董铁宝工程力学
力学学科的发展,受到非寻常环境、新介质、新材料、先进计算工具等几方面的影响。董铁宝熟悉的老本行是古老的结构力学,但他不囿于此,而是不断地从以上三方面吸取营养,及时发觉那些刚露出的“苗头”,成为一些新兴学科和边缘学科的先行者。
国民经济和国防建设提出了抗地震、抗核爆炸结构的分析问题。董铁宝在国外曾作过抗震结构的分析研究。1957年,在全国力学报告会上,他具体地帮助起草了关于抗地震结构的综合报告。后来,他还在全国性的第一次、第二次抗震会议上作过学术讲演,介绍国外的研究概况。他还注意解决国内的具体问题,例如,对新丰江水库蓄水后出现的诱发地震提出了力学模型和计算方法;邢台地震后,他极其关心房屋的抗震措施;他积极筹备和参加国家防护工程专业会议,对有关单位提出建造大型激波管和添置计算机的具体建议。[3]
60年代初期,电子计算机在工程力学上的应用刚开始。董铁宝为此作过不少努力。一个暑假里,他跑到哈尔滨为工程力学所举办电子计算机应用的短期训练班。他强调搞工程的要有数量概念,要学会数值计算。在北京的计算所,他对不少工程中的力学课题作过指导。他对具体的计算方法十分娴熟,对这方面的文献历历如数家珍。有一次,在一个压力容器热应力的计算任务中,工作人员遇到了困难:这个容器的力学模型中,有不同性质的两个区域,无法运用统一的计算方法。董铁宝建议采用一种混合方法,即在一个区内用低松弛迭代而另一个区内用高松弛迭代,其计算效果良好,为国防建设作出了贡献。类似这样的例子很多。在有限元法名称出现以前,他已带领学生们阅读阿吉里斯等人关于结构矩阵分析的前驱性文章,并用来解决具体问题。
在材料的力学性能方面,董铁宝在北京大学力学系和中国科学院力学研究所指导好几个青年人从事疲劳和强度方面的研究、进行疲劳寿命的试验、完满地解决飞机残余寿命的估算等一类新课题。在中国,他们是开展这类研究比较早的。值得注意的是,他强调要从材料的位错、空穴的运动、裂纹的扩展等方面来研究材料的疲劳问题。他在断裂理论方面的思想可以追溯到在国外的时候,那时,他曾准备分析裂纹附近应力场的奇异性,回国时,他复制了格里菲思1920年关于断裂的经典文章,准备回国后指导青年用。
对50年代中期的断裂力学来说,他这种思想无疑是走在前列的。他还曾表示过,他的学术抱负之一,是在材料的力学性能研究中努力把微观和宏观结合起来。他曾要求跟他作论文的学生们去学习统计力学、金属物理等课程而后作论文。有一次,他邀请化学家傅鹰给北京大学力学专业的师生作流变学方面的报告。那时,他已经感到高分子材料会对力学带来新的课题。他还努力在教学中,加强材料性能方面的内容,并尝试将材料力学和弹性力学合成一课,亲自讲授。他还讲过金属材料力学性质的课程,贯彻微观和宏观相结合的观点