丁贤的性格贡献

发展我国爆炸理论与应用专业的教学和研究工作

爆炸是宇宙中的普遍现象。研究爆炸的力学、物理和化学现象,掌握其发生、发展和外部效应的规律,研究和发展爆炸科学的理论和应用,防治爆炸灾害,对我国国防现代化建设和国民经济建设的发展具有重要意义。

1950年秋,丁贤从国外回来,被分配到华北大学工学院任教。在全国高校由65438调整为0952后,中北大学理工学院更名为北京理工大学,并被确定为全国第一所国防工业学院。丁燧致力于国防教学和科研。1954年,北京理工大学成立全国首批12军事专业,与陈、丁贤等人共同创办弹药装药专业。在开设了化工原理、弹药装药技术、火工品与烟火技术等一系列课程后,他致力于爆炸理论与应用的建设。1958年在北京理工大学负责建造北京地区第一座直径6m的爆炸塔,随后陆续开展聚能装药、破片等课题研究。1959年与云寿荣合作出版《пг-2炸弹空心装药射流机理探讨》,1961年出版《爆炸作用原理》教材。1963年,丁贤、云寿荣联合发表了《爆炸品作用下空心球的变形》,招收了我国第一批爆炸物理学研究生。1964研究生崔春芳在非常简单的条件下进行了数值计算,发表了《球面(柱)上会聚爆轰波的近似解》。20世纪60年代初,丁宪带领本学科师生对苏联引进的地对地、地空、空空导弹弹头的威力和结构进行了反设计研究。1963年与周发琦教授一起,带领数十名师生参与国家142任务,组建032科研组,开展新型炸药合成、炸药改性、成型粉研制、精密装药成型加工技术、炸药性能试验、长期贮存等一系列工作。经过两年的努力,先后研制出爆轰性能高、贮存稳定性好的和HJJ两种性能优良的烈性炸药,受到了王教授等著名学者和领导部门的高度评价。

在1963年召开的142-2会议上,丁伟对爆轰研究提出了重要意见,明确指出不考虑爆压和炸药使用安全,只追求炸药爆速和单一指标突破是不合适的,必须加强炸药爆轰理论研究,规范炸药各项性能测试方法。上级部门采纳了这一建议,在1964成立了爆轰物理组,任命中国科学院力学研究所副所长郭永怀教授为组长,丁伟教授为副组长。同时成立了高效炸药性能测试技术组,由丁耐教授、教授、徐康教授分别担任副组长。1966制定了《高效能炸药性能测试方法》,由国务院国防工业办公室科研局下发到全国各有关单位。

在完成142国家重大科研任务等一系列科研任务的同时,增加了多种大中型精密仪器、高压示波器、高速摄像机、装药加工和炸药性能测试设备,使爆炸技术实验室达到了当时国内的先进水平;培养了一批高水平的技术骨干。这一时期还培养了我国第一批爆炸研究领域的研究生,他们现在已经成为成就的中坚力量。

1977,北京工业大学爆炸技术与装药专业恢复招收本科生;1980,爆炸力学硕士项目立项;1984年建立了我国第一个爆炸力学博士点,由丁贤教授担任博士生导师。65438到0987,学科更名为爆炸理论与应用,被国家教委评为国家重点学科。经国家计委1988批准,依托本学科建立了爆炸灾害防治国家重点实验室,并利用世界银行贷款购置了一批具有国际先进水平的仪器设备,显著改善了本学科的教学和科研条件。1991,本学科建立博士后流动站。中国科学院院士、国防科工委科技委副主任陈能宽,中国科学院院士、冲击波物理与爆轰波物理国防重点实验室主任景,西南流体物理研究所科技委主任张等专家被聘为兼职博士生导师。863-409高技术首席专家黄春平、北京应用物理与计算数学研究所研究员张新伟为兼职教授。北京大学、中国科学技术大学、国防科技大学、中国工程物理研究院、Xi近代化学研究所、北京航空航天大学等学校和研究所的青年来此攻读硕士、博士学位,或进入博士后流动站从事科研工作。

