鄭哲敏
中國爆炸力學的奠基人和開拓者之一
鄭哲敏(1924年10月2日—2021年8月25日),男,著名力學家、中國爆炸力學的奠基人和開拓者之一,中國工程院院士,中國科學院院士。早期在彈性力學研究中取得成就。長期從事固體力學徠研究,開拓和發展了中國的爆炸力學事業。擅長運用力學理論解決工程實際問題,提出了流體彈塑性體模型和理論,並在爆炸加工、岩土爆破、核爆炸效應、穿甲破甲、材料動態破壞、瓦斯突出等方面取得重要成果。倡導海洋工程力學、材料力學性能、環境災害力學的研究,創建了中國科學院力學研究所非線性連續介質力學實驗室,為推動中國力學事業的發展作出了貢獻。2013年1月榮獲2012年度國家最高科學技術獎。2016年鄭哲敏獲得永久性小行星命名,命名儀式於1月4日在北京舉行。
2021年8月25日,鄭哲敏因病醫治無效在北京逝世,享年97歲。
1924年(中華民國十三年)10月2日,鄭哲敏先生出生於山東濟南,原籍浙江鄞縣(今寧波市鄞州區)。其父親鄭章斐幼年放牛,念過幾年私塾和小學,後來進城當學徒,而後經商開廠,崇尚實業,教育子女勤勉好學、修身養性。家庭環境給鄭哲敏先生在青少年時期勤奮好學、正直做人品格的形成帶來了深刻影響。
鄭哲敏先生在濟南市立第五小學讀完小學後進濟南育英中學。
1937年(中華民國二十六年),初中二年級,抗日戰爭爆發,鄭哲敏先生入川。他先後進成都建國中學、成都華陽縣中學和金堂銘賢中學學習。他學習刻苦,樂於為大家做事,曾管過伙食,辦過話劇團和英文社,對物理和英文有深厚興趣,各科學習成績優異,曾因不參與考試作弊而挨過一些同學的揍。
1943年(中華民國三十二年),鄭哲敏先生畢業於金堂銘賢中學,並以理工科第一名的優異成績考入西南聯合大學電機系,次年轉入機械系。
1946年(中華民國三十五年),抗戰勝利后,鄭哲敏所在的工學院回到北平(今北京)清華園,鄭哲敏先生繼續在清華大學機械系學習;同年,錢偉長從美國回國到清華大學任教,在他的課上,大四的鄭哲敏首次接觸到彈性力學、流體力學等近代力學理論,錢偉長嚴密而生動的理論分析引起了鄭哲敏的極大興趣,對他產生深刻的影響。
1947年(中華民國三十六年),畢業於清華大學,獲工程學學士學位,畢業后留在清華大學做錢偉長教授的助教。
1947年底、1948年初,經清華大學、北平地區、華北區和全國(華北區、華中區、華南區)等4級選拔,鄭哲敏脫穎而出成為全國唯一的一名“國際扶輪社國際獎學金”獲得者。年輕的鄭哲敏先生認為應用力學對中國工業建設有重要作用,提出以應用力學為專修的學科,同時將美國加州理工學院和英國倫敦大學列為擬入的學校,並得到梅貽琦、陳福田、錢偉長、李輯祥等人的推薦
1980年,被選為中國科學院學部委員。
1993年被選為美國國家工程科學院外籍院士。原籍浙江省鄞縣。父親鄭章斐幼年放牛,念過幾年私塾和小學,後來進城當學徒,進而經商開廠,他崇尚實業,一直遺憾自己沒有更多的上學機會。因而全力支持和鼓勵子女用功讀書,教育子女循規蹈矩、修身養性。這給幼年時期的鄭哲敏帶來深遠影響。
留學之路
1948年(中華民國三十七年)4月,他的申請獲准並確定入學美國加州理工學院,並於同年8月由上海乘船赴美,並於一年後順利獲得碩士學位,接著他成為錢學森的博士研究生,做熱應力方面的研究。
1952年6月,鄭哲敏先生獲得加州理工學院博士學位;取得博士學位后,他即著手準備回國參加祖國建設,但卻遭到美國政府的阻撓。
由於辦理途經地點的簽證手續和等待船期,1955年1月19日,鄭哲敏得以離法經香港於2月21日從寶安縣(今深圳)入境。
毅然回國
回國后,鄭哲敏先生先到中國科學院數學研究所任副研究員,加入了錢偉長在該所創立的力學研究室;同年年底,錢學森返回中國,他隨即參加錢學森創建中國科學院力學研究所的工作。
1956年1月,中國科學院力學研究所成立,鄭哲敏成為首批科技人員之一,任彈性力學組組長,研究水壩抗震。同年,他還作為助手參加了錢學森主持的12年科學技術發展遠景規劃中全國力學學科規劃的制訂,後來在錢學森指導下,鄭哲敏建立起爆炸力學學科。
