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李敏華：中國(guó)塑性力學(xué)的開(kāi)拓者
力學(xué)園地
2016年01月04日編者按：1月19日，李敏華院士離開(kāi)我們已經(jīng)整整兩年了。為了紀(jì)念這位中國(guó)塑性力學(xué)的開(kāi)拓者，特此發(fā)表李先生的研究生毛天祥研究員撰寫(xiě)的一篇文字。
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李敏華：中國(guó)塑性力學(xué)的開(kāi)拓者
毛天祥？
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獻(xiàn)身力學(xué)、熱愛(ài)生活的李敏華院士
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一、美國(guó)麻省理工學(xué)院機(jī)械系第一位女博士
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1917年11月2日，李敏華出生于江蘇省吳縣，幼年時(shí)曾在振華附小讀書(shū)，以后隨家人遷居上海繼續(xù)學(xué)習(xí)。1935年，她從務(wù)本女中畢業(yè)后考入清華大學(xué)，抗戰(zhàn)爆發(fā)后隨學(xué)校南遷到昆明，繼續(xù)在西南聯(lián)大學(xué)習(xí)。1925年的“五卅慘案”、1931年的日本侵略東北三省以及1935年的“一二九”學(xué)生運(yùn)動(dòng)，都給李敏華留下深刻的印象，她決心以己所學(xué)報(bào)效祖國(guó)，并以“航空救國(guó)”為目標(biāo)，成為聯(lián)大新成立的航空工程學(xué)系的第一批學(xué)生。1940年大學(xué)畢業(yè)后，李敏華留在航空系任教，1944年她與丈夫吳仲華共同抵達(dá)美國(guó)，就讀于麻省理工學(xué)院（MIT）機(jī)械工程系，并先后在1945年和1948年獲得了碩士和博士學(xué)位，畢業(yè)論文分別是《用散射光彈解軸扭轉(zhuǎn)》和《亞諧振動(dòng)的解法》，都獲得很好的結(jié)果。
那時(shí)的美國(guó)對(duì)婦女還很歧視，她在選讀博士時(shí)，麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系負(fù)責(zé)本科生的教授說(shuō)：“我不能看到機(jī)械系有女博士?！毙液秘?fù)責(zé)研究生工作的蘇特勃教授支持她。在讀博士期間，李敏華選修了熱力學(xué)課程，肯能教授在一次總結(jié)考試結(jié)果時(shí)說(shuō)：“這次考題很難，很多人不及格，第一名考95分，是吳夫人?！?/span>30多年后, 當(dāng)1979年中國(guó)學(xué)者訪問(wèn)MIT時(shí), 她的老師還記得此事，并說(shuō):“一個(gè)小個(gè)子的女孩子打敗了所有男孩子!”況且，當(dāng)時(shí)李敏華已經(jīng)有了兩個(gè)兒子需要照顧，李敏華回憶說(shuō)：“我之能夠?qū)W成，是由于有學(xué)成后回國(guó)服務(wù)的堅(jiān)定信念；也是和吳仲華幫助我照顧孩子和家務(wù)分不開(kāi)的?！碑?dāng)李敏華終于成了麻省理工學(xué)院的第一位工科女博士時(shí)，波士頓報(bào)紙?jiān)趫?bào)道該屆麻省理工學(xué)院畢業(yè)典禮時(shí)提到：“中國(guó)的李敏華，幾個(gè)孩子的母親，證明婦女可以與男子一樣，獲得博士學(xué)位。”
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？ ？照片1. 李敏華獲得博士學(xué)位后在麻省理工學(xué)院校園留影（1948年）
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李敏華在MIT攻讀學(xué)位時(shí)，一邊念研究生，一邊照顧孩子。1975年她的小兒子病重期間，以及1988年初吳仲華肝癌手術(shù)后到1992年病故期間，她都是在一邊工作、一邊照顧病人中渡過(guò)的。李敏華用實(shí)際行動(dòng)展示了她是如何處理學(xué)業(yè)、工作和家庭的關(guān)系，她不愧是婦女科技工作者的典范。
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二、毅然回國(guó)開(kāi)拓中國(guó)塑性力學(xué)研究領(lǐng)域
