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魏悦广院士:心无旁骛深耕力学研究,百折不挠勇攀科研高峰

2025-02-18  中国矿业大学(北京)新闻网

    2019年11月,学校正式启动了口述校史工作。5年来,我们通过访谈近百名老教授、老同志、老校友,真实记录他们经历的学校建设发展历史,再现学校发展历程,重温办学育人之路,为弘扬矿大优良传统、传承矿大精神品格贡献档案力量。

    2024年,《奋进新征程 建功新时代——中国矿业大学(北京)师生校友口述访谈实录》出版,本书通过对33名学校培养的校友代表进行口述访谈,分院士篇、高校篇、 行业篇, 生动展示了师生校友一往无前的进取精神和扎实有效的创新实践,展现了新时代自强不息、顽强拼搏的校友群像,再现了学校人才培养和办学发展历程。

    本书可供关心中国矿业大学 (北京) 建设发展的学校师生、 广大校友及社会各界人士参阅。

人物简介

    魏悦广,男,1960年1月生,陕西省渭南市人,教授,博士生导师,力学家,中国科学院院士, 第十四届全国政协委员。1982年在西安矿业学院力学师资班获得力学学士学位;1986年在中国矿业学院北京研究生部获得工程力学硕士学位;1992年获得清华大学博士学位。1982年从西安矿业学院毕业后在山东矿业学院函授部任教;1986—1989年在山东矿业学院岩石力学教研室任教;1992年博士毕业后在中国科学院力学研究所从事博士后研究,并担任副研究员;1995—1998年在美国哈佛大学从事博士后研究,并做访问学者;1998年回国后在中国科学院力学研究所担任研究员;2016年担任北京大学力学与工程科学系教授;2017年当选中国科学院院士;2022年担任北京大学信息与工程科学部副主任。曾担任科技部973、国家基金委创新群体以及中国科学院国际学术团队等项目首席科学家。曾获国家自然科学奖二等奖(2008年、2013年)、三等奖 (1995年)、中国青 年科技奖 (1994年),中国科学院青年科学家奖 (1993年), 入选中国科学院 “百人计划” (1998年),获国家杰出青年科学基金资助 (1999年) 和北京大学国华杰出学者奖 (2022年) 等奖励和荣誉。主要从事固体跨尺度力学、弹塑性断裂力学、复合材料力学等研究。在国际上建立了协同考虑应变梯度和表界面效应的跨尺度理论;建立了可压缩应变梯度理论和适合应变梯度理论的有限元方法,并由此预测出金属的微尺度断裂强度高达其宏观屈服强度10倍以上的重要结论,突破了传统力学理论的预测极限,引起跨尺度力学研究在国际上的广泛开展。

    

    访谈组: 

    可以简要介绍一下来中国矿业学院北京研究生部求学之前的学习经历吗?是什么原因让您选择了工程力学专业?

    魏悦广: 

    我是恢复高考后的第一届本科生, 即77届本科生,当时考到西安矿业学院(现西安科技大学)力学师资班学习力学专业。由于当时高校教师非常缺乏,青黄不接,煤炭工业部在其所属高校设置师资班,专门培养高校教师。当时西安矿业学院设置了力学师资班,后来从我工作的单位了解到山东矿业学院77届设置的是数学师资班,淮南矿业学院设置的是物理师资班,阜新矿业学院设置的是机械制图师资班,等等。当时国家实行的是计划招生、计划分配等政策,通常转专业很难,我被分配到力学专业就学了力学专业,毕业后就从事了力学专业,所以心里也比较安稳和专注,只考虑如何学好力学专业。我所在的力学师资班主要是由力学教研室和数学教研室的老师负责课程设置和授课,所以大学阶段所修课程除了许多力学课程之外,还有许多数学课程,这样的课程设置让我们打下了坚实的力学和数学基础。正是由于这样的培养模式,让我在之后的力学研究、教学和人才培养方面表现出了许多较强的优势。1982年1月大学毕业后,我服从分配来到离家较远的山东矿业学院工作,前两年半在函授部任教,给山东省各矿务局的函授生讲授材料力学和理论力学等课程。工作两年半之后,我报考了中国矿业学院北京研究生部工程力学研究生班(当年教育部在全国设置了研究生班,以缓解稳定高校教师队伍与教师自身提升要求之间的矛盾),主要是因为中国矿业学院北京研究生部陈至达老师在力学界的名望和学识,他是钱伟长先生的学生,我就希望能师从陈至达老师,提升自身专业水平。很庆幸我如愿考上了研究生班。

    

    访谈组: 

    1984年至1986年您师从陈至达教授在校学习并获得硕士学位,您能和我们分享一下在这期间令您印象深刻的人或事吗?这对您后来的科学研究工作有着怎样的帮助? 

