程世祜


程世祜,结构力学专家。从事航空航天器结构稳定性的研究,在内压圆柱壳体稳定性理论与实验方面获得成果,为中国早期航天器总体设计研究作出了贡献。

程世祜 - 人物简历

1918年10月20日 生于辽宁省抚顺市塔尔峪村。
1931—1932年 辽宁省立第一工科高级职业学校机械班学习。
1932—1934年 辍学在家,从事农业劳动。
1934—1937年 国立东北中山中学高级职业土木科学习,1937年毕业。
1937—1941年 毕业于西北工学院机械系。
1941—1943年 任陕西省蔡家坡西北机械厂技士实习生,后转入重庆国民政府交通部陇海铁路机务段任技士实习生。
1943—1944年 任重庆国民政府交通部铁路技术标准委员会实习生。
1944—1945年 先后任重庆国民政府军事委员会工程委员会实习生、工务员、帮工程师。
1945—1949年 考取公费出国留学,先后在英国曼彻斯特、腊格比城和格拉斯哥城的机械制造厂等实习工作。
1949—1950年 美国监湖城犹他大学机械系学习,1950年获硕士学位。
1950—1955年 美国芝加哥伊里诺伊理工学院力学系学习,获硕士、博士学位。
1955—1956年 中国科学院数学研究所力学室从事研究工作,1956至
1958年 任副研究员、“581”组火箭结构分系统技术负责人。
1958—1959年 上海机电设计院火箭总体设计部结构室主任。
1959—1966年 先后任中国科学院力学所第12研究室副研究员,国防科委第五研究院203室副研究员。
1966—1968年 任国防科委第五研究院511研究所副研究员。
1968年10月23日 逝世于北京。

程世祜 - 生平概况

程世祜,1918年10月20日出生于辽宁省抚顺市塔尔峪村,满族人。程家是个大家族,程世祜是同辈10个兄弟中最小的一个。因幼年丧母,使程世祜小小的心灵上产生孤独感,这可能是他性格比较孤僻的原因。6岁进入县立第四小学,毕业后考取省立第一工科高级职业学校机械班。1931年九一八事变,日本侵略军侵占了中国东三省,程家经济日益困难,无力供养程世祜读书,只好辍学在家种田劳动。将近两年的体力劳动生活,使少年程世祜得到锻炼,养成了他俭朴求实的作风。

1934年春,程世祜跟随表哥逃难流浪到北平(今北京)。作为东北流亡学生,他考取了东北中山中学(校址在北新桥)。这个学校除设有初、高中部外,还设有一个高级职业土木科,相当于高中,程世祜当时就读于该科。1936年一二九学生运动风起云涌,程世祜积极参加游行,散传单,宣传抗日。1937年6月毕业后,在西安考取了西安临时大学(1938年改名西北联合大学)。1938年春,他随该校迁到陕西省南部城固县,1939年,学校改名为西北工学院。程世祜在大学机械系学习的4年间,没有任何经济来源,按照当时的办法,依靠“战区学生贷金”来完成学业。艰苦的生活,磨炼了他的意志,他为人忠厚老实,极其用功,学习成绩优异。1941年6月大学毕业后,在蔡家坡西北机械厂任技士实习生,直到还清了大学学习期间欠学校的借款。随后,他到陕西省交通部陇海铁路机务段任技士实习生;又在贵阳交通部铁路技术标准委员会任实习生。抗日战争中,他历任中华民国军事委员会工程委员会实习生、工务员、帮工程师。

1945年,程世祜经中华民国教育部考试合格,被选派出国留学。8月到英国后,首先在曼彻斯特一家机械厂实习铸工、木模工,从事机车锅炉制造等工作,与工厂工人同劳动,生活非常艰苦。第二年到腊格比城一家电器设备厂实习。实习内容主要是蒸汽轮机制造,包括汽轮机控制系统及部件、汽轮机叶片制造和安装汽轮机总装及试验设计、计算和现场安装、试车等。这段有丰富内容的实习工作,充实了程世祜的实践经验,正如他自己讲的:“这一段学习是比较好的一段,它给了我一个比较稳固的工程训练。”1948年,他又到格拉斯哥城的一家机械制造厂学习了一年。

