黃克智

黃克智，著名力學家和力學教育家。長期從事彈性斷裂力學、薄殼理論和塑性理論的研究工作。在裂紋擴展過程與斷裂準則、薄殼理論的漸近展開和合成解法、宏觀與細觀塑性本結構系等方面獲得了重要成果。在壓力容器、反應堆結構強度研究中，作出顯著成績。他長期從事教育工作，培養了一批固體力學研究人才。

黃克智，1927年7月21日出生於江西省南昌市一個郵局職員的家庭。黃家詩禮傳家，曾祖父原是福建省福州市一位有名的“儒醫”，家族以“黃書香堂”為名。祖父黃燮曾是清光緒年間的秀才，后又學習新學，經當時的兩江總督安排去南昌高等師範學堂執教英語與數理化，全家遂自閩遷贛。黃克智的父親黃以誠為人十分忠厚老實，在南昌郵局辛勤工作了40多年。母親龔慎修，知書識禮，操持家務，靠黃父微薄的薪金撫養教育了九個子女。

黃克智在南昌上完小學后，日本侵略的戰火已燃至江西，他隨全家顛沛流離，先在江西省吉安陽明中學，后又在贛縣幼幼中學讀完初一，不久又遷至贛縣中學王母渡分校念初二。戰亂與動蕩的生活、貧寒的家境，給少年黃克智的學習帶來許多困難：他就讀的第一個中學，在1938年初被日本飛機炸平；他還常常為繳不起學費而困窘，寒暑假也只能靠步行回家，有時要走100多里路。在逆境中，他發奮讀書，跳過初中三年級，直接考取當時暫遷於江西省遂川的贛省高級中學。1943年，16歲的黃克智以全國聯考江西省第二名的優異成績考入中正大學。他抱著“技術救國”的願望選學土木工程。當時，中正大學土木工程系曾先後輾轉於贛縣、泰和縣杏嶺、寧都等處，直至抗日戰爭勝利后才遷回南昌。在土木工程界權威蔡方蔭先生的培養教育下，他受到了較好的工程與力學基礎教育。1947年7月，他以全班第一的成績畢業於中正大學。以後，經蔡先生介紹至北洋大學任土木工程系助教一年。1948年，他以土木類第一名的成績考取清華大學研究生，師從於著名力學家張維，同時兼做工程力學的助教。

1952年研究生畢業后，黃克智被分配在清華大學基礎課部力學教研組任講師。這時，他對薄殼理論的研究已引起國內外力學界的注意。1955年，他被國家派遣至莫斯科大學數學力學系塑性力學教研室進修，受到蘇聯科學院院士、國際著名力學家Ю•Ｈ•拉包特諾夫（Роботнов）的悉心指導。經過三年夜以繼日的刻苦鑽研，他在薄殼與薄壁桿件的彈性與塑性分析方面得到了一系列優異的研究結果，受到該教研組很高的評價。1958年10月，正當他已初步擬就博士論文準備答辯之際，國內在大躍進形勢下，函召他立即回國，參加組建清華大學工程力學數學系的工作。黃克智接到通知后，毅然放棄了獲得博士學位的機會，按時回國，並以忘我的熱情投入了數學與科研工作。他先後擔任系教學秘書和固體力學教研組副主任。在短短的六七年中，開出了彈性力學、塑性力學、薄壁結構力學、蠕變理論、傳熱學與熱結構學、薄殼理論等8門新課，並培養了一大批工程力學專業畢業生與6名研究生，為中國第一個工程力學系的創建與發展奠定了基礎。 《中國青年報》曾在1961年11月28日以《積跬步成千里——青年教師黃克智刻苦自修不斷成長的事迹》為題，發表專訪文章，報道了這一段時間內他堅持不懈、勤奮踏實、勇於進取的精神及其作出的成績。1963年，任清華大學副教授。

1973年，從農場勞動一回學校，黃克智就致力於把薄殼理論應用於制訂中國壓力容器規範的工作，在換熱器管板設計方法上取得了重大技術性突破，使中國這一部分的規範領先於法、美等先進工業國家5年以上。這項研究成果被頒布為國家標準，在中國12個行業的成千個企事業單位中推廣使用，這是力學應用於工程的一個範例。他由此從1984年起連續兩屆被全國壓力容器標準化技術委員會聘請為顧問，並在國際壓力容器界為中國爭得了讚譽。

1977年後，黃克智將其研究重點轉入了新興的斷裂力學領域，並致力於將力學與材料科學相結合，取得了一系列國際領先的研究成果，成為該領域中的國際知名學者，被選為國際斷裂學會（ICF）副主席、國際理論及應用力學聯合會（IUTAM）理事、國際材料力學行為學會（ICM）無任所董事、遠東斷裂組織主席。1978年，任清華大學教授。短短10多年中，他共發表了100多篇學術論文，撰寫了5本學術專著與教材，負責主持了7項國家級科研項目，獲得了12項國家、部委與省市級獎勵；在清華大學為研究生與青年教師開出了10多門課程，培養了6名碩士生和19名博士生；作為中國國務院學位委員會力學評議組組長、國家教委工程力學專業教學指導委員會主任委員、國家教委科學技術委員會委員兼力學學科組組長，他還主持組織國內力學專家對中國工程力學教育及學術發展的重大問題進行研究。現在，他雖已年逾花甲，仍每天工作14小時以上，他以敏捷的思維、過人的精力保持著學術上的青春。