    魏悦广:

    我所在的研究生班共有18位同学,大多数是来自高校的老师和研究院的在读研究生。在学校学习的两年里,陈至达老师对我的影响很大,让我收益良多,其中最关键的是陈老师做研究的方向——做力学的基础前沿性研究,而该类研究同时又与重大工程应用紧密相连。当时陈老师研究的是与杆、板、壳相关的大变形理论,属于力学的基础前沿方向,该研究方向又辐射了一大批重大工程实际问题的答案。用现在的话来说,陈老师的研究既是学科前沿,又面向国家重大需求。陈老师的学术水平很高,他站得高、看得远。我学习了相关知识、了解到未来的进展后,就清楚了自己今后的方向定位。我深刻感受到要想学好力学,就要掌握好数学和物理的相关知识。陈老师的数学和物理相关知识很丰富,他总是结合实际问题开展深层次的基础科学研究,他曾提及过他之前的经历让他萌生了研究大变形问题的想法,所以就有了后来他围绕杆、板、壳的大变形理论的研究。我的硕士论文研究方向是非均匀的杆、板、壳的统一力学表征,陈老师对此也十分感兴趣。

    当时我们研究生班的主导师是陈至达老师,除了陈老师之外还有几名老师一同指导我们, 包括赵国景老师、赵鹏年老师等,赵国景老师是我的副导师。学校在1984年一共招收了3个研究生班,我们是84级3班,中国矿业大学(北京)原副校长姜耀东同我是同届同门的同学,他是84级2班的。3个班的同学往来比较密切,选课、上课都在一起。当时的教室基本都在理化楼,我们的宿舍是现在学校的学12楼。当时的课余体育锻炼很丰富,有打乒乓球的,有打篮球的,还有打排球的。我喜欢长跑,每天早晨,我都会绕着学校外围街道跑一两圈,无论刮风下雨从未间断。我印象里还参加过海淀区的比赛。我上大学时就是学校长跑队的,拿到最好的一个名次是西安市越野赛第五名。现在我已经把跑步当作一个日常习惯,如果哪一天没有跑步,反而觉得不舒服。

    

    访谈组:

    2017年您当选为中国科学院院士,取得了骄人的科研成就,您在科研过程中如何应对科研挑战?

    魏悦广:

    1986年我从咱们学校硕士研究生毕业后回到山东矿业学院岩石力学教研室工作, 与我国著名岩石力学家陈子荫教授共事3年,也获得他多方面的指导。1989年我考入清华大学固体力学专业的博士,我的导师是黄克智先生,副导师是杨卫老师。我依旧从事力学方向的理论研究,比如纤维轻质复合材料的弹塑性失稳。毕业后到中国科学院力学研究所做博士后,师从王自强老师, 开展了弹塑性断裂力学和基于高阶渐近场的断裂准则研究。我觉得我运气也挺好,博士后期间评上了中国科学院青年科学家奖,因此也得到了出国访学的机会。在王自强老师的推荐下,1995年,我前往哈佛大学从事博士后研究,并做访问学者,从事基于应变梯度理论的跨尺度力学研究。当时哈佛大学已经开展了应变梯度理论方面的研究,但是遇到了研究瓶颈,研究结果与明显的物理规律有矛盾,无法进一步推进。我接手这项工作以后,严格建立了完整的力学数学模型,放弃若干人为假设,编写计算求解程序,解决了之前的问题和矛盾,得到了我的合作者、国际著名学者、哈佛大学Hutchinson教授的高度认可。由于我具有解决力学数学疑难问题的一些优势,使得我的访问学者时间一再延期,直到1998年8月回国。此次我在哈佛大学做了3年半的研究工作,并且回国后应哈佛大学邀请继续与之合作长达10余年之久。

    我之所以一直坚持在力学领域的基础理论方向开展研究,探讨力学深层次的问题,能这么长时间坚持研究方向不变,原因首先就是陈至达老师教导的,要面向学术学科前沿开展高水平的基础研究。其次就是在学习和工作中能感受到工程领域都非常需要力学理论的把关,以此来指导实际工作的创新性开展。

    

    访谈组: 

    您深耕力学领域,担任科技部973、国家基金委创新群体以及中国科学院国际学术团队等多个项目的首席科学家,您有哪些科研经验可以分享给青年科研工作者?

    魏悦广: 

    我认为青年科研工作者要成长为某一行业领域的专家,首先,要有自己的专业特长,要成为自己研究领域的“小专家”,才能逐步站得更高、看得更远。如果没有自己的特长,就只能粗略地、泛泛地看问题。 只有成为某一领域的骨干成员,才能继续往前走,进而引领整个领域。其次,要下功夫,刻苦钻研,扩大知识面,将自己的所学专业和国家、社会需求相结合,注重创新能力和实际技能的培养。最后,要有健康的体魄,养成良好的体育锻炼习惯,比如我自己就坚持跑步锻炼,这是能够不断取得创新成果的体质要素。

    

    访谈组: 

    您在新材料的力学性能方面开展了大量的研究和思考,您能分享一下新材料科学的研究前沿有哪些吗?

