我国复合材料力学研究与教学的先驱之一

下一页 1 2 周履（１９１７?），结构力学和固体力学家。长期从事复合材料结构力学和弹塑性理论的教学与研究工作。在复合材料叠层板的弯曲和屈曲分析的研究工作中作出了贡献。

周履，１９１７年４月３０日出生于浙江省湖州县的一个书香之家。祖父是清朝举人，担任过地方官员和驻奥地利外交官员，做官时重视兴修水利，所筑堤坝被称为“周公堤”。父亲周宗清早年留学德国，攻读医学，是个反帝爱国、进步的无党派知识分子。母亲王宗浈，支持并参与周宗琦的爱国进步活动，曾经亲自给新四军送过药品。受家庭的熏陶，周履青少年时就喜爱读书，养成了勤奋好学、刻苦钻研的习惯。１９３４年，他以全校第一名的成绩考入上海交通大学土木系。毕业后留校担任助教。１９４２年上海沦陷，日本侵略军进驻租界，周履不愿过亡国奴的生活，遂只身离家转赴内地，到重庆綦江铁路工程处任帮工程师，在农村工地的艰苦条件下为抗日战争效力。后来，他抱着“科学救国”的幻想，于１９４４年底赴美国康奈尔大学进修。他选修的课程之多，使他的导师都无法理解地惊问道：“你不要命啦！”１９４６年，他仅用一年时间获得工学硕士学位。当时正值抗战胜利，他以为国家富强有望，毅然放弃了攻读博士学位的奖学金机会，怀着满腔的爱国热忱，返回祖国，在上海市工务局技术室担任技士。但是当时社会政治腐败，经济崩溃，民不聊生，使周履痛感知识分子仍然报国无门。１９４７年，他再度赴美国康奈尔大学深造。１９５０年，他获得工学博士学位，并在麻省波士顿市杰克逊?摩兰德工程咨询公司任工程师。

中华人民共和国成立后，祖国人民生活安定、经济建设突飞猛进的消息使他十分激动，加上父母及其他亲友的宣传动员，重新燃起了周履的报国心、爱国情，他于１９５１年重返祖国，历任岭南大学和华南理工大学（原华南工学院）教授至今。

回国后，周履亲身体验到祖国建设迫切需要人才，因而将其全部精力都投入到祖国的高等教育事业和科学研究工作中去。１９５４年，他组建了结构力学教研组，并着力抓教学法建设，编写讲义、指导青年教师、健全试讲制度等，使教学工作日益走上正轨。他十分重视师资队伍的建设，亲自为中、青年教师举办多期学术讲座。１９５６年，他率先招收副博士研究生，促进了土木系学术水平的提高。在教学工作中，周履以其一丝不苟、诲人不倦的精神赢得了广大学生和中青年教师的爱戴，因此于１９５６和１９５８年两度被评选为广东省教育先进工作者。１９６０年，华南工学院成立数学力学系，周履调任该系结构力学教研组主任，后任系副主任。他根据土木系的成功经验，为应用力学专业师资队伍的建设作出了新的贡献。

周履一贯主张大学教师既要担任教学，也要从事科学研究，并以自己的实际行动作出了表率。５０年代，他在担任繁重的教学任务之余，积极研究结构设计，并以其思想活跃、见解独到，深受同行们的赞誉。例如，针对当时结构力学界对“力矩分配法”的过份崇拜，周履正确地评价了该方法在学术上的地位，指出它实质上是数学中的迭代逼近法，而在运算时赋予了直观的物理概念，使工程人员易于掌握。他认为，对古人和洋人的好的东西是应该学习的，但不要盲目崇拜，以至迷信。５０年代后期，为适应我国大规模经济建设的需要，寻求更合理的设计理论，周履把科研方向转移到塑性理论方面，是我国最早从事塑性力学研究的学者之一。７０年代末，他根据国家科技发展规划，承担了复合材料力学这个新课题。他主持建立研究室，组织培养研究梯队，筹建中国力学学会复合材料专业组，多次参与筹备国际和全国性学术会议，在宣传和推动我国复合材料的研究方面起了带头作用。１９６３年１月，周履遭歹徒袭击，大脑受重伤，留下后遗症，且体质孱弱，慢性疾病不断。几十年来，他在与病魔的顽强抗争中坚持带病工作，依然为寻求更合理的设计理论和推进我国复合材料力学的研究做了大量工作。

