年夏季毕业于青海西宁湟川中学,同年考入北京大学。在这11 年中,他受到了全国奋起抗日的爱国主义教育,亲身体验到祖国山河破碎、人民生活在深重苦难之中,因而立志献身科学,走“科学救国”之路。在北京大学的5年学习中,他先后读了物理系、数学系、化学系的必修课程,这使他得以为后来发展交叉学科流变学奠定了坚实的基础。

1951年,袁龙蔚获理学学士学位后,服从国家统一分配,到中央交通部交通科学研究院,主要从事沥青材料和土的流变性能改善、沥青路面施工方法等方面的科研工作与工程实践,1956年,被破格晋升为工程师。自1954至1959年间,他翻译出版了前苏联B.B.米哈伊洛夫的《道路石油沥青》、英国J.普菲的《地沥青的性质》等7部译著。1961年,他奉调到湖南省交通厅工程管理局从事科研、设计与施工,先后参加毛主席家乡韶山及大托铺飞机场的路桥工程建设。在这期间,他发表了10多篇论文,还撰写出版了《表面处治与简易处治》一书,在国内第一次提出公路路面简易处治的设计理论与施工方法,成为全国有名的黑色路面专家。

1979年,袁龙蔚被调到湘潭大学从事教学与科研工作。1980年晋升为副教授,1981年再次破格提升为教授。1985年3月至1989年2月任湘潭大学机械工程系系主任兼流变力学研究所所长,为系、所的发展付出了大量劳动,深得师生爱戴。

袁龙蔚是我国最早从事流变学研究与传播的力学家之一。1961年他编著了国内第一本介绍流变学的书《流变学概论》,成为高校各有关专业流变学课程的主要参考书。他的第二本专著《流变力学》起草于1968年,在当时的特定历史情况下写作条件是十分艰苦的,他凭着一颗真城的爱国心和对科学事业的执着追求,历经18年,这部65万字的巨著终于在1986年由科学出版社出版。该书获得了1992年国家教委科技进步三等奖。80年代,在改革开放的大好形势下,他更加发奋工作,首先与智荣斌、李之达合作,编写了《流变断裂学基础》一书,该书于1992年由国防工业出版社出版,除理论推导外,首次刊出裂纹扩展过程裂尖区温度场变化规律的实验彩照48幅。继之,于1994年又出版了《缺陷体流变学》一书,依据材料失效过程中显示的流变与耗散现象的实验量测结果,采用非平衡态热力学、统计物理学、非线性流变动力学相结合的方法,把现有的损伤力学与断裂力学从本质上统一起来,做到宏、细、微观的结合。同年,在美国,他与S.E.斯渥兹(Swartz)和K.K.胡(Hu)两位教授合写出版了《The Phenomena of Rheology and Dissipation in the Process of Crack Propagation》一书,书中除理论公式外,主要向国际上介绍了宏观裂纹扩展过程中裂尖过程区温度、质量、磁场变化规律的实验结果。自80年代以来,总计他在国内外发表论文达102篇,还编写教材5部、发表译文6篇。

袁龙蔚为我国流变学的发展与人才培养做了许多工作。1978年全国科学大会前夕,他参与并领导制定《全国力学发展规划》中的流变学分支学科发展规划,同时参与并主审了我国第一本流变学名词《英汉化学化工词汇补编(流变学部分)》。

袁龙蔚是中国流变学学术组织的主要筹建者之一。1985 年11月,英籍华裔陈文芳博士与钱人元、周光、袁龙蔚等教授共同发起在长沙召开了第一届全国流变学学术会议。会上成立了流变学专业委员会,陈文芳任主任委员,袁龙蔚任副主任委员。自1990年至1995年,袁龙蔚任主任委员。

1985年湘潭大学成立了国内第一家流变力学研究所,袁龙蔚任所长,同年获得国内第一个流变学硕士学位授予权。

1984年至1993年间,袁龙蔚还先后受聘为青岛化工学院(现青岛科技大学)、中国包装工程学院(现株州工学院)兼职教授,1995 年他受聘为国防科技大学博士副导师。他是《科学探索学报》主编,湖南省力学学会第一届理事会副理事长。中国力学学会名誉会员。他还是全国政协第七、第八届委员会委员,湖南省第六届委员会常委,湘潭市政协副主席及中外合资华盛空调环保工程有限公司董事长。1980年他加入九三学社,任该社第七、第八届中央委员,九三学社湖南省委员会副主任委员及该社湘潭市主任委员。