在各级领导的大力支持下,在丁贤教授的亲自领导下,爆炸理论与应用学科已经建立并正在稳步发展。本学科培养和造就了一批忠诚于国防事业的高水平科技骨干,建立了实验条件良好的实验室。从上世纪70年代末开始,丁奎带领助手研究起爆基础设施。到80年代中期,先后建成了先进的电磁和锰铜压阻测试系统,设计开发了多种拉格朗日传感器及其分析技术,为研究冲击波起爆、本构关系、爆炸产物状态方程、唯象反应速率以及组分与技术的关系提供了必要的手段和方法。

电磁法测试系统配备由不锈钢板制成的直径为1m的大型亥姆霍兹线圈及其供电系统、采样率为100MS/s的数字存储示波器和数据通信接口。整个系统最高带宽不低于30MHz,在国内最早实现了对被测介质中某一截面上质点速度或脉冲模拟信号的数字记录、复制、微机通讯和存取。这套系统的配置和测试技术达到了国内外一流水平。

在锰铜压阻测试技术方面,丁教授的助手们成功解决了亚微秒高速同步脉冲电源技术;将压力范围扩大到兆帕级;利用康通拉伸补偿技术,将应用范围扩展到非平面对称应力状态,并获得多项国家专利。国内许多研究机构相继应用了这些技术成果。

1985年6月,丁伟在波兰召开的学术会议上发表了题为《激波阵面后燃烧的反应流拉格朗日分析》的演讲,报告也发表在前苏联科学院和波兰科学院联合出版的英文期刊《Archivum CombuStionis》上。前苏联著名科学家里多维奇(зелϩдович)出席了会议,这篇文章得到了я·b·何的赞赏。同年7月,丁伟赴美参加第八届国际爆轰会议,并在会上作了题为《从EMV规测量和拉格朗日分析得到的雨戈尼奥茨和反应率》的报告,受到广泛欢迎。与美国学者在会上宣读的文章相比,丁伟等人的工作在利用电磁测速仪(EMVG)和拉格朗日分析(RFLA)直接研究炸药爆轰性能和冲击波作用下的行为方面达到了国际先进水平,这也说明我国拥有性能优越、可重复使用的磁场装置和电磁法测试系统。《用粒子测速仪和拉普拉斯分析研究炸药的冲击爆轰特性》论文的独特之处在于将全粒子测速仪测量和拉普拉斯分析方法应用于炸药爆轰性能的研究,提出了两个无量纲参数,可作为相同实验条件下评价炸药起爆可靠性和安全性的判据。丁伟、黄正平深入细致地分析了爆轰产物电导率对电磁测速仪测量的影响,提出了相应的数学物理模型和实验方法,使我国电磁法研究进入了国内外先进行列。

20世纪80年代以来,丁伟和桓氏将研究重点之一转向二维爆轰及其测量技术。爆轰研究中的许多实际问题都是二维轴对称问题,显然不能采用一维测试分析技术。1986年研制了测量二维动态高压流场的拉普拉斯计,提出了二维Vera分析方法,发表在1987年美国物理学会主办的凝聚冲击压缩会议论文集。1987 10 6月12日,丁伟在国际火工与炸药会议上作了题为“二维爆轰反应区的声速面和流场”的演讲,提出了圆柱对称二维定常爆轰系统中的广义C-J条件。爆炸与冲击1期1989提出了反应的五个特征量,即反应程度、反应速率、体积能量释放率、瞬时反应热和热系数。这些特性可以从威拉德流量计测得的P-T数据中计算出来。1990对自己在Actamechanica几年的工作做了一个总结。这项历时多年的研究获得了1991国防科技进步二等奖和国家发明三等奖。

1989期间,丁伟在第九届国际爆轰会议上作了“复合推进剂对冲击载荷的响应”的报告,并汇报了固体复合推进剂安全性研究方面的一些工作。用电磁测速仪和锰铜压力计测量了两种固体复合推进剂在2.0GPa和10.0GPa两种冲击波压力下的动态响应。首先发现复合推进剂反应过程中存在一个不反应或反应极慢的阶段。还研究了氧化剂(AP)、粘结剂(HTPB、Thiokol)、AP和铝粉的混合物以及AP和粘结剂的混合物对冲击载荷的响应。

