熊祝華

熊祝華

熊祝華,固體力學家,力學教育家。長期從事彈塑性力學的教學和科研工作,在有限變形的幾何理論方面做了不少基礎性工作,提出了“擬主軸法”,為中國塑性力學的傳播、發展和培養力學人才作出了貢獻。

履歷


1924年4月28日 出生於江西省南昌縣。
1944-1948年 中正大學土木工程系學習,獲工程科學學士學位。
1948-1949年 任江西省立工業專科學校土木科助教。
1949-1953年 任南昌大學工學院土木工程系助教兼工學院秘書。
1954-1956年 任中南土木建築學院講師。
1957-1959年 在前蘇聯莫斯科大學數學力學系進修。
1959-1964年 任湖南大學數學力學系副主任。
1963年 任湖南大學副教授。
1981年 任湖南大學教授。
1983-1985年 任湖南大學副校長。
1984-1994年 任湖南大學學術委員會主任委員。

生平


熊祝華,1924年4月28日出生於江西省南昌縣一個農村家庭。1935年進入南昌市讀高小,1937年畢業。當年,抗日戰爭爆發,日機轟炸南昌,他只得隨父離鄉背井,開始了顛沛流離的求學生涯。1940年春,他的家境日益貧困,無力供他讀書。正當此時,重慶國民政府在江西創辦專門招收淪陷區青年學生的國立十三中,該校免交學費並供給膳宿。他考入該校,於1944年畢業。在此期間,生活極為艱苦,為了堅持學習,他頑強地克服了種種困難,買不起練習本和筆記本,就用廢試卷的反面代替;無錢添置衣服就從別人丟棄的衣褲中撿一些來穿;病了就去野地里弄一些草藥治療。為了增強體質,他堅持練單杠雙杠,臨睡前用冷水擦身。正是這種清貧和艱苦的求學生活,磨鍊出他一生中自強不息的意志和奮發向上的品德。

學習生涯


1944年他考取了當時設在重慶的中央大學航空工程系,由於戰局關係,江西與重慶的交通中斷,無法去重慶入學。幾經周折,終於在該年12月轉入中正大學土木工程系學習。熊祝華痛恨當時國統區的政治腐敗,進入了大學后,受到進步同學的影響,結合自身的艱苦經歷,逐漸接受了進步思想。他積極地參加了反飢餓、反迫害、反內戰的遊行,支持進步同學競選學生自治會,大量閱讀進步書刊;學業上也更加勤奮,決心將來為國家為民族爭氣,實現科學救國的夙願。熊祝華從小不好活動,埋頭讀書。他酷愛數理,心中的偶像是居里夫人。他在整個學習階段,各科的學習成績總是名列前茅,被教師和同學譽為高才生。他讀書的特點是,對已學的內容,總感到不足,喜歡超前自學。譬如,在小學畢業后,他就自學初中幾何,初中時又自學高中代數,高中時自學大學物理、大學化學和微積分。他在中正大學學習的4年,由於戰爭和經常參加學生運動,實際在校的學習時間只有20個月,因此,大學的主要課程實際上都是他自學的。在學習中他還有一個習慣,就是總要自設對立面,自己反駁自己,以求得對內容的理解更精更深。

不斷進取


1948年他大學畢業。獲得了工程科學學士學位;數月後到江西省立工業專科學校任助教。1949年5月南昌解放后,他報考了江西八一革命大學。同年10月結業后,被分配到南昌大學工學院土木工程系任助教兼工學院秘書。1953年秋,全國院系調整,他被分配到湖南長沙中南土木建築學院。1954 年任講師,1956年參加中國共產黨,1957年被派往前蘇聯莫斯科大學數學力學系進修塑性力學。1959年回國后,他仍回到已改名為湖南大學的原校,參加籌建數學力學系,並任該系副主任。1963年春晉陞副教授,1981年晉陞教授。1983~1985年任湖南大學副校長,1984~1994年任湖南大學學術委員會主任委員。在擔任學校行政工作期間,他除了教學和研究工作之外,閱讀了不少科學管理、學校工作和新技術革命等方面的書籍、資料,結合行政管理工作先後撰寫了10餘篇論述辦學觀點的論文。

個人風格


他主張高等學校應以教學和培養人才為中心,以科研和科技開發為支撐點。1983年,他應聘為江西工學院(現改名為南昌大學)兼職教授,為該校固體力學碩士點的建設以及研究生和青年教師的培養,作了大量的工作。