早在1980年前后,袁龙蔚扬弃国际已有的线弹性、弹塑性及粘弹性断裂力学理论,由于裂纹扩展过程中有热传导和熵产生,所以旧理论的若干前提假设与热力学不相容。他认为材料的局部损伤是用缺陷而不是用强度来表征,时间因素不可忽略,代表性单元中的损伤演化首先要依损伤基元类型[微孔洞损伤与汇合、微裂纹损伤与临界串接、界面损伤(含滑错、空穴化与断裂)及变形局部化带与沿带损伤]来选择一个最佳描述损伤现象的尺度,各类损伤间的相互作用有着重要影响。因此,在局部化的同时,平均化亦显得极为重要。基本方程的整体形式向局部形式推导时,反映裂尖过程区特性的局部化剩余不容忽视。首次提出细观损伤演化过程与宏观裂纹扩展过程具有如下共同特性:1.含缺陷流变性材料破坏过程是具有微结构不连续体系的非平衡态统计热力学相容的一个非线性流变动力学过程。2.内部各种不同尺度、不同类型的细观缺陷呈现无序分布,相关缺陷间的相互作用形成集体协同效应。3.在破坏过程中,细观缺陷周围和宏观主裂纹端部均形成局域非均匀温度场,故热-力耦合效应不容忽视。4.细观缺陷导致宏观主裂纹端部过程区几何形貌发生变化,经常表现为非线性的裂纹扩展形貌。5.演化过程中,细观缺陷汇合算子与闭合算子间的关系符合微观物理学中的费米(Fermi)对易关系,而相关缺陷的汇合条件可由非线性流变动力学参量ξc确定,ξc则取决于刘维尔(Liouville)算子的非对角化特征。6.破坏过程中,材料的内部电子与电子、电子与声子、声子与声子之间的相互作用造成相关细观缺陷与周围分子键间动量、能量的交换,从而热量以波的形式传播。7.含缺陷流变性材料在其破坏过程中的能量耗散是以流变变形功、宏观动态裂纹扩展、细观损伤演化、扩展裂纹的耗能尾区等多种形式进行的,因而流变性与耗散性是材料破坏过程的本质特征。

以上几点认识构成了缺陷体流变学的基本框架,突出了时间、温度、流变、耗散四项基本要素。理论成功地应用于柘溪水电站混凝土大坝的防裂纹扩展措施,获国家级科技进步三等奖及能源部一等、水利部二等科技进步奖,并获湖南省1988年十大科技成果奖。

1984年,袁龙蔚首次提出金属材料的组织超塑性变形,其本质是晶界流态化区产生粘塑性流变变形的新观点,认为熔体不定常流动是引起温度脉动的重要起因,而流动状态则有温度梯度在重力场作用下引起的浮力流动、晶体旋转引起的强迫对流及自由表面上表面张力梯度引起的流动。实验证明,采用交替加载技术可发挥超塑性的潜力和缩短超塑性成形时间。在进行超塑性材料通过锥形模口的稳态拉丝和挤压工艺以及吹膜工艺等流态场的流变学理论研究后,袁龙蔚提出流变铸造和蠕变成型两种热流变加工新工艺。红箭8号运载火箭弹托和运7直升飞机发动机轴流叶轮的加工实践表明,新工艺具有如下优点:充填型腔性能好,采用复合挤压力可以在一次成型中获得形状复杂、薄壁、高筋的构件,适用温度范围较广且不受合金种类限制,构件整体具有较均匀的机械性能,总收缩量降低,减少裂纹产生的可能性,表面光洁度改善,压铸模具寿命及铸件尺寸精度有较大提高。可见,“加工工艺流变学”这一新分支学科的创建,对发展宇航、航空及兵器工业具有重要意义。

袁龙蔚创建的第三个新分支学科“中医基础理论流变学”从泛系理论入手,为构成微模拟,研究了流变性物质元的泛对称,再通过泛系投影构成宏模拟,宏微两个层次的模拟构成流变学理论模型。在此基础上,根据中医脉象的病理成因,将临床常见的27种病理脉象分成虚症脉象和实症脉象两大类,以能给予医生指感的入射脉动效应显著与否为主要标志,提出血液脉动速度分布和红细胞微旋分布两个基本特征量,应用拉普拉斯变换与有限汉克尔变换的联合变换进行了计算,为中医脉象学及诊断手段的现代科学化奠定了一个量化基础。人体经络是一种生命现象,根据热力学中熵的概念直接建立信息量度,应用数学中的算子谱论,给出人体生物场的数学模型。人体生物场是耗散结构,属热力学开放系统,与自然界的时间性和周期性密切相关;人体经络系统的感传具有微观量子性,生物能粒子传导主要是复杂的生物信息高分子电子流,且以超距传递的弧波为主要形式。从而,从流变学基本理论出发,建立起考虑电磁效应和热力效应的人体生物场场方程以及经络感传的动力学方程。为探讨中医的针灸和针麻原理提出一些新思路。