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為了取得進(jìn)行科研工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，李敏華決定和吳仲華一起應(yīng)聘到美國(guó)國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)（NACA）的路易斯飛行推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作。她在強(qiáng)度研究室任研究科學(xué)家，進(jìn)行塑性力學(xué)的研究。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，他們立即離開(kāi)NACA轉(zhuǎn)到美國(guó)布魯克林理工學(xué)院（PIB）機(jī)械系工作，為回國(guó)做準(zhǔn)備。其時(shí)，李敏華夫婦均已進(jìn)入了科學(xué)研究的“如日中天”境地，李敏華發(fā)表了數(shù)篇NACA報(bào)告，還在1950年秋舉辦的第三屆塑性年度會(huì)議宣講了重要論文《論應(yīng)變硬化區(qū)中軸對(duì)稱(chēng)平面塑性應(yīng)力問(wèn)題》，從而奠定了她在塑性力學(xué)領(lǐng)域里的地位。鑒于學(xué)術(shù)上的成就，她被遴選為希格瑪塞（Sigma Xi）學(xué)會(huì)的會(huì)員，這是優(yōu)秀青年科學(xué)家才能夠得到的一項(xiàng)崇高榮譽(yù)。盡管他們的工作性質(zhì)很適合、家庭生活很富裕，而且有關(guān)方面一直要求他們加入美國(guó)國(guó)籍，然而他們沒(méi)有忘掉自己學(xué)習(xí)工程的主要原因，因此決心回來(lái)建設(shè)祖國(guó)。但是，由于美國(guó)政府對(duì)在大學(xué)工作的中國(guó)理工科留學(xué)生的回國(guó)事宜橫加阻撓，他們歷經(jīng)數(shù)年努力，嘗試過(guò)出國(guó)參加學(xué)術(shù)會(huì)議、到印度等地找尋工作、爭(zhēng)取聯(lián)合國(guó)的亞洲工程項(xiàng)目以及赴港省親等等途徑，均未成功。最后決定以暑期旅歐名義出行，而且特地選擇了星期日乘飛機(jī)離美赴英的方案，才避開(kāi)了移民局的糾纏。1954年8月，李敏華一家終于離開(kāi)了美國(guó)，繞道西歐、前蘇聯(lián)，并于11月通過(guò)滿洲里回到了祖國(guó)。
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照片2. 李敏華一家繞道歐洲返回祖國(guó)的途中（1954年）
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當(dāng)時(shí)的新中國(guó)百?gòu)U待興，周恩來(lái)總理接見(jiàn)李敏華夫婦時(shí)親切地講道：“像你們這樣年輕科學(xué)家夫婦，我國(guó)還很少，你們要好好工作?！边@給了李敏華夫婦很大鼓勵(lì)，他們也是一直這么做的。從1955年秋開(kāi)始，李敏華以極大的熱情投入了錢(qián)學(xué)森和錢(qián)偉長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)下的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所的創(chuàng)建工作，她作為高級(jí)研究人員擔(dān)任了力學(xué)所設(shè)立的四個(gè)研究組之一的塑體力學(xué)組組長(zhǎng)，成為我國(guó)塑性力學(xué)的開(kāi)拓者。上世紀(jì)50年代中期，塑性力學(xué)在我國(guó)尚屬空白，她便和王仁、杜慶華等學(xué)者一起，攜手培育塑性力學(xué)的研究人才，在力學(xué)所精心組織塑性力學(xué)文獻(xiàn)討論會(huì)，通過(guò)集體學(xué)習(xí)方式，高效率地吸收國(guó)外科研成果和工作經(jīng)驗(yàn)。參會(huì)者除了有關(guān)院校的著名學(xué)者外，還有力學(xué)所塑性力學(xué)組的年輕學(xué)子。李敏華特別安排年輕人參加文獻(xiàn)調(diào)查和討論會(huì)，使大家從實(shí)踐中學(xué)到科學(xué)知識(shí)并了解做研究必須具備的科學(xué)態(tài)度和基本功。隨后，李敏華在錢(qián)學(xué)森倡導(dǎo)成立的工程力學(xué)研究班以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)力學(xué)系開(kāi)設(shè)塑性力學(xué)課程，為我國(guó)塑性力學(xué)事業(yè)造就了一支中堅(jiān)力量。