社會兼職


熊祝華曾先後擔任過湖南省力學學會第一屆副理事長、第二屆理事長、第三屆名譽理事長;江西省力學學會第一屆名譽副理事長,第二屆名譽理事長;中國力學學會第三屆理事,第四屆常務理事;《固體力學學報》第二、三屆編委。他講授過多門力學課程,編寫並出版了9種教材、教學參考書和專著,參與撰寫了4種大型、中型工具書。1993年獲機械工業部科學技術進步二等獎。

主要論著


1王仁,熊祝華,黃文彬。塑性力學基礎。北京:科學出版社,1982.
2 熊祝華,洪善桃。塑性力學。上海:科學技術出版社,1984.
3 熊祝華。塑性力學基礎知識。北京:高等教育出版社,1986.
4 熊祝華,鄭泉水。小應變—大轉動變形理論及平面有限變形近似幾何理論初探。江西工業大學學報,1986,8(3):1~29.
5 鄭泉水,熊祝華。有限變形的近似幾何理論。第一屆世界計算力學學術會議論文集。美國德克薩斯,奧斯汀.1986.
6 熊祝華。結構的塑性分析。北京:人民交通出版社,1987.
7 熊祝華,鄭泉水。極分解的不變性演演算法和應變表示定理。力學學報(英文版),1988,4(2):175~181.
8 熊祝華,鄭泉水.N維空間正交張量的典則表示和自由度公式。應用數學和力學,1989,10(1):85~90.
9 熊祝華,鄭泉水。中等應變伴隨大轉動變形。近代數學和力學第三屆學術討論會論文集,1989.498~502.
10 熊祝華,鄭泉水。非線性力學場論的幾個基本課題。力學進展,1991,21(3):310~332.

專業成就


自從H.里希特爾(Richter)將變形梯度極分解應用於連續介質力學,特別是W.諾爾(Noll)表明:簡單材料(包含絕大多數實際材料)的本構方程,可以通過客觀性原理把極分解中的轉動(可稱為主轉動)與應變的分離,轉變成在本構方程中分離出轉動和應變的影響之後,極分解已成為近代連續介質力學中最重要的基本公式之一,於是關於極分解的不變性演演算法就成為重要的研究課題。熊祝華同他的學生鄭泉水,從80年代初以來,對大變形幾何理論進行了研究,做了一些基礎性工作。其中,《極分解不變性演演算法和應變表示定理》一文,給出了變形梯度極分解的完備不變性演演算法。該文應用凱萊-哈密頓(CayleyHamilton)定理,給出了極分解中伸長張量和主轉動張量的不變性計算通式(二維和三維),以及一般R·希爾(Hill)類應變的不變性演演算法通式。在《N維空間正交張量的典則表示和自由度》一文中,對正交張量給出了形式簡單且具一般性的表示式,這是他們對有限變形理論中有限轉動張量理論的基礎性貢獻。但從實用角度來看,已有的變形梯度極分解的不變性通用算式仍過於複雜,因此,給出應變、轉動和應力以及它們的時間變率簡便實用的算式,是將有限變形的數學理論推嚮應用的關鍵之一。R.希爾(Hill)提出的“主軸法”獨辟捷徑,在應變、轉動、應變率、轉動率及共旋率等的表示方面非常有效,主軸法已獲得了豐富的、重要的基礎性結果。但從實用觀點看,主軸法存在一個幾乎無法迴避的困難,這就是必須已知應變主軸,但對絕大多數實際問題而言,應變主軸正是有待求解的幾何方面之一。同時,在大變形問題中,一般只能用數值分析方法求解,這時不可能確保變形體各點都能求得應變主軸。這樣,主軸法在近似分析中如何應用仍然存在不少有待解決的問題。針對主軸法的這種困境,熊祝華和鄭泉水在《有限變形的近似幾何理論》一文中提出了“擬主軸法”,以克服主軸法的上述缺點,並將主軸法作為擬主軸法的特例。該文在所謂“小剪切標架”(或擬主軸標架)下成功地給出了各種應變、應力和轉動以及它們的時間率的計算公式。