袁龙蔚在顽强进行教学与科研工作的同时,还致力于国际间的学术交流,把我国的流变学研究成果介绍给国际学术界。

1986年他赴罗马尼亚的布加勒斯特和捷克的布拉格进行学术交流并参加第二届欧洲流变学家学术会议。1987年赴美国休斯敦参加国际混凝土断裂力学会议,首次在国际上介绍了流变断裂学理论,引起与会者的极大注意。

1988年赴澳大利亚的悉尼参加第10届国际流变学会议,并任分会主席;随后去法国第六巴黎大学访问与讲学。于1989年,他分别邀请波兰科学院院士S.扎赫尔斯基(Zahorski)、美国土木工程学会理事长S.E.斯渥兹(Swartz)和美国堪萨斯州大学教授K.K.胡(Hu)来华访问与讲学。

1990年,他再次赴美,先后访问了斯坦福大学、明尼苏达州大学,在对堪萨斯州大学进行访问的同时总结了科研合作项目的成果。

1991年,袁龙蔚作为中方主席在北京成功地主持了中日国际流变学会议,同参加会议的原苏联流变学学会主席V.G.库里钦克汉(Kulichikhin)、日本流变学学会主席小谷寿、澳大利亚流变学学会主席R.I.坦尼尔(Tanner)及参加会议的德、英、意、日、美、瑞典、特立尼达和多巴哥、香港等的同行们进行了广泛的接触与交流。

1994年,他在瑞士作短暂停留后,又赴西班牙的塞维利亚参加了第四届欧洲流变学会议,为增进国际间同行们的友谊和推动流变学事业的发展,袁龙蔚做了大量工作。在这些工作的基础上,中国力学学会向国际理论与应用力学联合会(IUTAM)提出申请,于1997年9月在北京举行IUTAM Symposium on Rheology of Bodies with Defects,王仁任会议主席、袁龙蔚为筹委会主席。也正因为如此,他的科研课题不但获得中国国家自然科学基金会(NNSF-1880360)和中国科学院力学研究所LNM开放研究实验室(1990)的资助,还获得美国国家科学基金会(INT8812995)资助。

1996年,由他牵头和北京大学黄筑平教授、华中理工大学杨挺青教授等共同申报的“含缺陷流变物体的材料破坏理论”被NNSF列为重点项目予以资助(NNSF 19632002)。此外,袁龙蔚还在中美、中波间签有科研合作及成果交流协议书,与美国冯元祯、薛昌明、法国J Lemaitre、墨西哥A S Balankin等也有较频繁的科研成果交流,为青年一代走向国际提供了方便。

在“献身、创新、求实、协作”精神指引下,袁龙蔚在流变学科研与教学工作中刻苦耕耘了40多个春秋,他既是我国流变学界的先驱,又是享誉国内外的流变学家,为我国的流变学事业作出了贡献。

1928年4月12日 出生于北京市。

1946-1951年 北京大学理学院,获理学学士学位。

1951-1961年 中央交通部科学研究院技术员,1956年任工程师。

1961-1979年 湖南省交通厅工程管理局工程师。

1979-1980年 任全国重点大学湘潭大学副教授。

1981年 任湘潭大学教授。

1985年3月-1989年2月 任机械工程系系主任兼流变力学研究所所长,兼任青岛化工学院、中国包装工程学院教授。

1984-1987年 任《科学探索学报》主编。

1986-1994年 分赴罗、捷、美、澳、法、瑞士、西班牙等国访问与讲学。

1990-1995年 任中国力学学会、中国化学会流变学专业委员会主任委员。

1996年 被国防科技大学聘为博士生副导师。

1 袁龙蔚.流变性概论.上海:上海科技出版社,1961.

2袁龙蔚.流变力学.北京:科学出版社,1986.

3袁龙蔚.论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象.力学进展,1989,19 (1):20~35.

4 袁龙蔚,智荣斌,李之达.流变断裂学基础.北京:国防工业出版社,1992.

5 袁龙蔚.缺陷体流变学.北京:国防工业出版社,1994. [1]


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