详情
创新材料强度理论与结构强度理论——记西安交通大学俞茂宏教授
2011-03-18
俞茂宏，教授，浙江宁波人。毕业于浙江大学，现任西安交
突破性创立双剪应力强度理论
强度理论是研究材料在复杂应力（二向和三向应力）作用下屈服和破坏规律，并为工程结构设计提供必须的计算准则。它是力学和各种工程结构安全与可靠性的基本问题之一。而单剪强度理论是最早发展的理论，它在强度理论中占据统治地位，随后美国学者又发展出了曲线形式的三剪强度理论。
建立统一强度理论
统一强度理论提出于1990 年，并且完成了《强度理论新体系》书稿。此后，他又先后完成了关于统一强度理论的专著《Unified Strength Theory and Its Applications》（统一强度理论及其应用）、《广义塑性力学》、《结构塑性力学》和《计算塑性力学》等。另外有一本中文书《新土力学》，有一些改革性，他们从2004年开始写，已经6年了，改了几次，还没有定稿。这些书都是以统一强度理论为理论基础的结构强度理论的研究结果，包含了国内外很多学者的研究新成果，很多已经应用于工程实际问题。
统一强度理论将强度理论研究从相互孤立、形式众多的假说发展为物理意义明确、数学表达式简单、参数易定的统一、全新的强度理论体系。它包含了现有各种主要强度理论和一些尚未表述过的新的强度理论，形成了一个完整的理论体系。
统一强度理论的主要创新点是：提出双剪单元体力学模型（彩色图）和双方程的数学建模方法，能反映各个应力变量对材料破坏的不同贡献；提出统一强度理论参数，建立起各主要的强度理论之间的关系，形成适用于不同材料的统一强度理论体系；统一强度理论推广为统一弹塑性、弹粘塑性本构关系并应用到塑性力学、土力学、岩石力学、结构塑性分析、计算塑性力学等，可以得出一系列新的结果，为这些学科的发展提供了系列化的新内容。
重大影响与价值
俞茂宏所建立的双剪强度理论和统一强度理论是材料强度理论领域的重大突破，至2010年，双剪统一强度理论已被国内外学者引用3500余篇次以上。作为原创性基础理论被写入《中国水利百科全书》、《工程力学手册》等，成为第一个写入基础力学教材的中国人的理论。前国家教委全国材料力学课程指导组组长、清华大学
2008年，德国教授的论文曾将统一强度理论评价为材料科学的一件大事。2008年，中国岩石力学与工程学会理事长、解放军总参谋部科技委主任钱七虎院士在同济大学孙钧院士讲座中评价说：“单剪理论的进一步发展为双剪理论,而双剪理论的进一步发展为统一强度理论.单剪、双剪理论以及介于二者之间的其它破坏准则都是统一强度理论的特例或线性逼近。因此可以说,统一强度理论在强度理论的发展史上具有突出的贡献”。郑颖人院士评价认为：“近年来国内外很多学者将双剪统一强度理论应用于土力学问题的研究，得出了很多新的结果，表明它在岩土力学和工程分析中是可行的，得出的结果也比原来的更多、更好。由此可见，统一强度理论是我国在强度理论上的一个重大创新成果。”以前中国力学学会副理事长、中国土木工程学会副理事长、两院院士张维为组长的教育部科技委力学组作出的评价为：“它的极限面覆盖了界限内的所有区域。它的出现将使各国设计规范关于强度理论的准则进行修改”。
应用广泛
目前，双剪统一强度理论已经被中国、日本、瑞典、德国、新加坡、澳大利亚、以色列等国有关学者应用，并引入结构分析计算机软件和应用于机械、航空、土木、水利、岩土工程以及力学、材料科学等广泛领域。根据公开发表的文献可知，这些应用包括大型水电站地下厂房洞室分析、上海世博会地下变电站、长江三峡高边坡稳定性、土力学和岩石力学基本理论、混凝土板的冲切、钢管混凝土柱的承载力、入地弹的高速侵彻、固体火箭发动机药柱可靠性、大坝稳定性、公路路基、铁路隧道、黄土滑坡、蓄能电站导流洞、地基地震承载力以及机械零件强度、压力容器和金属塑性成型等很多方面。