丁乃、白春华、黄从事固体推进剂安全性研究工作近8年,在《爆炸与冲击》、《航天学报》、《军械学报》等国内外学术会议上发表论文20余篇。建立了较为完整的研究体系,包括冲击破坏性能研究体系、冲击波起爆与爆轰过程研究体系和爆轰风险评估体系。主要进展点如下:(1)首次将动态断裂分为动态压缩和动态拉伸两个阶段,并成功设计了试验方法和装置。(2)采用特殊的基底材料,利用拉普拉斯压阻传感器技术测量层裂信号,与Weirick等人的VISAR测量相比具有更高的精度。(3)利用软恢复和扫描电镜技术研究了固体推进剂在冲击波压缩下的内部破坏过程和层裂成核机理,为建立理论模型提供了有力的证据。(4)提出了一个能描述裂纹成核、扩展和聚合过程的固体推进剂脆性断裂模型,并编制了数值模拟程序。(5)首次采用多拉尔计法直接测量固体推进剂的冲爆和爆轰流场,提高了测量精度。(6)通过理论分析和比较,建立了适用于不同条件的拉普拉斯分析技术,用以描述不同状态和多变量反应过程。(7)确定了固体推进剂的状态方程和反应速率方程,提出了固体推进剂反应速率方程的标定方法。在此基础上,编制了模拟激波转爆轰和爆轰过程的程序。(8)考虑粘弹性、可压缩性、热传导和热分解等因素,建立了复合推进剂热点形成和点火模型,编制了相应的数值模拟程序。(9)首次提出了利用激波至爆轰的流场行为分析和评估爆轰风险的方法。(10)提出了最小临界起爆压力的概念,建立了定量方法,与美国大规模试验结果一致,节约了试验成本,具有良好的经济效益。

利用上述研究体系对我国四种典型固体推进剂进行了研究,取得了如下重要结果:(1)在50MPa冲击载荷下,固体推进剂中的含能组分(HMX和AP)颗粒开始破碎,改性双基推进剂同时与基体脱粘,这是常规大尺寸药柱检测方法无法检测到的。(2)固体推进剂层裂的动态过程是:微裂纹成核、生长、聚合并形成碎片,微裂纹始于含能组分的断裂。(3)双基推进剂在冲击载荷下的化学反应过程类似于非均质炸药的爆轰,主要组分平行反应。(4)复合推进剂在冲击波作用下的化学反应过程与双基推进剂明显不同,有三个反应阶段,压力和粒子速度出现双峰。爆轰过程中的化学反应时间约为65438±0.0μs(5)压缩性和粘塑性是影响复合推进剂中热点形成和点火的主要因素,热传导可以忽略,热点形成在推进剂中的微腔周围。点火时间小于0.15μs(5)预冲击破坏了内部,推进剂由冲击到爆轰的过程发生了变化。随着损伤程度的增加,起始流场的双峰向单峰转变。(7)改性双基推进剂的爆轰感度随着HMX含量的增加和密度的降低而增加。(8)冲击波在双基推进剂中成长为爆轰波,主要是波阵面附近反应的结果;在复合推进剂中,主要是加强波前后流场的结果。这样,当药柱粒度较小时,撞击时间较短时,复合推进剂不易引爆,而双基推进剂受这些因素的影响较小。(9)双基推进剂、改性双基推进剂和复合推进剂的临界起爆压力分别为6.0、3.0和20GPa。(10)改性双基推进剂和复合推进剂在一维平面连续加载下的最小临界压力分别为1.0和1.8 GPA。这一结果可用于分析大中型药柱在长期连续加载下的爆轰危险性,与美国改性双基推进剂和复合推进剂(1.0和2.5GPa)的大规模(约2m)试验结果接近,但试验费用节省很多。该领域的研究成果已通过部级鉴定,被认为是“国内首创,国外未见报道”。