1958年,鄭哲敏領導了大型水輪機的方案論證,后開始研究爆炸成形的理論和應用。
1964年,鄭哲敏先生接受並完成了涉及地下核試驗的有關任務,並主動考慮地下核爆炸威力的預報問題。
1965年,鄭哲敏和解伯民先生與中國之外的其他國家同時獨立地提出了一種新的力學模型—流體彈塑性體模型。同年,他還指導兵工部門進行穿甲幾何相似律的模型試驗。
文化大革命期間,鄭哲敏的身心和科研工作都受到了衝擊,並於1970年7月、1971年11月在“五七”幹校勞動。
1978年,鄭哲敏先生晉陞為研究員。
1979年,鄭哲敏領導組建了力學研究所的材料力學性能研究室併兼任第一任室主任。
1980年,被選為中國科學院學部委員(后改稱院士)。
1984年2月,鄭哲敏接過錢學森的接力棒,出任中國科學院力學研究所第二任所長。
1986年,鄭哲敏帶領和組織了海洋工程力學的研究,並任中國科學院海洋工程科學技術研究中心主任。
1988年,鄭哲敏先生領導組建了非線性連續介質力學開放研究實驗室併兼任第一任室主任,帶領和指導材料非線性力學性質和流體非線性行為的基礎性研究。
1993年,因在爆炸力學方面的貢獻,鄭哲敏當選為美國工程科學院外籍院士。
1994年,鄭哲敏當選為中國工程院院士。
1999年5月,在鄭哲敏與中國海洋石油總公司曾恆一院士的籌劃下,促成了中國科學院路甬祥院長與海洋石油總公司衛留成總經理簽署了“中國科學院與中國海洋石油總公司‘十五’科技合作意向書”。
徠2003年至2004年,年近八旬的鄭哲敏受中國科學院技術科學部的委託,擔任“國家戰略高技術與高新技術產業化研究”專題諮詢組組長,負責組織高層專家對“國家中長期科學和技術發展規劃發展戰略研究”中的第13專題提出諮詢意見。
1952年,鄭哲敏取得該校的博士學位。
1949年,中華人民共和國成立,鄭哲敏對中國共產黨的領導充滿希望。取得博士學位后,即著手準備回國參加社會主義建設,卻遭到美國政府的多方阻撓。
1952—1954年 任美國加利福尼亞理工學院機械工程系教師。
1955年,中美在日內瓦達成協議,鄭哲敏等一批愛國科學家終於回到祖國。他先到中國科學院數學研究所任副研究員。同年年底,他的老師錢學森也返回祖國,他隨即參加錢學森創建力學研究所的工作。
1956—1978年 任中國科學院力學研究所副研究員,彈性力學組組長,第四研究室副主任,爆炸力學研究室副主任、主任。
1958年,他領導了大型水輪機的方案論證。
1960年,蘇聯撤退專家。他應邀參加了周恩來總理宴請科學家的盛會。總理在祝詞中懇切表示,中國的建設要依靠中國自己的知識分子。鄭哲敏深受鼓舞,決心致力於解決國民經濟中的重大問題。
1978—1989年 任中國科學院力學研究所研究員、副所長、所長。
1993年,被選為美國國家工程科學院外籍院士。
1956年至1978年,任中國科學院力學研究所彈性力學組組長、第四研究室副主任、爆炸力學研究室副主任、主任。
1978年至1989年,任中國科學院力學研究所研究員、副所長、所長。
1982年至1986年,任《力學學報》主編。
1982年至1990年,任中國力學學會常務副理事長,理事長。
1986年,兼任中國科學院海洋工程中心主任、國際理論與應用力學聯盟(IUTAM)理事、大會委員會委員。
1988年,任中國科學院力學研究所非線性連續介質力學實驗室主任。
科研成果
鄭哲敏科研生涯的最早期主要從事熱彈性力學和水彈性力學的研究,回國后曾根據國家的需要從事地震響應、水輪機葉型等方面的研究工作。後來因為國家科研布局調整,鄭哲敏選擇高速高壓塑性動力學研究方向,並於很短時間內在爆炸成形方面取得完整、深入的研究成果,從而拉開爆炸力學研究的序幕。
爆炸力學與核試驗
鄭哲敏
1960年,錢學森預見到一門新學科正在誕生,將其命名為爆炸力學,並在中國科技大學他所負責的力學系裡開設工程爆破專業。
1962年改名為爆炸力學專業,並由鄭哲敏負責為這個專業設計課程、聘請專業課教員、安排畢業論文工作等。
1964年,中國開始地下核試驗的預研,鄭哲敏接受和完成了有關任務,並主動考慮地下核爆炸威力的預報問題。1965年,他和解伯民與國外同時獨立地提出了一種新的力學模型——流體彈塑性體模型。不久,“文化大革命”開始,鄭哲敏堅持此項研究,應用這個模型預報地下核爆炸效應。