    魏悦广:

    谈到新材料在工程实际中的服役性能,即它的强度、韧性、破坏、寿命等,主要是力学机制起主导作用,这就需要采用跨尺度力学理论来表征,因为它的总体力学性能紧密地依赖于微观结构特征。若按凝聚态物理的说法,新材料研制与微观调控即量子调控有关。从理论上讲,新材料的宏观性能可通过微结构的设计得以实现。比如,人们可以通过微观调控,使得材料的性能得以十倍、百倍的提升,可满足航空航天和国防等高精尖工程技术领域的需求,也可解决核心关键技术的“卡脖子”问题。现在我们国家在新材料力学理论研究方面还相对比较落后,因此工艺提升比较缓慢。相比而言,发达国家虽然在相关理论研究方面的优势并不是太大,但其在相关精细制造技术方面的经验积累有较大优势,明显优于我们。所以当前要想赶超发达国家,就要积极推动新材料的理论研究,以此达到精细制造技术的突破,实现跨越式发展。力学性能是新材料应用的关键要素,材料做出来后要投入使用,要满足寿命、承载等的能力要求,因此相关力学研究极其重要。新材料和传统材料最大的差别是从微观上基本消除了缺陷,而传统材料的制作工序决定了其微观上存在着难以消除的缺陷。比起传统材料,新材料肯定有好的一面。要研究新材料就必须具备较深入的理论基础,起码需要把理论搞得透彻一些。

    

    访谈组:

    您长期坚守在教学科研第一线,您如何看待产学研深度融合,科学研究如何真正实现服务于国家、时代的需求的目标?

    魏悦广:

    以新材料的研发为例,力学理论对新材料的研发提供了关键的理论基础。只有深耕基础理论,将力学理论理解透,才能更好地推进新材料的创新研制。早期传统力学对于常规材料在工程应用中的指导,极大地促进了工程技术的发展进步。当前对于新材料而言,如果没有强有力的跨尺度力学理论做支撑,则不能设计出高性能的微观结构。没有跨尺度力学理论的指导,单凭经验制作新材料,材料的性能无法真正实现高性能,无法获得缺陷消除机制。只有在一定程度上掌握了新材料相关的理论和机理演化,才能真正设计出高性能的新材料,才能认识到新材料的服役性能。所以,现代工程技术应用都非常关注理论水平的提升。国家也非常重视基础研究,以解决“卡脖子”技术问题。

    

    访谈组:

    您如何看待基础研究在推动国家发展新质生产力中的重要作用?

    魏悦广:

    党中央高度重视科教兴国、人才强国工作,习近平总书记的重要讲话给科技工作者提出了明确要求,尤其为推动科技创新、 加强基础研究在发展新质生产力中的重要作用指明了方向。基础研究是科技创新的源头,是实现高质量发展的重要基础。实现高水平科技自立自强,发展新质生产力,离不开对基础研究及应用基础研究的重视。加强基础研究,归根结底要靠高水平人才。面对当下科技界出现的浮躁现象,我们应继续深化人才评价机制的改革,长期稳定保障优秀中青年科技人才薪酬待遇,使他们能够沉下心来搞研究,才能从根本上激发广大科技人才的创新活力与潜能,努力培养造就更多的一流领军人才和创新团队。

    

    访谈组:

    党的二十届三中全会中提出“深化教育科技人才体制机制一体改革”,您曾表示要深化科技和人才评价体制改革。您觉得母校如何着力培养拔尖创新人才、培育一流科技领军人才和创新团队?

    魏悦广:

    教育界非常关注人才体制机制的改革,然而众所周知对已建立的人才评价体制进行改革会遇到很多困难,如何把真正的人才选拔出来是核心。我参加了一些关于人才的战略研讨会,我个人觉得一个人要成长为真正的人才,一方面要在某一研究领域有自己的特色特长,另一方面还要与同领域国内外同行进行广泛交流,以获得较广泛的认可。人才培养重点在于真才实学的能力培养和自身素质的自我提升,同时也要有更多的成果产出和积累。学校在学科发展上,要紧密围绕学科领域的发展趋势,打造学校的特色与特长。

    

    访谈组: 

    您对母校学子有哪些寄语和期望?

    魏悦广: 

    第一,大学生要有扎实的基本功。珍惜当下的学习科研环境,潜心学习,厚积薄发。第二,大学生要有抱负。既要有广博的知识面,也要兼顾自身专长。第三,大学生要坚持身体锻炼,保持学习工作中的充沛精力。

    特别鸣谢——魏悦广院士对本稿的亲自审定和大力支持!

来  源/档案馆

本期编辑/窦志涵

责任编辑/王丽晔

魏悦广
中国科学院院士