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  • 郑哲敏

    郑哲敏(1924年10月2日—),男,著名力学家、中国爆炸力学的奠基人和开拓者之一,中国工程院院士中国科学院院士。早期在水弹性力学研究中取得成就。长期从事固体力学研究,开拓和发展了中国的爆炸力学事业。擅长运用力学理论解决工程实际问题,提出了流体弹塑性体模型和理论,并在爆炸加工、岩土爆破、核爆炸效应、穿甲破甲、材料动态破坏、瓦斯突出等方面取得重要成果。倡导海洋工程力学、材料力学性能、环境灾害力学的研究,创建了中国科学院力学研究所非线性连续介质力学实验室,为推动中国力学事业的发展作出了贡献。2013年1月荣获2012年度国家最高科学技术奖。2016年郑哲敏获得永久性小行星命名,命名仪式于1月4日在北京举行。

    编辑摘要
    词云

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 郑哲敏 籍贯: 山东省济南市
    国籍: 中国 职业: 科学 力学家
    毕业院校: 西南联合大学 代表作品: 《爆炸与冲击》
    • lynn1017新华网:郑哲敏师从“两钱”,钱伟长和钱学森,是中国科学院和中国工程院“两院”院士,还是美国工程院外籍院士。

    目录

    生平概况/郑哲敏 编辑

    郑哲敏,1924年10月2日出生在山东省济南市,中国“爆炸力学奠基人,1980年,被选为中国科学院学部委员, 1993年被选为美国国家工程科学院外籍院士。原籍浙江省鄞县。父亲郑章斐幼年放牛,念过几年私塾和小学,后来进城当学徒,进而经商开厂,他崇尚实业,一直遗憾自己没有更多的上学机会。因而全力支持和鼓励子女用功读书,教育子女循规蹈矩、修身养性。这给幼年时期的郑哲敏带来深远影响。

    早期学习经历

    抗日战争开始后,郑哲敏入川,先后进成都华阳县中和金堂铭贤中学学习。他刻苦钻研,学习成绩优异,曾因不参与考试作弊而挨过一些同学的揍。他管过伙食,办过话剧团和英文社,乐於为大家做事。

    1943年,郑哲敏以理工科第一名的优异成绩考入西南联合大学电机工程系,次年改学机械工程系。他喜爱物理,愿意为同学答疑释难,从中自己也得到了提高。抗日战争胜利后,学校搬回北平(今北京),钱伟长给机械系讲授力学问题,他那严密而生动的理论分析引起了郑哲敏的极大兴趣,从此他对力学产生了感情。

    1947年毕业后,他留在清华大学作钱伟长的助教,学习钱的摄动法。一次,他读到刘仙洲美国带回的工程教育杂志,上面宣传应改变工程教育只注重传授经验和工艺的传统,提倡工程教育要理工化,很受启发。

    1948年,他考上国际扶轮社的留美奖学金,钱伟长李辑祥等介绍他去美国加州理工学院学力学。一年后,他顺利地取得了硕士学位,接着就当了钱学森的博士生,做热应力方面的论文,有幸能经常聆听到钱学森介绍自己在科学方法方面的心得。在那个著名学府,他听过豪斯奈尔瑞奈爱尔德依等名教授的课,跟豪斯奈尔做过抗地震方面的工作;在跟瑞奈研究Benard胞格现象时,体验到量纲分析方法的实质。他还有机会聆听到冯•卡门泰勒冯•纽曼等大师的报告。耳濡目染和多方实践使他对以普朗特-冯•卡门-钱学森为代表的近代应用力学学派的精髓有所体验,其实质在于努力使工程立足於现代科学,着眼重大的实际问题,强调清楚表述、严格分析、创新理论,进而开辟新的技术和工业。