擬主軸法


可有效地應用於全量方法或增量方法求解大變形問題,特別地可用於構造大轉動殼體(及桿、板)理論。該文還對A·L·柯西(Cauchy)應力定義了一類應力型G·鳩曼(Jaumann)導數,以及對現時構形上不同的應變定義了應變型鳩曼導數。所有的結果都給出了相應的誤差估計。此外,有限變形的應變和轉動在不同量級下的簡化問題,是人們一直感興趣的問題,也是至今仍在深入研究的課題。熊祝華和鄭泉水在《小應變-大轉動變形理論及平面有限變形近似幾何理論初探》及《中等應變伴隨大轉動變形》兩文中,分別給出了小應變、大轉動變形及中等應變、大轉動變形的高精度簡單演演算法;前一文還利用主轉動張量表示的非經典協調條件,證明了只有桿、殼之類薄型變形體,才可能實現小應變伴隨大轉動變形。

工作經歷


熊祝華大學畢業以來,迄今近50年,從未中斷過教學。他視教學工作為教師的本份,認為教好學生既是社會分工給於教師的歷史責任,又是教師人生價值的最高體現。50年如一日,他上課從不遲到、早退,更不無故缺課。他對自己的教學工作要求很嚴,每一次上課前,他都要認真地審查講稿,他博覽強記,上課不看講稿。為了使課堂語言精練,用詞準確、生動,有可聽性,他有意識地閱讀一些文藝作品,並將較好的詞句摘錄下來。他的教學效果一貫很好,凡是他教過的學生,聽過他講課的教師,無不對他的精湛教學藝術留下深刻的印象。但他從不滿足。他常說,學無止境,教亦無止境。他認為教學效果有不同的層次,只有當教師掌握了更高層次、更大範圍的科學知識后,才能在講課中高瞻遠矚、畫龍點睛、拓寬學生的知識視野,使課堂教學效果達到更高的層次。因此,他的教學方法和教學內容總是不斷有所改進,有所更新。1964年,他率先在材料力學的課堂教學中,推廣了理論聯繫實際的教學方法,並在長沙市高校中舉辦了公開課,在同行的教師中引起了較大的反響。1978年他首先在力學師資班的彈性力學課程中引入張量記法和張量方法,使力學班的學生較早地接觸到這一先進而有效的數學工具。

持續鑽研


50年代經典塑性力學的理論、體系雖已日趨完善,但中國從事這個領域的研究與教學的人員不多。1957年,熊祝華被選派赴蘇聯進修塑性力學,當時他還從未涉足過這門學科,而且未經過俄語培訓。但是為了使這門較新的學科能在我國傳播和發展,他決心克服業務上和語言上的巨大困難,努力爭取到了去當時水平最高的莫斯科大學進修的機會。在蘇聯進修的兩年內,他放棄了所有的節假日,按天編排學習進度,終日在圖書館查閱文獻、資料,做卡片和讀書筆記,每天工作十多個小時。在視力突然銳減的情況下,他只得每隔十幾分鐘用冰冷的東西刺激一下眼帘,繼續看書。在導師的指導下,他很快地自學完必需的數學、力學課程,並順利地完成了導師交給的研究課題,寫出了較高質量的論文。

塑性力學


1959年秋回國后,他即在湖南大學開設了塑性力學課程;沒有教材就收集資料自編講義。爾後,在北京大學王仁教授的指導和幫助下,將兩校的講義修改成書稿,可惜因“文化大革命”耽誤了出版。1982年,原書稿經重新整理,王仁和黃文彬又作了重要補充、修改和定稿,出版了《塑性力學基礎》一書。這是我國出版的第一本篇幅較大、內容較全、適用於研究生的塑性力學著作。1980年應教育部邀請,他在全國高校力學骨幹教師暑期講習班上主講塑性力學,聽課者達二三百人之多,一致反映教學效果好。1984年,他與同濟大學洪善桃合作,出版了《塑性力學》,這是一本很具特色、內容較為深入的塑性力學教材和教學參考書。全書著重於基本概念和基本理論的闡述,內容敘述準確、概念清晰透徹,反映了作者在教學和研究中積累的經驗和觀點,同時標誌著我國在塑性力學領域內所取得的研究成果。

偉大貢獻


1981-1986年間,他先後在北京工學院、華南工學院、山西省力學學會和江西省力學學會等單位舉辦的講習班上,主講過塑性力學或高壓容器的彈塑性力學。為了適應塑性力學在我國日益普及的形勢及教學上的需要,他在1986年和1987年又先後出版了《塑性力學基礎知識》和《結構的塑性分析》兩書。前者是一本篇幅較小,但信息量較大的工科專題教材,該書論證嚴謹、闡述清晰,被不少高校作為工科研究生教材。後者是高等結構力學叢書之一,已被編入《中國優秀科技圖書要覽》中。此外,他還協同楊桂通教授編寫並出版了《塑性動力學》。