黃克智於1955年與土木結構工程師陳佩英結婚，他們共有兩子一女。

國務院學位委員會力學評議組召集人；

國家教委科技委員會委員及數理學部副主任；

現任國內四所大學名譽教授，九所大學兼職教授；

《力學學報》、《固體力學學報》國際編委；

《歐洲力學》、《國際損傷力學》、國際《強度，斷裂與複雜性》編委；

國際斷裂學會執委；

遠東與大洋洲斷裂學會執委；

國際理論與應用力學聯合會理事；

國際材料力學行為學會無任所常委。

黃克智用漸近方法系統地探討了殼體分析的各種近似方法的理論，確定了各種近似方法的適用範圍和誤差量級，提出了薄殼統一分類理論。他以“變化長度”的漸近量級階次為綱，嚴格地導出了實際應用中最重要的各種簡化理論。在柱殼情況下，黃克智引用了3個特徵尺寸，即殼長Ｌ、殼的中徑Ｒ和殼厚ｈ（ｈ＜＜Ｌ、Ｒ），用嚴格的數學漸近方法導出了隨著Ｌ／Ｒ比的增加，殼體應力狀態描述應逐步從薄膜理論至半無矩理論至薄壁桿件理論而過渡到梁理論。蘇聯科學院院士拉包特諾夫認為，黃克智“提出的漸近積分方法比現有的方法具有更大得多的廣泛性”、“對薄壁桿件彈塑性變形理論得到了一系列的新結果，同時使薄壁桿件彈塑性變形理論達到完善得多的程度”。

黃克智發展了求解殼體問題的合成分解法，即把殼體的應力狀態分解成若干簡單狀態，每個簡單狀態有它自己的簡化基本方程，而各個簡單狀態所佔的相對比重卻取決於所給邊界條件的類型，運用幾個簡單狀態的組合來滿足全部邊界條件而得到最後的解。因此，把一個極為複雜的殼體問題改變為幾個簡單的問題，使可解問題的範圍大為擴大。

薄殼的彎曲邊界層理論是薄殼理論的重要組成部分。該理論由Geckler於1930年對軸對稱殼首次提出，后經Гольденвейзер在1945年推廣至一般薄殼。但這一邊界層理論卻僅能達的精度，低於薄殼理論自身的精度ｈ／Ｒ。黃克智和他的學生首次對簡單邊界層提出了完備的二次近似理論及所對應的邊界層效應通解，從而使邊界層解的精度提高到與薄殼理論的基本精度相協調的量級。

黃克智把力學應用於中國換熱器管板設計規定。換熱器是動力、化工、石油等行業中大量使用的通用設備，對其關鍵部件——管板，由於結構十分複雜，又不宜採用數值解法分析，各先進工業國家至今尚無完善的分析設計方法。自70年代以來，黃克智與合作者經過不懈的理論研究和對7塊大型管板的測試，制訂了中國的設計規範。這一設計方法的重大技術性突破即在於它可以大幅度地減薄大直徑管板的厚度，節省原材料，減少加工製造工藝上的困難。它比國際權威性規範（如各國多年一直沿用的美國TEMA規範）更為合理，且符合實驗結果，故被列入中國國家標準。10多年來，這一設計規範廣泛應用於中國12個工業部門和中央與地方的上千個企業事業單位中。自1977年中國原石化、一機兩工業部制訂了這一新型管板設計規範之後，1982年法國也隨之在部分工業部門採用了與黃克智等建議的類似的設計方法，并力圖把這一方法交流到世界各國。此外，第十屆國際反應堆結構力學會議（SMIRT）與美國機械工程師學會（ASME）壓力容器與管道年會也都曾邀請中國介紹管板研究成果，引起廣泛的注意與讚賞。

黃克智和他的學生們在彈塑性斷裂力學方面獲得了下述重要研究成果：

1、對工程中重要的冪硬化材料提出了新的擴展裂紋尖端奇異場理論該理論所標誌的突破性進展，在1981年第五屆國際斷裂會議上，被Ｊ．Ｒ．賴斯（Rice）所做的大會總結報告肯定。美國科學院院士、哈佛大學Ｊ．Ｗ．霍金森（Hutchinson）在大會特邀報告中指出，該解基本上闡明了“冪硬化材料擴展裂紋尖端奇異場”這一“令人難以捉摸的問題”。

2、得到了描述冪硬化材料裂紋起裂后整個穩定非定常擴展過程的理論阻力曲線使人們對擴展裂紋的力學規律有了更深入的認識，為將裂紋擴展理論引入結構缺陷評定提供了現實的理論橋樑。