    1952年,郑哲敏取得该校的博士学位

    留学回国投身建设

    1949年,中华人民共和国成立,郑哲敏对中国共产党的领导充满希望。取得博士学位后,即着手准备回国参加社会主义建设,却遭到美国政府的多方阻挠。

    1952—1954年 任美国加利福尼亚理工学院机械工程系教师。

    1955年,中美在日内瓦达成协议,郑哲敏等一批爱国科学家终于回到祖国。他先到中国科学院数学研究所任副研究员。同年年底,他的老师钱学森也返回祖国,他随即参加钱学森创建力学研究所的工作。

    1956—1978年 任中国科学院力学研究所副研究员,弹性力学组组长,第四研究室副主任,爆炸力学研究室副主任、主任。

    1958年,他领导了大型水轮机的方案论证。

    1960年,苏联撤退专家。他应邀参加了周恩来总理宴请科学家的盛会。总理在祝词中恳切表示,中国的建设要依靠中国自己的知识分子。郑哲敏深受鼓舞,决心致力于解决国民经济中的重大问题。

    爆炸力学与核试验

    郑哲敏
    “爆炸力学”奠基人  郑哲敏
    所解决的第一个重大问题是爆炸成形的理论和应用。经过1960至1962年三年时间的努力,他阐明了爆炸成形的主要规律,并和工业部门合作生产出技术要求很高的导弹零部件,使爆炸成形成为以科学规律为依据的新工艺,因而获得1964年全国工业新产品一等奖。在同一时期里,他还指导另一研究组在爆破技术方面开展研究。通过爆炸成形和爆破的研究,郑哲敏在力学和工程技术之间修架桥梁。1960年,钱学森预见到一门新学科正在诞生,将其命名为爆炸力学,并在中国科技大学他所负责的力学系里开设工程爆破专业,1962年改名为爆炸力学专业,并由郑哲敏负责为这个专业设计课程、聘请专业课教员、安排毕业论文工作等。

    1964年,中国开始地下核试验的预研,郑哲敏接受和完成了有关任务,并主动考虑地下核爆炸威力的预报问题。1965年,他和解伯民与国外同时独立地提出了一种新的力学模型——流体弹塑性体模型。不久,“文化大革命”开始,郑哲敏坚持此项研究,应用这个模型预报地下核爆炸效应。1968年12月,此项研究被迫中断。

    1965年,他开始指导兵工部门进行穿甲几何相似律的模型试验。

    1971年,他从干校回所,为改变中国常规武器落后的状况,组织力量研究穿破甲机理,经过10年努力,先后解决了穿甲和破甲相似律破甲机理穿甲简化理论射流稳定性等一系列问题。为了表彰他在流体弹塑性体模型及其在核爆炸和穿破甲研究的贡献,1982年,国家授予他全国自然科学二等奖。

    70年代末,他应用流体弹塑性理论揭示了爆炸复合工艺的力学规律,为这一工艺的推广应用提供了理论指导,因此又荣获1989年中国科学院自然科学一等奖。

    1978—1989年 任中国科学院力学研究所研究员、副所长、所长。

    1979年,他组织了一个研究室专门研究材料性质。80年代初,他对金属断裂机制绝热剪切带的形成和演化都提出了新的模型和理论。

    1980年,郑哲敏开始了解到中国各类爆炸事故相当频繁,于是他大力提倡和组织事故发生机制及防治措施的研究。瓦斯突出是煤炭生产中的一类重大事故,他在1982年的一篇论文对此复杂现象作出了精辟的力学分析。

    1980年,被选为中国科学院学部委员。

    1982—1990年,任中国力学学会常务副理事长,理事长,1990年任名誉理事。 

    1982—1986年,任力学学报主编。

    1986年 兼任中国科学院海洋工程中心主任国际理论与应用力学联合会理事、大会委员会委员。

    1988年,任中国科学院力学研究所非线性连续介质力学实验室主任。[1]