寻求更合理的设计理论

早在美国学习时期，周履对土木工程和结构力学就有很深的造诣。４０年代末，随着厚壁结构在工业建筑中的使用增多和大型块件的兴起，作为结构单元之一的深梁引起了工程界巨大的兴趣，正在攻读博士学位的周履也注意到了这一研究动向。

深梁一般可分三类：受周期荷重作用的无限长梁、受非周期荷重作用的无限长梁和有限长深梁。前两类问题可用傅立叶级数和傅立叶积分求解，第三类问题的求解比较困难，当时还甚少研究，原因是不易满足所有边界条件。周履在《深梁的分析》一文中采用了应变能方法，用两个应力函数相叠加求得了有限长深梁的应力公式，画出了曲线，并和有限差分法以及经典梁理论进行了对比，这在当时条件下，是属于首创性的工作，有较大的理论和使用价值。

后来，他又在美国《土木工程》学报上发表了《深梁中的应力》一文，按弹性平面应力问题给出了各类荷载作用下分布的数值解。这对当时结构工程界深入了解深梁的特征和指导设计起了很大的作用。美国土木工程协会于１９５３年２月对这篇论文进行了讨论，还出版了讨论文选。当时有些著名教授如Ｍ．古兹曼（Ｇｕｚｍａｎ）和Ｊ．路易塞尼（Ｌｕｉｓｏｎｉ）亦参加了讨论，并给予了它很高的评价，认为单跨深梁的分析是一个困难问题，作者的差分解是相当成功的，与光弹性实验比较，当高跨比为１时，跨中截面最大弯曲应力的误差不超过２０％。周履在这篇论文中列出的数据和图表，已为后人引为设计依据。

为了适应我国大规模经济建设的需要，寻求更合理的设计理论，从１９５４年开始，周履把研究的主攻方向移到塑性理论方面。当时，我国全面学习苏联，在钢筋混凝土和钢结构设计等方面都部分采用了按极限状态计算的方法。为了适应工程实际的需要，周履努力学习塑性力学，研究了大量的资料。他通过举办讲座，积极宣传和推行极限设计理论，向中青年教师介绍了这一领域中重要作者的工作。

１９５６年，周履在校庆报告会上作了“塑性理论中的极限定理及其应用”的报告。这是一篇很有意义的综述报告，引起工程界极大的关注，被国家建委主编的《经验报导》杂志所刊用。后来，他又参加了《土木工程》学报关于《杆件系统中极限荷重的计算》一文的讨论。他在讨论文章中阐明的观点得到作者李立和同行们的好评。

１９５６年，周履出席了全国第一届力学大会。这一年，他首次招收了副博士研究生。根据高等教育部规划的分工，他与清华大学一道率先研究薄壳理论和推广薄壳结构设计。为了给研究生和年轻教师打基础，他主讲了В．З．符拉索夫（Власов）专著《薄壳理论及其在工程中的应用》一书。他对该书许多公式都认真推导，发现了不少错误或刊误之处。有人评论说：“国内还很少有人像周先生这样仔细地钻研这本巨著。”

率先研究复合材料力学

１９７８年，周履应教育部科技局的邀请，参加了教育部理论与应用力学规划会议，接着又参加了全国的力学规划会议。国家宏伟的发展规划给周履以巨大的鼓舞。他放弃了原已准备申报的研究项目，承担了新兴学科复合材料力学的研究。当时，我国虽在玻璃钢方面的研究已有相当的基础，但在复合材料力学领域几乎还是未开垦的“生荒地”，既缺乏资料、设备，也缺乏受过这方面训练的人才。周履认识到这一学科的研究对我国四个现代化建设的重要意义，立志组织队伍攻克这一科学难关。在学院领导的关心和支持下，他主持筹建研究室。通过国外亲友，他个人订阅了几种国外期刊和书籍，提供并指导研究室的同志们学习。他不顾自己身体多病，亲自为大家讲授“张量分析”和“复合材料细观力学”，为以后的研究打下了较好的基础。