1968年12月,此項研究被迫中斷。
1965年,他開始指導兵工部門進行穿甲幾何相似律的模型試驗。
1971年,他從幹校回所,為改變中國常規武器落後的狀況,組織力量研究穿破甲機理,經過10年努力,先後解決了穿甲和破甲相似律、破甲機理、穿甲簡化理論和射流穩定性等一系列問題。為了表彰他在流體彈塑性體模型及其在核爆炸和穿破甲研究的貢獻,1982年,國家授予他全國自然科學二等獎。
70年代末,他應用流體彈塑性理論揭示了爆炸複合工藝的力學規律,為這一工藝的推廣應用提供了理論指導,因此又榮獲1989年中國科學院自然科學一等獎。
1979年,他組織了一個研究室專門研究材料性質。80年代初,他對金屬斷裂機制和絕熱剪切帶的形成和演化都提出了新的模型和理論。
1980年,鄭哲敏開始了解到中國各類爆炸事故相當頻繁,於是他大力提倡和組織事故發生機制及防治措施的研究。煤和瓦斯突出是煤炭生產中的一類重大事故,他在1982年的一篇論文對此複雜現象作出了精闢的力學分析。
自1987至1989年,他的研究集體在理論和實驗兩方面展開研究,為建立突出判據提供了重要依據。80年代末,他在爆破方面又獲得新成果,他的研究集體創造了一種爆炸法處理水下軟基的新技術,並成功地應用於連雲港大堤等大工程的施工,獲得了1990年國家科技進步二等獎。30多年來,鄭哲敏努力實現他的志向,通過在爆炸力學和固體力學中的科學實踐,為國家解決了一批重大實際問題。
因爆炸處理水下軟基的工作獲1990年國家科技進步二等獎。因熱塑剪切帶的研究獲1990年國家自然科學二等獎。先後承擔了國家科委“六•五”重點攻關項目“工程力學中若干重要問題研究”、國家自然科學基金委“七•五”重大項目“海洋工程中的力學問題”;中國科學院“七•五”重大項目“海洋工程的環境、結構及防護研究”、“八•五”重大項目“海洋工程的安全、防護及海洋環境研究”、“九•五”重大項目“海底油氣混輸管道的若干關鍵技術及災害環境問題研究”、中國科學院和海洋石油總公司“十•五”聯合重大項目“中國海洋石油開發若干重大科學技術問題研究”等。
2013年1月,獲2012年度國家最高科學技術獎。
2020年12月,2020中國品牌人物500強榜單發布,鄭哲敏排名第402名。
地下核爆炸效應的研究
在地下核爆炸效應的研究中,鄭哲敏院士與合作者一起提出了流體彈塑性模型。該模型將爆炸及衝擊荷載作用下介質的流體、固體特性及運動規律用統一的方程表述,堪稱爆炸力學的學科標誌,可準確預測地下核試驗壓力衰減規律,為中國首次地下核爆當量預報做出了貢獻。
穿破甲研究
在穿破甲研究方面,鄭哲敏院士帶領團隊開創性地提出了射流開坑、準定常侵徹、靶板強度作用的相關理論;得到了穿甲相似律和比國際流行的Tate公式更為有效的穿甲模型;建立了破甲彈高速流拉斷的理論;建立了金屬裝甲破甲機理模型和破甲相似律,獲得了比國際公認的Eichelberger公式更符合實際的侵徹公式。這些工作為中國相關武器的設計與效應評估提供了堅實的力學基礎。
基於流體彈塑性理論,鄭哲敏院士還開闢了爆炸加工、瓦斯突出、爆炸處理水下軟基等關鍵技術領域,解決了重大工程建設中的核心難題,得到了廣泛的應用。此外,在材料力學的研究中,他提出的硬度表徵標度理論,在國際上有重要影響,並以他與合作者的姓氏命名為C-C方法。
與此同時,作為中國力學學科建設與發展的組織者和領導者,鄭哲敏參與和主持制定了一系列重要的力學學科及相關科學規劃。他總體把握中國力學學科發展方向,積極倡導、組織和參與熱彈性力學、水彈性力學、材料力學行為、環境力學、海洋工程、災害力學、非線性力學等多個力學分支學科或領域的建立與發展。
爆炸力學
鄭哲敏
鄭哲敏
已引起國際學術界的重視;也湧現了一批優秀的青年專家,組成了優秀人才的梯隊。
人才培養
鄭哲敏於20世紀50年代就開始指導研究生,他的第一位研究生是韓良弼,畢業後分配到上海核工程研究設計院,成為該單位的科技骨幹。此後,鄭哲敏先生在20世紀60年代指導的研究生有段祝平和白以龍。他們畢業后留在力學研究所工作,成為固體力學領域的學科帶頭人;其中,白以龍於1991年當選為中國科學院院士。