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三、矢志不渝為航空航天事業(yè)奉獻(xiàn)終身
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？？？ 李敏華從年青時(shí)代起就立志理工救國(guó)，決心投身航空事業(yè)，并取得了一系列重要成果。
1. 獨(dú)特構(gòu)思有效地求解航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度問(wèn)題
？？？ 上世紀(jì)50年代初，航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度是一個(gè)挑戰(zhàn)性的前沿問(wèn)題。李敏華卓有成效地將塑性力學(xué)應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)，為解決發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度問(wèn)題做出了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。她在NACA路易斯飛行推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)，進(jìn)行圓形薄膜在側(cè)壓作用下考慮材料硬化的塑性應(yīng)力應(yīng)變分析工作。她采用形變理論，通過(guò)無(wú)量綱變換和引進(jìn)任意常數(shù)的巧妙構(gòu)思，從而不需要迭代可得到精確解。在當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)尚不發(fā)達(dá)的情況下，這種可用于軸對(duì)稱(chēng)平面應(yīng)力問(wèn)題的方法是非常有意義的。對(duì)此美國(guó)學(xué)者斯托威爾評(píng)價(jià)道：“在求解應(yīng)變硬化材料塑性應(yīng)力分布時(shí)，幾乎不能精確地求解。而對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，作者（李敏華）得到的解就屬于精確的或近乎精確的解?！词故窃诜浅：?jiǎn)單的圓孔薄板的一維情況，要同時(shí)滿足協(xié)調(diào)方程、平衡方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和邊界條件，也不是一件容易的事。由于作者非常巧妙地引進(jìn)了任意常參數(shù)，作者相當(dāng)精確地滿足了上述條件?！彼詈笳f(shuō)：“作者提供了一系列精確解的典范，這是她的特殊貢獻(xiàn)。”回國(guó)以后，李敏華又通過(guò)計(jì)算對(duì)上述工作進(jìn)行了推廣，研究了材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)于塑性平面應(yīng)力問(wèn)題解的影響。相關(guān)的工作獲1956年中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)（國(guó)家級(jí)）三等獎(jiǎng)。
2. 研制試驗(yàn)航天燒蝕材料的瞬時(shí)加熱加載裝置
？？？ 1958年中國(guó)科學(xué)院以力學(xué)所為主成立了負(fù)責(zé)人造衛(wèi)星運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)研制的第一設(shè)計(jì)院, 李敏華被聘為高級(jí)研究人員，她不僅參與了相關(guān)研究工作，甚至和年輕人一樣過(guò)著集體生活。由于衛(wèi)星回地時(shí), 重返大氣層會(huì)遇到高溫高速氣流沖刷, 需要研制耐燒蝕材料及燃燒實(shí)驗(yàn)裝置，1959年李敏華作為研究室副主任，接受了籌建燃燒實(shí)驗(yàn)裝置的任務(wù)。她提出了熾體引燃方法，在不到半年的時(shí)間內(nèi)，課題組便在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了駐點(diǎn)溫度超過(guò)1000 的高溫實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)院副院長(zhǎng)裴麗生親自帶了化學(xué)所研制的抗燒蝕材料來(lái)做實(shí)驗(yàn), 錢(qián)學(xué)森所長(zhǎng)也帶了力學(xué)所中層干部來(lái)參觀。隨后，在組織航天預(yù)研項(xiàng)目工作中，李敏華又親自指導(dǎo)建立瞬時(shí)加熱加載的材料試驗(yàn)機(jī)裝置，