    1993年,被选为美国国家工程科学院外籍院士。

    荣誉/郑哲敏 编辑

    自1987至1989年,他的研究集体在理论和实验两方面展开研究,为建立突出判据提供了重要依据。80年代末,他在爆破方面又获得新成果,他的研究集体创造了一种爆炸法处理水下软基的新技术,并成功地应用於连云港大堤等大工程的施工,获得了1990年国家科技进步二等奖。30多年来,郑哲敏努力实现他的志向,通过在爆炸力学和固体力学中的科学实践,为国家解决了一批重大实际问题。

    因爆炸处理水下软基的工作获1990年国家科技进步二等奖。因热塑剪切带的研究获1990年国家自然科学二等奖。先后承担了国家科委“六•五”重点攻关项目“工程力学中若干重要问题研究”、国家自然科学基金委“七•五”重大项目“海洋工程中的力学问题”;中国科学院“七•五”重大项目“海洋工程的环境、结构及防护研究”、“八•五”重大项目“海洋工程的安全、防护及海洋环境研究”、“九•五”重大项目“海底油气混输管道的若干关键技术及灾害环境问题研究”、中国科学院和海洋石油总公司“十•五”联合重大项目“中国海洋石油开发若干重大科学技术问题研究”等。[2]

    2013年1月,获2012年度国家最高科学技术奖

    创建和发展爆炸力学/郑哲敏 编辑

    爆炸力学

    郑哲敏
    地下核爆炸

    1958年中国科学院的知识分子“下楼出院”,奔赴生产第一线。郑哲敏知道中国缺少万吨水压机,很想用简便的爆炸方法来代替,便下到汽车厂、锅炉厂研究爆炸成形新工艺。但那时革命浪漫有余,求实精神不足,一年时间过去,一个产品也没有做出来,工厂的态度发生180°的转变。郑哲敏清楚地意识到在生产应用之前,必须先做科学研究,于是回所组织实验室研究寻找规律。他对爆炸问题作了初步力学分析,分解出带基础性的爆炸载荷、金属材料性质和带综合性的成形规律三个问题,组织三个研究组展开研究,同时还组织爆炸实验手段如计时仪、测压仪等的研制。通过对金属板的变形过程的实际测量,肯定了板料经历过两次加速。郑哲敏提出了水下爆炸空化理论来解释板材的两次加载和加速的现象,形成了爆炸成形机理的核心内容。在此基础上,他提出了模型试验所应依据的几何相似律以及能量准则,并为工厂设计了一整套确定成形工艺参数和条件的试验方法。他与有关产业部门密切合作,应用上述理论和方法,生产出高精度的导弹零部件,对中国导弹上天作出了贡献。为生产大型零件,必须铸造大型爆炸成形模具,这在技术上和实际施工上都是个难题,他巧妙地发明了分块拼装的惯性模。上述成果一直没有公开发表,直到1981年,英国皇家学会会员克罗斯兰德访华听了郑哲敏的报告,不胜赞叹,并说现在发表,仍然很有价值。

    1964年,郑哲敏接受并完成了空中核爆炸冲击波压力标定的任务。1965年,和解伯民向上级部门提交了“关於地下核爆炸计算模型的一个建议”,其中提出了一种新的力学模型——流体弹塑性体模型。这一模型能够满意地体现介质在流体性质和固体性质之间的紧密耦合及其运动在时间和空间上的连续变化的天然特征。

    从80年代初期,他便开始组织气相燃烧和爆炸、粉尘燃烧和爆炸的研究,接着又组织煤和瓦斯突出、森林火灾的发生和防治等课题的研究。

    学科贡献

    郑哲敏在爆炸力学学科的发展方面作出了广泛的贡献,它们是:

    (1)在声学理论方面,有薄板在水下爆炸击波作用下的变形理论;
    (2)在爆炸后期效应方面,有高速射流的准定常侵彻理论、爆炸成形后期的第二次加载理论以及爆破的鼓包运动理论等;
    (3)提出了反映爆炸和冲击问题中的高速、高压和高温特征以及惯性与强度相互耦合效应的流体弹塑性体模型和多种应用理论;
    (4)提出了多种爆炸和冲击的相似律;
    (5)提出了多种耦合运动的理论,包括两种物体的耦合运动以及同一物体中流体性质和固体性质相互影响的耦合效应的理论;
    (6)在稳定性问题方面,有射流拉断、界面波、绝热剪切等理论。