1978年恢復研究生制度以來,截至2004年,鄭哲敏共培養了15名博士,20名碩士;此外,他還指導了5名博士后。鄭哲敏先生在指導研究生的過程中注重因材施教、發揮學生特點和專長的原則。他以對學生嚴格要求著稱,但又與學生平等討論。對於研究生的論文工作,他強調嚴謹分析,強調實驗觀察是根本性的,強調實驗一分析一計算相結合。鄭哲敏先生帶出的研究生和博士后,多數已經成為各自單位的骨幹人才,承擔著科研、技術、教學或管理等崗位的重要責任。截至2004年,鄭哲敏還指導著8名博士生和1名碩士生。
主要論著
1 鄭哲敏,錢學森.迅速加熱時薄壁圓柱殼應力的相似律.Journal ofthe American Rocket Society,1952,22:144-149.2 鄭哲敏.爆炸成形模型律.國家科委科技報告,1962.3 鄭哲敏.水擊波入射於平板時空化的形成.國家科委科技報告,1962.4 鄭哲敏,解伯民.關於地下爆炸計算模型的一個建議.力學研究所研究報告,1965.5 鄭哲敏,談慶明.破甲機理的力學分析及簡化模型.科技參考資料(52研究所),1977.6 鄭哲敏.破甲彈射流穩定性的研究.爆炸與衝擊,1980(1).7 鄭哲敏.從數量級和量綱分析看煤與瓦斯突出的機理.力學與生產建設,北京:北京大學出版社,1982. 8 鄭哲敏.力學研究所關於改革的一些設想.中國科學院力學研究所年報,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 鄭哲敏等.玻璃鋼對聚能射流干擾機理的研究.中國科學院力學研究所報告,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.
2021年8月25日,鄭哲敏因病醫治無效在北京逝世,享年97歲。
序號 | 獲獎情況 | 獲獎年份 |
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1 | 全國工業新產品一等獎 | 1964 |
2 | 全國科學大會獎 | 1975 |
3 | 全國自然科學二等獎 | 1982 |
4 | 中國科學院科技進步一等獎 | 1988 |
5 | 中國科學院自然科學一等獎 | 1989 |
6 | 國家科技進步二等獎 | 1990 |
7 | 中國科學院自然科學一等獎 | 1992 |
8 | 國家自然科學二等獎 | 1993 |
9 | 陳嘉庚技術科學獎 | 1993 |
10 | 何梁何利科學與技術進步獎 | 1996 |
11 | 2012年度國家最高科學技術獎 | 2013 |
2016年1月,為獎勵鄭哲敏的傑出成就,經中國科學院國家天文台提議和國際天文學聯合會批准,將中國科學院國家天文台施密特CCD小行星項目組發現並獲得12935號國際永久編號的小行星命名為以“鄭哲敏星”。
作為中國力學界在國際上的代表,他積極參加和組織有關方面的國際交流,促進國際合作,顯著提高了中國力學在國際上的地位。鄭哲敏院士心繫祖國,始終以國家需求為己任,嘔心瀝血,嚴謹創新,團結奮進,平易近人,培養了大批力學領域的傑出人才。(中華人民共和國科學技術部評)
作為一名卓越的科技工作者,鄭哲敏先生在應用力學和技術科學的發展上做出了創造性貢獻。作為一名傑出的科學家,鄭哲敏先生充滿對祖國的熱愛,對科學的追求、對事業的執著。作為一名科技團隊的組織者和領路人,鄭哲敏先生總是看得深一些和遠一些,倡導並身體力行“做第一流的工作”。作為應用力學和技術科學的實踐者,鄭哲敏先生堪稱是堅持和發展錢學森技術科學思想的典範。鄭哲敏先生的學術風範和優秀品質值得我們學習和發揚。(中國科學院力學研究所學位委員會主任洪友士評)
鄭哲敏的在科研工作中非常強調實用,他沒有停留在理論研究、沒有固步在發表論文,而是開拓了非常廣泛的應用,在他的理念里,這才完成了一個“循環”。(鄭哲敏學生、中國科學院院士白以龍評)