劉人懷,著名工程力學(xué)專家、管理科學(xué)專家,是我國板殼結(jié)構(gòu)理論與應(yīng)用研究開拓者之一,同時(shí)是中國管理科學(xué)理論與應(yīng)用方面的專家,在力學(xué)、管理學(xué)領(lǐng)域有卓著成就。
劉人懷與葉開沅共同創(chuàng)立適于求解非線性微分方程的修正迭代法,系統(tǒng)創(chuàng)造性研究了六類典型板殼,建立彎曲、穩(wěn)定和振動的非線性理論,應(yīng)用于航空航天、精密儀器儀表等工程設(shè)計(jì);創(chuàng)造性提出精密儀器儀表彈性元件(波紋膜片、跳躍膜片和波紋管)設(shè)計(jì)公式,改變了依賴經(jīng)驗(yàn)和外國公式設(shè)計(jì)產(chǎn)品的歷史。劉人懷于1999年11月當(dāng)選中國工程院機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)部院士,并于2000年9月再當(dāng)選為中國工程院工程管理學(xué)部院士。
劉人懷現(xiàn)任暨南大學(xué)校董、教授、應(yīng)用力學(xué)研究所所長和戰(zhàn)略管理研究中心主任、杭州電子科技大學(xué)教授、創(chuàng)新與發(fā)展研究院院長;兼任中國工程院機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)部常委和工程管理學(xué)部常委,教育部科技委員會委員、戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會委員、學(xué)風(fēng)建設(shè)委員會委員和管理學(xué)部主任,全國高校教學(xué)研究會副理事長、中國儀器儀表學(xué)會儀表元件學(xué)會理事長,中國工程院院士廣州咨詢活動中心主任,廣東院士聯(lián)誼會執(zhí)行會長,廣東省儀器儀表學(xué)會名譽(yù)理事長。
劉人懷曾任中國工程院工程管理學(xué)部副主任,教育部高校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員、中國振動工程學(xué)會理事長、中國力學(xué)學(xué)會副理事長、中國復(fù)合材料學(xué)會副理事長、中國儀器儀表學(xué)會常務(wù)理事、廣東省儀器儀表學(xué)會理事長、澳門科技大學(xué)常務(wù)副校長。
師從錢偉長得意弟子,23歲攻克世界頂尖課題
1958年,劉人懷以蘭州大學(xué)600名新生高考“狀元”的優(yōu)異成績跨進(jìn)高校大門。
1960年,著名固體力學(xué)家葉開沅教授由北京大學(xué)調(diào)任蘭大,中國首個(gè)力學(xué)專業(yè)開創(chuàng)于北大,創(chuàng)建人即是校長周培源與葉開沅等人;葉開沅為力學(xué)科學(xué)泰斗錢偉長的得意弟子,而錢偉長還是現(xiàn)代力學(xué)奠基人馮·卡門的兩個(gè)著名中國學(xué)生之一(另一位為錢學(xué)森)。葉開沅一任教蘭大,便雷厲風(fēng)行組建力學(xué)專業(yè)。其時(shí),劉人懷經(jīng)老師動員由數(shù)學(xué)專業(yè)轉(zhuǎn)至新開設(shè)的力學(xué)專業(yè)固體力學(xué)班。
雖然劉人懷是從數(shù)學(xué)系轉(zhuǎn)讀非線性力學(xué),然而葉開沅親自講授的“板殼力學(xué)”等課程深深吸引了劉人懷,他的勤學(xué)苦讀深得葉先生贊許,并對其熱心栽培,親自帶領(lǐng)劉人懷進(jìn)行板殼力學(xué)的實(shí)習(xí)與研究。
在名師葉開沅的引領(lǐng)下,劉人懷從此一步一個(gè)腳印邁上板殼力學(xué)領(lǐng)域的科研創(chuàng)新之路。
1939年,在美國學(xué)習(xí)的錢學(xué)森與其導(dǎo)師馮·卡門聯(lián)合署名,在《航空科學(xué)雜志》發(fā)表一篇轟動世界的論文——“外壓力作用下球殼的屈曲”。
在劉人懷即將畢業(yè)時(shí),葉開沅將錢學(xué)森該篇論文中未完成的“扁薄球殼體非線性穩(wěn)定”部分,作為劉人懷的論文選題。其時(shí),安排一位本科生研究世界頂尖課題,足見葉開沅與劉人懷師生二人的銳意創(chuàng)新之志,也體現(xiàn)葉開沅對高徒劉人懷創(chuàng)新能力的高度認(rèn)同。
在葉開沅教授的精心指導(dǎo)下,劉人懷孜孜以求,攻堅(jiān)克難,1963年7月,年僅23歲的劉人懷出色地完成了錢學(xué)森論文未完成部分,葉開沅將該研究方法命名為“修正迭代法”。
劉人懷因與葉開沅共同創(chuàng)立適于求解非線性微分方程的修正迭代法而聲名鵲起,成為板殼非線性力學(xué)領(lǐng)域一顆耀眼新星。