20世纪80年代初,丁伟开展了冲击波化学和材料对冲击波压缩的动态响应研究。1984,带领学生做对苯二酚冲击波聚合和碳化钨冲击合成研究。65438-0988,受国家自然科学基金项目“冲击波固态化学反应研究”资助,开展粉末混合物冲击波压实、Ni-Al化合物合成、钨合金冲击响应研究。他指导博士生熊应明完成了学位论文《高应变率下钨合金材料的微观组织响应与宏观本构行为》,研究了93钨合金在应变率1.4×104 ~ 2×106s-1范围内的动态力学性能,发现其具有非线性弹性和冲击韧性。8月1990冲击波与材料高应变率动态响应国际研讨会在美国加州大学圣地亚哥分校召开。应大会邀请,他作了中国冲击波研究进展的报告,总结了80年代中国的工作,包括金属爆炸成形与硬化、爆炸焊接与复合、动态断裂与层裂、粉末的冲击压实、冲击诱导反应等。黑粉的发明是中国古代四大发明之一,在中国家喻户晓,在美国却不是。1980第七届国际烟火大会(IPS)在美国召开,兵器工业部领导要求丁贤带队参会。会上,他就中国发明火药和烟火技术的发展发表了演讲。令他大为惊讶的是,当时听的很多美欧学者异口同声地表示惊讶,说从来没有听说过中国发明了火药。传统的中学课本都说是罗格巴孔发明的,丁的报告纠正了他们的错误观点。他回国后,在科技史研究中,特别是在《中国大百科全书·军事卷》的编辑组中报道了这一情况,引起广泛关注。丁乃曾负责撰写《中国古代火药》一文,其中明确指出:“现代黑火药是由中国古代火药发展而来的。火药是人类掌握的第一种炸药,是中国古代四大发明之一,曾在世界上发挥过重要作用。”因此,他对中国古代火药的发明、火药的早期军事应用、火药技术的发展以及古代火药理论的探讨做了大量的研究工作。1985年,他在英国剑桥大学访问时,专门拜访了我国文化、科技史上著名作家李约瑟教授,阐述了他对上述问题的看法,得到了李约瑟的完全赞同。1987年,应日本工业火药学会邀请,用英文发表了《火药在中国:过去与现在》的演讲,由东京大学教授吉田忠男翻译,发表在日本工业火药杂志第49卷第一期。1990年在美国召开的第十五届国际火工品研讨会上,他作了题为《中国火药和冲击波的发明与发现》的报告,详细讲解了火药军事应用技术的起源、理论和历史,受到热烈欢迎。

经考证,明代宋·应星最早描述了冲击波。见1637年冲击波的描述,在美国物理学会主办的凝聚态物质冲击压缩会议-1989上有报道。丁乃还研究了宋的《论齐》一文,并联系自己对黑火药的研究和一些史书中关于战争中霹雳和霹雳威力的描述等记载,得出了明代火药爆炸完全可以产生冲击波的结论。受家庭影响,丁乃从小就懂得了爱国救国的道理。还在浙江大学读书的时候,他就加入了进步学生组织——中国学会。截止到1944,浙大已经搬迁到贵州遵义、湄潭等地。此时日军入侵湖南、广西。浙大学生对国民党军队的逃窜行为十分愤慨,于是组成“战地服务团”,由校长竺可桢任名誉团长,主席智德裕、丁伟任正、副团长,奔赴前线开展鼓舞士气的劳动大军。从玉门油矿回到浙江大学任教后,开始担任进步组织“人民世纪创造社”(以下简称“人民创造社”)主任,负责“人民创造社”的宣传工作,编辑《时代建设通讯》,学习《文汇报》、《华商报》等进步报刊,学习解放区颁布的土地法等资料,组织进步师生参加国统区反饥饿。