１９８０年３月，根据中美文化交流协定，他受教育部委托，聘请美国南方大学Ｒ．Ｍ．琼斯（Ｊｏｎｅｓ）教授来华讲学和交流，组织了我国复合材料力学第一次大规模的学术活动。５月，他又邀请美国复合材料首席科学家、美国复合材料杂志主编蔡伟伦教授访华，进行了更进一步的学术座谈，同时邀集了国内部分单位代表进行商讨，组织与协调我国复合材料力学的研究工作。在王震鸣的建议下，周履与中国科学院力学研究所、上海交通大学、大连工学院等单位磋商并发起筹建中国力学学会固体力学委员会复合材料力学专业组，经批准，周履担任了专业组第一任组长。

周履认识到，复合材料的发展必须与有关学科相互渗透、相互促进，因此，他积极推动各种联合形式的国内、国际学术交流。为了联合活动，他担任了中国航空学会复合材料专业委员会的副主任委员。通过中国航空学会、中国力学学会、中国宇航学会的共同努力，从１９８０年起，我国定期举行全国复合材料学术会议，迄今已举行了６届全国性的和２次国际大型学术交流会。近年，他又参与筹建了中国复合材料学会，并当选为副理事长。

身为教育工作者的周履，深知培养人才对发展科研事业的重要性。他在研究室内建立并坚持定期进行学术讨论的制度，精心指导和培养研究梯队。他在我国率先招收了复合材料力学方面的硕士研究生。１９８０年７月，他接受教育部干部局的聘请，委托范赋群为全国力学讲习班首次开设复合材料力学课程，并出版了《复合材料力学通讯》内部交流资料，达到了宣传、普及的效果。为满足本科生和研究生教学需要，他应高等教育出版社之约，与范赋群合作撰著了《复合材料力学》教材。该书较系统地反映了周履等人对复合材料力学中一些基本问题的看法，其中并包含有作者们的研究成果。

鉴于复合材料力学是一门新兴学科，许多基本理论问题有待继续发展。譬如，现有的复合材料细观统计断裂理论，实质上是套用了最弱环统计链式模型。它无法描述真实复合材料的非自相似随机扩展的破坏方式。周履及其同事们创立了随机扩大临界核、亚临界核理论，用统计断裂力学的方法定量地描述了复合材料的多种形式的就位强度。这一工作被同行们认为是突破了现有的理论构架，可望获得更进一步的发展。又如，现有的结构临界力的线性理论，用于求解具有几何和或物理耦合变形的复合材料结构，有时会得出不真实的结果。这一问题已为国内外学者所注意。周履及合作者们在指出问题的同时，提出了“非线性－耦合前屈曲二级线性－一级线性”的临界力理论，将后屈曲理论转移到了前屈曲，并可给出满意的结果。

周履在注重复合材料力学基本理论研究的同时，还十分重视对求解方法的研究。１９８０年，在全国第一届计算力学学术讨论会上，周履应大会主席钱令希之邀，作了《复合材料力学分析的有限元法及计算机化简介》的综述报告。在这篇报告中，他强调了复合材料的特点，介绍了复合材料细观和叠层分析的有限元方法，以及叠层破坏的宏观分析，他强调指出了计算机在复合材料力学分析与计算中的重要性。这是我国计算力学领域中涉及复合材料最早的一篇综述报告。

在《双模量复合材料十字叠层矩形薄板的弯曲》一文中，作者们首次成功地将加权残数法用于双模量复合材料，表明了该方法用于双模量材料的可行性及该文所用试函数的有效性。该文发表后，有关评论认为“用加权残数法分析层合板弯曲问题已基本上解决了”；该文内容被收入有关加权残数法的专著；其方法后来被引用到厚板问题、热应力问题及叠层扁壳的弯曲问题。 下一页 1 2
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