1949年9月,通过好友贾有权的帮助,程世祜转到美国留学。先在美国盐湖城犹他(州)大学机械系读研究生,1950年9月获硕士学位后转芝加哥伊利诺伊理工学院力学系学习,在著名力学家、壳体专家唐奈尔教授的指导下,完成了《梁在集中载荷下的局部应力分析问题》论文,获得了博士学位。以后,他在芝加哥工程公司任工程师。中华人民共和国的成立使程世祜归心似箭。他多次向美国移民局提出回国申请,由于中美没有建交,申请被拒绝了。但他仍继续努力争取。当时,在美留学的爱国学生组织起来,集体上书抗议美国政府的这一做法,程世祜是其中积极的组织者之一。1954年夏,在日内瓦会议上,周恩来总理就美国不允许中国留学生回归祖国一事向美国当局提出抗议,才迫使美国移民局批准中国留学生回国。程世祜也在被批准之列。他不顾美国政府的种种刁难和阻挠,终于在1955年1月回到了久别的祖国。回国后,他结婚生子,组织了幸福的家庭。

程世祜被分配在中国科学院数学研究所力学室,侧重于板壳理论和振动理论研究。1956年初,力学研究室扩大成立力学研究所,程世祜是创建力学所的首批力学专家之一。同年,他经机械工业部提名,随中国科学院新技术科技考察团去苏联参观访问。党中央的“向科学进军”的号召和苏联大规模的科学技术建设事业使他深受鼓舞。考察归来后,他带领几个青年人积极从事壳体稳定性研究,并结合壳体工作建立了热应力试验室。第一步是专攻测试关:如高温测量仪、高温弹性模量测定、高温应变仪等,当时这些工作在中国还都是空白,起步十分艰难。由于他具有壳体稳定性理论的深厚功底,又有多年工厂工作的经验和关于机械制造、设计和实验方面广博的知识,热应力实验室立现雏型。在从事繁忙的研究工作同时,他还在北京大学、清华大学教结构力学等课程,是中国科学院力学研究所和清华大学合办的“工程力学研究班”的首批教员。这个研究班曾为中国高级力学人才的培养作出了贡献。程世祜的讲课生动并结合实际,深受学生们的欢迎。

1958年,大跃进开始,中国科学院部署了研制火箭、卫星的任务,力学研究所的科研方向也随之转向为国防尖端科研服务。程世祜被分派在新成立的“581”组,任务是研制地球物理火箭箭头,担任结构分系统技术负责人。他用代用品做出了中国第一个火箭模样箭头,在“中国科学院自然科学跃进成果展览会”上展出。1958年8月,中国科学院抽调力学研究所等单位的主要技术力量与上海市联合组建上海机电设计院,其任务是研制地球物理火箭,计划在次年庆祝国庆10周年时发射作为“献礼”。程世祜迁往上海,任该院火箭总体设计部结构室主任。他抓紧时间培训干部,为年轻科技人员讲授飞行器结构力学、屈曲理论,带领大家从事各种基础实验工作。这一年,他主持设计并加工出了第一批壳体模型,进行了一系列静力实验,求得了符合当时加工条件的计算圆柱壳体“下临界应力”系数,给以后的火箭结构计算打下了基础。

1959年春,他回到力学研究所,二次组织力量,把在“大跃进”中被拆散的热应力实验室恢复起来,进行内压壳的研究试验工作。他在内压壳、高温弹性模量测定、高温应变测定方面采取轮班深入的办法,分别进行指导。1960年6、7月间,他向国防部门交出了《内压圆柱壳稳定问题》的研究报告。1961年8月,他写出《关于“弹性圆柱薄壳的一般稳定性”问题》一文,在《力学学报》上发表。

1962年至1964年,他先后任力学研究所12室结构组组长、副研究员,承担国防部五院的协作任务,研究圆柱薄壳的稳定性。1962年,建立了纸壳试验研究题目,后因人员变动,工作又被中断,实验室又被拆散。

1964年底到1965年,他主动申请去山西参加农村“四清”运动。1965年底回到北京后不久,“文化大革命”就开始了,他又被调到力学研究所怀柔分部,任203室副研究员,担任低空导弹强度试验和研究工作的顾问。该室以后又归为国防科委第五研究设计院511所。由于运动的冲击与当时对科研工作的“瞎指挥”,实际上各项研究工作基本停顿。程世祜由于无法继续科研工作,心情十分焦虑不安,又受到当时极左思潮的种种冲击及步步紧逼,甚至对他施加人身侮辱,使得一心为了报效祖国排除万难回归本土的爱国科学家程世祜无法忍受这种种诬蔑和冤屈,终于在1968年10月23日含冤自尽身亡,享年50岁。程世祜的去世,使我们失去了一位优秀的力学专家,乃是我们的国家、中国人民和中国国防科技尖端事业的重大损失。