潛心研究“波紋圓板”, 開創(chuàng)力學(xué)科學(xué)新領(lǐng)域
畢業(yè)留校的劉人懷,深得葉開沅教授器重,擔(dān)任其科研助手,從此深耕板殼非線性力學(xué)領(lǐng)域,持續(xù)挺進(jìn)于科研創(chuàng)新之路。
醉心科研的劉人懷奔波于蘭州各大企業(yè)深入調(diào)研,積極找尋研究課題。其時(shí)恰逢制造航空儀表的135廠接到制造低空偵察機(jī)高度表的重要任務(wù),但苦于缺乏專業(yè)人才,難以啃下這一“硬骨頭”。正在該廠找尋課題的劉人懷一看大喜過望,這與其研究方向不謀而合。劉人懷于是自告奮勇接下課題。該廠雖對年紀(jì)輕輕的劉人懷半信半疑,但因該廠尚無合適人選可挑此大梁,遂同意由他一試。
波紋圓板是低空偵察機(jī)高度表的核心元件,從此,劉人懷便癡迷于波紋圓板這一重大課題的科研攻關(guān)之中。
其時(shí)全球僅有美國、蘇聯(lián)和日本5位科學(xué)家進(jìn)行過“波紋圓板”領(lǐng)域研究,但均未成功。而在我國,該“波紋圓板”方面研究尚屬空白,無人涉獵。
彼時(shí),在偏居西北的蘭大,難于檢索到相關(guān)文獻(xiàn)資料,劉人懷靈機(jī)一動,把握帶領(lǐng)學(xué)生奔赴北京實(shí)習(xí)的良機(jī),一頭扎進(jìn)國家圖書館認(rèn)真查找資料。
當(dāng)時(shí)全國僅有6臺M3型計(jì)算機(jī),地處西北的蘭大尚未配備此種“利器”。劉人懷唯有依靠人工推演開展這一科研難題。
從此,潛心研究“波紋圓板”,便成為劉人懷科研工作的重中之重。他仿佛著了魔一般,不厭其煩地一遍遍推演“波紋圓板”理論,光是用掉的草稿紙,便整整裝滿好幾麻袋。
有志者,事竟成。1968年4月,劉人懷終于依靠他那“最強(qiáng)大腦”成功推算出了“波紋圓板”結(jié)果。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,誤差控制于1%之內(nèi),完全可供精密儀表設(shè)計(jì)使用。而彼時(shí)世界上其他科研團(tuán)隊(duì)的誤差則高達(dá)39%以上,不能用于設(shè)計(jì)精密儀表。
劉人懷的該項(xiàng)科研成果獲得權(quán)威專家高度評價(jià),認(rèn)為該項(xiàng)研究已達(dá)國際先進(jìn)水平,開創(chuàng)了力學(xué)科學(xué)新領(lǐng)域。此后,其研究成果被廣泛應(yīng)用于我國的航空航天、石油化工等工程領(lǐng)域。
精心研究“波紋圓板”期間,劉人懷還相繼發(fā)表了數(shù)篇頗具影響的論文。1965年2月,年僅24歲的劉人懷其論文順利刊發(fā)于我國頂尖雜志——《科學(xué)通報(bào)》。三篇關(guān)于扁球殼非線性力學(xué)問題的文章,先后發(fā)表于第二、三期,其中兩篇與葉開沅聯(lián)合署名,一篇系劉人懷單獨(dú)完成。
銳意創(chuàng)新碩果累累,填補(bǔ)國內(nèi)多項(xiàng)空白
1969年,時(shí)任蘭州石油化工機(jī)器廠二分廠技術(shù)科長的賈志杰(后任湖北省委書記),有志于建造我國首臺生產(chǎn)航空煤油的鉑重整裝置反應(yīng)器;可惜多次試制無果,最后求助于蘭大。
壓力容器屬板殼組合體,劉人懷是當(dāng)時(shí)蘭大該領(lǐng)域研究翹楚,該校能擔(dān)此重任者可謂非劉人懷莫屬,他二話沒說,便接受任務(wù)。
劉人懷在現(xiàn)場觀看工人試做產(chǎn)品期間,通過仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)此前該廠之所以試制無果其“卡脖子”問題是“卡”在壓力容器橢球封頭的中心開孔處。該難題與橢球殼彎曲理論息息相關(guān)。
劉人懷于是急返蘭大圖書館查閱資料,歷經(jīng)數(shù)天反復(fù)查閱資料依然找不到相關(guān)理論支撐。劉人懷眉頭一皺,計(jì)上心來,不如自己創(chuàng)造一個(gè)相關(guān)理論來提供研發(fā)支撐。歷經(jīng)劉人懷三四個(gè)月夜以繼日的苦思冥想,“厚壁圓柱殼體理論”橫空出世,相關(guān)結(jié)果也隨之推演而出。
劉人懷迅捷返回工廠做實(shí)驗(yàn),結(jié)果與其自創(chuàng)理論推演一致。中國第一臺生產(chǎn)航空煤油的鉑重整裝置反應(yīng)器隨之研制而成。
此后,劉人懷科研創(chuàng)新碩果累累,相繼研發(fā)成功多個(gè)“第一產(chǎn)品”,填補(bǔ)國內(nèi)多項(xiàng)空白:中國第一臺大型尿素合成塔、中國第一臺最高壓力的高壓聚乙烯反應(yīng)器、中國第一臺大開口加氫反應(yīng)器、中國第一臺高壓固定式熱交換器、中國最大煉油廠的減壓塔……