3、採用了更接近於真實的考慮鮑氏效應的混合硬化模型，研究了裂紋尖端的分區構造及其漸近解這一研究成果被1984年第六屆國際斷裂大會從400餘篇論文中選出作為10篇優秀論文之一。

4、澄清了理想彈塑性可壓縮材料的擴展裂紋尖端奇異場這一國際上彈塑性斷裂力學研究中令人矚目的難題這一成果被專門邀請在國際理論與應用力學聯合會（IUTAM）組織的“非線性斷裂力學進展”國際討論會上報告，受到國際斷裂力學界的讚揚。國際斷裂力學著名權威、曾得到諾貝爾獎金提名的哈佛大學賴斯教授專門致信黃克智承認了他們原先解答中的失誤。

有限變形塑性本構理論與材料增韌學從1988年以來，黃克智開始致力於有限變形塑性本構理論這一國際科研前沿領域的研究。作為基本的數學與力學工具，他首先完成了《張量分析》與《非線性連續介質力學》這兩部系統性的研究專著，並以此為基礎，提出了包括Cauchy平均轉動公式、固化物質導數、變形率標架旋率和彈塑性變形率分解的不變性準則等一系列創新結果與概念。黃克智及其學生利用宏細觀結合的本構理論，剖析了形狀記憶合金和結構增韌陶瓷的相變變形本構關係，並根據這一新型本構關係預言了Zro，陶瓷的增韌值及相變區尺寸。上述成果於1989年應邀在美國7所最著名的大學作了學術講演，得到一致好評。

作為第一獲獎者曾獲國家自然科學三等獎、國家教委科技進步一等獎等11項國際、國家與部委級獎勵。

此外參加獲得國家自然科學三等獎，國家教委科技進步一等獎等4項獎勵。

已出版5部專著，在國內外學術刊物與會議發表論文170餘篇，有10餘項成果獲國際、國家和部委級的獎勵。

1黃克智，薛明德，李世玉．換熱器固定式管板的一種應力分析方法．機械工程學報，1980，16（2）：1—23（中文）；英國倫敦：第四屆國際壓力容器會議文集，英國工程師學會出版，1980，3：50—63（英文）．

2高玉臣，黃克智．應變硬化材料中裂紋定常擴展的彈塑性場．斷裂力學進展，法國戛納：第五屆國際斷裂會議文集，1981，2：669—682．

3黃克智，薛明德．中國管板設計規定與TEMA標準的對比及試驗驗證．力學學報，1984，16（1）．

4黃克智，謝慧才．具有鮑氏效應的冪硬化材料Ⅲ型定常擴展裂紋奇異場．固體力學學報，1984，5（4）：499516．

5黃克智，陸明萬，薛明德．彈性薄殼理論．北京：高等教育出版社，1988

6黃克智．非線性連續介質力學．北京：清華大學出版社，1989．

7黃克智，楊衛．基於韌性斷裂的結構完整性評定．國際應用力學會議文集．北京：派格蒙出版社，1989（英文）．

8黃克智，羅學富．可壓縮理想彈塑性材料中的擴展裂紋尖端場的攝動解．國際斷裂雜誌，1990，42：323—340（英文）．

9黃克智，余壽文，楊衛．裂紋尖端奇異場研究在中國．應用力學評論，1990，43（3）：19—33（英文）．

10黃克智，孫慶平，余壽文．細觀陶瓷非比例載入條件下正向相變細觀本構模型．力學學報（英文版），1990，6（4）：324—332．

黃克智在清華園辛勤耕耘40年，為中國工程力學界培養了一大批優秀的中青年學術骨幹。受到他直接指導的研究生與中青年教師中，已有4名為國家教委表揚的“在工作中作出突出貢獻的中國博士學位獲得者”，9名正教授，2名部隊院校的解放軍上校。這與他刻苦鑽研的表率作用及對學生的嚴格要求有著十分密切的關係。“文化大革命”中下廠“開門辦學”期間，他被安排和80個“工農兵學員”同住一個大房間，睡大統鋪。即使在這樣的條件下，他仍擠出時間詳細閱讀了幾十篇有關壓力容器彈塑性分析的文獻，自學了日語與法語。在他閱讀過的文獻及所寫的筆記本上，密密麻麻地記滿了對別人公式的詳細推導與看法。對於他指導的助手與學生們所推導的公式和論文，他都要逐字逐句仔細地校核與修改，甚至其中相當一部分研究工作的計算機源程序，都經過他逐行逐段地校核。從1977年10月份以來，他主持的斷裂與塑性力學討論班每周六上午進行一次的活動，至今已堅持了10多年。在討論班上，報告國內外該學科的最新發展，請校內外其他相關專業的專家交流研究成果，討論本學科的新思想與方法，檢查研究生的論文工作進展。對於中青年教師與研究生們敘述的問題，他都要刨根問底，不放過一點差錯與疏漏。他以自己的榜樣帶領、鞭策和激勵著一批又一批的年輕力學工作者努力攀登科學高峰，不斷進取。