    改进Tate公式


    早在60年代初,郑哲敏就曾提出过用室内小型枪击试验可以代替实弹靶场考核的建议,并且准备研究将流体弹塑性模型应用到穿破甲机理研究中去,以改进中国兵器的落后面貌。1971年,他从干校回研究所后,主动联系兵工部门,建立合作关系,继续指导他的集体完成了杆式弹穿甲相似律研究,并且提出了杆式弹的穿甲模型,这个模型抓住了弹头在孔底边进边碎的特点,引入碎渣作为弹靶作用的中间过渡体,从而改进了国际流行的Tate公式。他全面而又完满地解决了破甲相似律、破甲弹金属射流失稳拉断机理、射流侵彻金属装甲非金属装甲的机理等一系列问题。他分析了记录破甲弹射流的变形、颈缩和断裂的X光相片

    在1977年发表的论文中,巧妙地采用量纲分析和解析方法给出了射流失稳断裂的计算公式,证明了射流高速段的失稳是空气动力作用的结果,而低速段的失稳则和射流材料的强度性质有关。国际上同一年也发表了射流失稳的文章,但只讨论了低速段,而证明手段用的是数值方法。

    1975至1977年,他建立了一个描述金属装甲破甲机理的流体弹塑性体模型,指出金属材料的惯性和强度起决定作用,而可压缩性和相变影响可被忽略。据此理论,他提出了一个比流行的Eichelberger公式更符合实际的计算侵彻速度的公式。

    组织制订力学规划/郑哲敏 编辑

    1956年,中国制订了12年科学技术发展远景规划。郑哲敏以年轻专家助手的身份参加钱学森主持的第一次全国力学规划的制订工作。

    1977年,郑哲敏主持制订了中国科学院的力学发展规划。1978年,郑哲敏又第一次作为主持人之一,组织了制定全国力学规划的工作。

    海洋工程力学的研究

    1983年,郑哲敏组织力学所专家到渤海和南海访问海洋石油公司,进行实地调查和了解,继而组成考察团到挪威、英国的有关部门进行海洋工程方面的考察。经过反复酝酿,向中国科学院提出了系统研究海洋工程力学的建议。第六个五年计划期间,中国科学院和力学研究所分别对海洋工程研究做了专项支持,使海洋工程研究在钱寿易的领导下,联合有关研究所,首先在海洋工程地质考察和评价方面取得重大进展。

    1987年,成立了中国科学院海洋工程科学技术研究中心,郑哲敏担任中心主任。

    组织材料变形和破坏规律的研究

    组织材料变形和破坏规律的研究 郑哲敏十分重视固体材料力学性质的研究,他认为,随着当代数值计算能力的加强,固体力学应当更加重视材料力学性质的研究。早在60年代,他就领导了一个研究组开始研究材料在冲击载荷下的变形和破坏。

    70年代初,他邀请陈箎到力学研究所作了断裂力学的专题报告。以后又在1978年他所主持制订的全国力学规划中,把材料力学性质的研究列为14项重大课题的第一项。并且,为了实现这个规划,他身体力行,规划会一结束,即在力学研究所建立了专门从事这项研究的研究室,展开材料动态力学性质、材料的本构和断裂与细观结构之间关系等研究。接着,他又在中国科学院内,联络力学所、金属所、固体物理所、腐蚀和防护所等单位,发起和组织院内大协作,承担了中国科学院七五重大基础项目“材料的变形、损伤、断裂行为的机制及其力学理论”的研究,他们圆满地完成了任务,在绝热剪切带、变形与断裂的分子动力学数值模拟,单、双、三晶的变形与断裂行为以及在疲劳与蠕变的交互作用机制等研究中,都作出了开创性的工作。