程世祜 - 内压圆柱壳

程世祜主要从事弹性力学、应用力学方面的研究,尤其在壳体力学方面有较深的造诣。多年来,结合导弹与卫星的结构设计任务,他对各种形式的壳体,如开口壳、锥壳、加筋壳等都做过深入的理论与实验研究。他所提出的关于柱壳与锥壳的比较问题;边界效应问题;壳体的非线性问题,如弹塑性、蠕变、幅射热应力等课题,在当时都是崭新的力学前沿课题,直至今日,仍是十分重要的基本理论研究课题。

早在1958年以前,他就注意到内压力对承受不同外力的飞行器结构稳定性的影响问题,搜集了不少资料。他注意到内压圆柱壳可能提高壳体屈曲临界载荷,从而产生用内压充气代替复杂加筋结构的设想,以便达到使飞行器重量轻、强度高的目的。他大胆地提出了这一想法,得到了国防使用部门和钱学森所长的肯定。1959年4月,他接受任务,要从理论和实验两方面加以研究。当时,实验工作很困难,完全是白手起家。程世祜亲自动手设计作轴压用的试验架。没有加压设备,就用普通钢环加千斤顶。金属薄壳材料紧缺,就用塑料代替。他所在的工作小组只有5人,除他之外全是年轻人,理论基础差,工作生疏,程世祜每天去实验室,从如何用锉使锯为起点,一边教他们,一边干工作。此外,在理论上也碰到了困难:计算中发现,应用冯?卡门及钱学森的大挠度理论不能完全解决有内压的屈曲问题,计算变得非常繁琐复杂。年青人于是产生厌烦情绪,不想干了,程世祜又把计算工作接过来,带着大家日夜苦干。

1960年6月,内压壳的研究正在紧张进行之中,此时开始了以超声波为中心的“技术革新技术革命运动”,根据上面的命令,要以壳体的超声波试验作为重点,他不得不用壳做试验,结果证明超声波对壳体强度没有好处只有坏处,气流对壳体产生颤振,降低了强度。这件事从反面启发了他进一步考虑振动的影响,写出了《载波射流对壳体稳定影响》的报告。

内压圆柱壳的研究完成了三方面的课题,即(1)受轴向压力及内压力联合作用下,圆柱壳的稳定问题;(2)纯弯曲与内压力联合作用下,圆柱壳的稳定问题;(3)扭转与内压力联合作用下圆柱壳的稳定问题。这一工作受到国防部门和钱学森所长的肯定,认为“这一研究工作对实际设计有指导意义,在学科理论上也提出了新的看法和方向,研究报告采取了老老实实,做多少说多少的态度,对前人的工作有分析有批判,是一个质量较好的研究成果。”

程世祜 - 科学实事

程世祜一生坎坷,努力奋斗,有强烈的爱国心和正义感。在办理回国手续时,他受到美国政府的百般刁难:冻结了他在银行的全部存款;继之又不准他带资料回国。为此他找美国法院打官司,但毫无结果。最后他毅然牺牲了全部存款,经其导师帮助解决归途旅费,才回到了祖国。他真心希望能以自己所学的知识为祖国作出贡献,常常说:“我从小是吃人民的饭学得知识的(他一直是公费上学),不给国家作贡献是不成的。”“如果为享受,就不回国了。”

他为人正派耿直,诚恳待人。对待科学,他实事求是,做多少,说多少,没有半点虚伪。1958年“大跃进”时,全国各地大放“卫星”,中国科学院也决定研制运载火箭和卫星,并计划在国庆10周年时发射“献礼”。根据当时的实际情况,尤其是中国科学院在国家总体布局中的任务与实力,在一无理论基础,二无任何技术后备的情况下,要在极短的时期内做到让火箭上天是不可能的,程世祜坚决反对当时的浮夸风,反对不懂装懂、瞎出主意的领导作风,并且抵制无休无止的“务虚会”,他主张首先要扎扎实实地打好基础,并且亲自给火箭总体设计部结构室的刚从学校调来的学生讲授飞行器结构力学基本理论。在内压圆柱壳稳定问题的研究工作中,他没有求出下限临界载荷这个关键性的数值。他在报告中毫不隐瞒,老实承认。有人建议可以在5个参数中任选两个进行推算,他认为这是耍滑头。他说:“科学不能躲过难关,提出问题没有解决,就是要下一步想办法解决。”