在美国留学后,丁乃对旧中国的落后和腐败有了更深刻的认识,爱国热情更加高涨。他与进步的留学生接触频繁,始终与中国保持联系,开展各种进步活动。

1948 65438+2月,在芝加哥,与葛廷毅和冯一起,创立了“美中科学技术协会”。1949 65438+10月,鉴于国内革命形势的迅速发展,丁伟组织了一次由中国科协组织的老会员和其他留学生的聚会,讨论新中国成立后留学生应该为新国家做些什么。1949年6月,由葛廷穗、侯祥麟、华、丁燧等人发起的中国留美科学家协会在美国匹兹堡正式诞生。成立大会通过了丁穗起草的宣言,经当选理事投票表决,当选为美国留学科技协会常务理事。

美国留学协会诞生后,美国各地区分会相继成立,协会成员发展迅速。1949年8月,有19个地区分会,会员410人;到1951年3月,区数将增加到32个,成员718人。丁伟负责编辑《美中科协通讯》,并协助编辑出版《美中科协通讯》,以国内形势为重点,转载解放区和港内报刊文章,刊登回国参加新中国建设的美中科协会员的资料和来信,以团结和鼓舞留美学生。在1950年6月召开的美国科学技术协会年会上,丁乃主持会议,确立了“认识新中国,准备回国参加建设,为回国做好一切准备”的工作重点,动员留学生回国参加社会主义建设。1950年9月,他回到祖国,在天安门广场前参加了新中国的第一次国庆仪式。

朝鲜战争爆发后,美国国会麦卡锡主义活动猖獗。“非美活动委员会”和美国联邦调查局把留美协会列为非法组织,迫害进步的中国留学生。在这种情况下,鉴于美国留学协会有相当一部分会员已经陆续回国,剩下的会员也有不少准备回国,美国留学协会于9月1950正式宣布解散。

美国科协的历史虽然不到两年,但已有近800名中国留学生加入该组织,400多名会员在解放初期回国,为新政权输送了一批优秀的科技人才。他们为新中国的建设做出了重要贡献。在他40多年的教学生涯中,丁贤培养了一大批高级专门人才。在培养大量本科生的同时,他指导12研究生从1956到1966。1978恢复研究生招生后,招收硕士、博士研究生。90年代建立了爆炸理论与应用专业博士后流动站。至今已培养硕士研究生12人,博士研究生16人,博士后3人。在他的精心培养和指导下,这些学生中有不少成为教学、科研、生产部门的骨干,有的成为博士生导师、知名专家和企事业单位领导。

在教书育人工作中,丁贤强调教师要做到言传身教和言传身教并重。他经常以自己的亲身经历教育学生:“科学工作者有国家,首先应该为祖国和人民服务。”改革开放后,针对部分研究生不安心学习、想出国等思想动态,他耐心做学生思想工作。他告诫学生:“在我们现有的基础上,完全有可能在短时间内在本学科的某些领域赶上世界先进水平。”

在治学态度上,丁对学生一丝不苟,要求严格。在指导研究生时,特别强调论文质量。他认为质量是论文的生命,论文的质量体现在其先进性和创造性上。他要求研究生瞄准世界前沿选题,鼓励研究生大胆创新,做出高水平论文。他还注重培养学生实事求是、严谨细致的工作作风。学生的卷子做完后,他认真审阅,仔细修改。他经常告诫学生“科研一定要诚实,不能有半点虚假。如果某个观点不是自己的,必须注明出处。”从1988到1991,他在美国讲课期间,一直在思考国内博士论文的进展。他坚持每两周给博士生写一封信,既指导了博士生的工作,又介绍了国外爆炸科学的最新发展和博士生研究领域的最新学术成果。他把资料抄下来,寄回国内给博士生写论文参考。在不到两年的时间里,他在美国的博士生已经收到了40多封他的来信。

丁伟对待他的学生既是严师又是慈父。无论是讨论问题还是在家聊天,他都一视同仁。学生生活有困难,他会全力帮助;学生遇到思想问题,他会耐心开导。逢年过节,他把研究生请到家里,母亲做一顿丰盛的饭菜,让学生改善生活,享受一个家庭的温暖,加深师生之间的感情。丁的思想品德、学术造诣、治学方法、做人方式对学生的成长产生了巨大的影响。