    组织环境力学研究

    组织环境力学的研究郑哲敏多次出差大西北,给他留下最深刻的印象是西北缺水,那里是大片黄土戈壁滩,很少绿洲。如果接连几天下雨,光秃的土地留不住水,经过大水冲刷容易形成泥石流,冲毁铁路房屋。为此,郑哲敏心里一直感到不安,经常考虑如何解决这一问题。

    1983年,郑哲敏在中国科学院技术学部大会上专心致志地听取了水利能源部门有关水资源的报告,会后又仔细阅读了大会的文集。

    1984年他应邀访美时,特地去考察了加利福尼亚州的水资源,收集并带回有关加州水资源的分布和治理的详细资料。之后,他两次组织科研人员去西南和西北考察自然环境。1985年,在中国科学院院长卢嘉锡主持的所长会议上,他正式提出力学应面向地学的观点。

    1986年,在他为力学研究所制定的主攻方向中,把农业、国土整治及环境科学列为其中的一项。并于1987年和1989年两次邀请中国科学院内地学界的主要研究单位和专家,举办环境和灾害流体力学研讨会。

    1988年,力学研究所又成立了环境力学研究室。


    介质力学


    郑哲敏郑哲敏
    郑哲敏认为:科学院不抓基础研究是站不住脚的,力学的基础研究应该成为力学研究所的一个主攻方向。1988年6月正式成立了力学研究所非线性连续介质开放研究实验室,研究探索连续系统动力学中的非线性效应,特别是固体材料的非线性力学性质、湍流与稳定性、非线性波理论、分离与旋涡,以及环境与灾害力学中的若干基础问题等。

    实验室彻底实现开放的性质,邀请国际、国内知名科学家担任学术领导,吸引所内外专家,特别是年轻的博士或专家来室工作。目前客座研究人员已占全体研究人员的80%以上,35岁以下的青年人则超过40%。

    这个实验室成立三年来在固体材料的力学性质、流体的非线性现象和环境流体力学的基础问题三方面已取得了一批可喜的成果,在国际和国内核心刊物上发表了58篇论文。实验室已形成一批中年学术带头人,他们的工作已引起国际学术界的重视;也涌现了一批优秀的青年专家,组成了优秀人才的梯队。

    主要论著/郑哲敏 编辑

    1 郑哲敏,钱学森.迅速加热时薄壁圆柱壳应力的相似律.Journal ofthe American Rocket Society,1952,22:144-149.

    2 郑哲敏.爆炸成形模型律.国家科委科技报告,1962.

    3 郑哲敏.水击波入射于平板时空化的形成.国家科委科技报告,1962.

    4 郑哲敏,解伯民.关于地下爆炸计算模型的一个建议.力学研究所研究报告,1965.

    5 郑哲敏,谈庆明.破甲机理的力学分析及简化模型.科技参考资料(52研究所),1977.

    6 郑哲敏.破甲弹射流稳定性的研究.爆炸与冲击,1980(1).

    7 郑哲敏.从数量级和量纲分析看煤与瓦斯突出的机理.力学与生产建设,北京:北京大学出版社,1982. 8 郑哲敏.力学研究所关于改革的一些设想.中国科学院力学研究所年报,1984.

    9 Bai Yilong,Cheng Chemin,Yu Shanbing.On evolution of thermo-plastic shear band.Presented at XVI Int.Cong.of Theo.and Appl.Mech.Denmark:1984.

    10 郑哲敏等.玻璃钢对聚能射流干扰机理的研究.中国科学院力学研究所报告,1981;Proc.Int.Symp.onIntense Dynamic Loading and Its Effects,Beijing:Science Press,1986.

    11 Cheng Chemin.Mechanics of explosive welding.Proc.Int.Symp.on Intense Dynamic Loading and Its Effects,Beijing:Science Press,1986.[3]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2013-01-18
    [2]^引用日期:2013-01-18
    [3]^引用日期:2013-01-18
    扩展阅读
    1人民网

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