在科研工作中,不论什么事,凡交给程世祜的任务,他不做则已,只要做了,总力求做好它。他特别强调要勤俭办科学,而反对那种在问题还没有找准时就铺摊子大抓设备,贪大贪洋的做法,他说:“我们国家还很穷,现有设备已经够好了,主要是怎样充分利用。”对设备,他的原则是越简单省钱越好,并且自己身体力行地努力做到这一点。例如,在作内压壳时,他要求试件尽量做得小一些,这样设备也就可以相应地小一些。在壳体实验中要耗费许多价格昂贵的紫铜片,他便创造性地采用在国产道林纸外涂上树脂胶作试验,取得了很好的效果,还写出了“纸壳试验研究”的总结。1959年,为了要向国庆献礼,有的青年人为早日交成果,把极不易得到的十几个薄壳材料在两天内全部压完,而没有记录实验现象和过程,只是照了个像,程世祜得知后发火了,他对浪费的材料可惜极了,认为把材料糟塌了是最心痛的事。

在1960年的技术革新、技术革命运动中,群众和室领导要程世祜以“超声波增加壳体强度”为课题做“献礼”,他不赞成这种毫无科学根据的做法,迟迟不动。后来实在逼不过了,他只好同意先用压桿试,于是有的青年人给他贴了大字报,说他“抗拒运动,不用筒子用压桿”,程世祜说:“我不能拿着国家的资财做游戏!”

程世祜很重视实验工作,他对实验精度、实验记录和观察,要求十分严格,他认为实验就是理论工作的一部分,因为物理现象是理论工作的依据,而搞清物理现象则要通过实验。他很强调研究人员要亲自动手做试验。他对青年说:“作圆柱薄壳试件,要求不存在初始缺陷,不受敲打、切割等,以免造成预应力影响,这在工厂是很难办到的,只有自己动手,才能搞好。”曾经有些青年轻视实验,不爱干这个工作,他很生气地反驳,并举了很多伟大科学家都是实验物理学家的例子来说明。他把实验分为两种不同意义的具体概念:一是试验,是在没有摸清规律以前,通过试验观察现象发现问题,进行开路和探索,它本身就是理论工作的一部分。另一是实验,是在已经形成一些看法和假设以后,通过实验来重复证实假设的正确性,这里,很大程度是决定于实验技术。两种不同目的的实验应该分清。程世祜常教育青年:“在你没有认清现象前,不要已经在脑子里产生些主观想法,不然常常容易用实验结果去勉强凑合自己的想法,对实验现象和数据就常容易各取所需,这不是科学的态度。”

他还极其重视文献资料,并强调读书、看资料要有分析、有批判。他不象一般人那样,任务来了先定计划,而是先钻图书馆。他认为只有掌握了已有水平和情况,才能确定研究方案。对别人的成果他是尊重的,如《内压圆柱壳稳定问题》报告的第二部分,对纯弯曲及内压下圆柱壳屈曲应力的临界力,他在总结现有文献的基础上,提出利用前人成果(应用1.3倍轴向内压的临界力)而不必再作工作。这一建议是很有意义的。同时,他也能提出自己的看法,如对弗留格提出内压力对薄壳屈曲应力没有多大影响的结论,他通过做实验和计算后指出弗留格的这一结论是不正确的。

程世祜看文献有自己的一套方法,每天一定要去图书馆一次,哪怕半小时也好,把新书浏览一下。他说这叫掌握动态和行情,知道有些什么人在搞哪些方面的工作,有了印象,一旦用着就可以马上找来看、精读。他主张看书结合任务需要,选几段读,反对生吞活剥,他说看书主要是要特别注意提出的概念和条件,不要死抠数学公式。

程世祜热爱祖国,满怀报效人民之深情,尽心竭力地工作。他耿直坦诚,从不说虚话、假话,是位不可多得的会动手、懂技术的固体力学专家。

程世祜 - 主要论著

1 程世祜.梁在集中载荷下的局部应力分析问题.博士论文,芝加哥:伊利诺伊理工学院,1955.
2 程世祜.内压圆柱壳稳定问题.中国科学院力学研究所内部报告,1960.
3 程世祜.关于“弹性圆柱薄壳的一般稳定性”问题.力学学报,1962,5(2):127—280.
4 程世祜.圆柱薄壳稳定性的纸壳试验研究.中国科学院力学研究所内部报告,1962.

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