张福范

全国材料力学课程教学指导组原组长

张福范，1918年3月15日出生于江苏省吴江县，1941年毕业于浙江大学并留校任教。1945年考取公费留学美国，1948年获斯坦福大学硕士学位，并取得工程师资格。他谢绝了国外的聘请，于1948年底回到培育他的浙江大学工作。1951年任燕京大学副教授。自1952年起直到逝世，他一直任教于清华大学，先后任副教授、教授。1959至1966年期间，他担任清华大学材料力学教研室主任。1980至1989年，他还连续两届被国家教育委员会聘任为全国材料力学课程教学指导组组长。1989年因患癌症于12月16日逝世。

人物经历

1918年3月15日　生于江苏省吴江县。1941年　毕业于浙江大学土木系，获工学士学位后，留校任教。

1946－1948年　美国斯坦福大学学习，1948年获硕士学位，并取得工程师资格。

1948—1951年　任浙江大学副教授。

1951—1952年　任燕京大学副教授。

1952—1989年　先后任清华大学副教授、教授，1959至1966年任清华大学材料力学教研室主任。

1980—1989年　任国家教委材料力学课程教学指导组组长。

1989年12月16日　逝世于北京。

主讲课程

材料力学，弹性薄板，复合材料。

主要贡献

早在50年代，张福范便参加了主编中华人民共和国建国以来的第一部材料力学教科书的工作，于1958年由高等教育出版社出版了《材料力学》一书。

1980年，他担任全国材料力学课程教学指导组组长之后，大力倡导材料力学课程改革。1981年至1982年，他先后发表了两篇关于材料力学课程中“能量法”教学内容改革的论文与示范样张，为不少院校的材料力学教师所采用。

1985年，他根据科学技术的进步和材料力学发展的历史，提出了材料力学内容更新的设想，并组织若干新内容的试讲。他在很多场合都提出：要使材料力学课程具有新意，最重要的是提高师资队伍的素质，这就要求教师不仅能做教学工作，而且能做科学研究工作。要用科学研究和教学研究的成果丰富和充实教学内容，改变统编教材的“老面孔”。

自1985年起，历时3年，他被北京市高教局任命为北京市材料力学课程评估组组长，主持从制订课程评估标准到现场评估的全过程，推动了北京市各高等院校材料力学课程的建设与改革，取得了很好的效果，获得了市优秀教学成果奖。

1980至1989年，在他连续两届任国家教委全国材料力学课程教学指导组组长期间，主持制订了“全国高等工科院校材料力学课程教学大纲与基本要求”，领导审定了《材料力学》教材。他倡导教学内容与教学方法的改革与更新，甚至在他病重期间，仍然关心着材料力学实验课的改革。1989年11月，他对筹备全国材料力学实验改革研讨会的同志说：“实验课的改革一是要改变现状，增加启发性；二是要联系实际，但又不能太深、太难。在他和课程教学指导组的倡导下，全国材料力学课程改革积极开展起来，取得了不少成果。1989年，全国有10多所院校的材料力学课程获得省市级和国家级教学成果优秀奖。

张福范对弹性薄板理论的贡献主要有以下几方面：固定边矩形板的弯曲从本世纪初开始，这一问题就引起国际上许多学者的重视。作为一个边值问题，固定边矩形板的弯曲可归结为在周边上给定了一阶偏导数值，而寻求满足双调和方程的解。这个难题曾是很多力学家和数学家研究的课题。直到1938年，世界著名的材料力学大师铁木辛柯教授才提出限于垂直板面载荷作用下各向同性板的解。

张福范采用双重三角级数与力法相结合的方法，从1955年开始，先后得到以下几种固定边矩形板的解答：（1）垂直板面载荷作用下的正交各向异性板；（2）垂直板面载荷作用下的弹性地基上的板；（3）垂直板面载荷与板面内张力共同作用的固定边矩形板，并且应用这一方法求解了一系列固定边矩形板的平衡、稳定和振动问题。所得的结果表明，这是求解固定边矩形板的十分简洁的途径。若令上述第二种情形下弹性地基模量趋于零，或令第三种情形下面内张力趋于零，便得到铁木辛柯早年得到的解答。这表明，铁木辛柯的解答是更一般化情形下的一种特殊情形。

悬臂矩形板的弯曲　悬臂矩形板的一边固定，其余三边自由，并有两个自由角点。要寻求满足微分方程及所有的边界条件（包括角点条件）的精确解，被认为是薄板弯曲理论中的一个难题。前人所作的工作，大都采用差分法和能量法，所得到的是近似解。张福范引入广义简支边的概念，在Levy解的基础上，应用叠加法，解决了若干悬臂矩形板问题，包括：集中力作用于与固定边平行的自由边中点引起的对称弯曲；集中力不作用于自由边中点引起的非对称弯曲；均布载荷作用下悬臂矩形板的弯曲；不连续载荷作用下的悬臂矩形板的弯曲，以及两相邻边固定的悬臂矩形板的弯曲等等。此外，还包括用薄板理论解扭转问题。所得到的解答满足板的微分方程和全部边界条件，因而是基于克里奇霍夫薄板理论的精确解。

承重预制墙板的应力分析　这是50年代末期的一项工程研究课题。承重预制墙板是边框加固的矩形板，载荷通过边框加在板的边界上。在弹性力学平面问题中，这也是一个较难的问题。张福范以满足板的双调和方程为基础，对整个承重墙板系统运用最小变形能原理，使墙板与边框相联结的各点满足位移相一致的条件，从而求得问题的解答，为预制墙板的应力分析提供了一个有效的方法。

张福范致力于弹性薄板理论研究达40年，即使在“文化大革命”中也从未中断过。他的研究成果，一方面使得前人难以处理的难题得到求解，或是使一些虽然有解，但解法十分烦琐的问题的求解变得简单明了和更为精确；另一方面，对于支承和载荷具有奇异性的一些难题，通过他的工作，也得到了解析解。他的学术专著《弹性薄板》由科学出版社先后于1963年和1984年出版了第一版和第二版。他的研究成果曾被《中国大百科全书·力学》卷以及其他学术刊物所引证。国内的同行专家认为他的研究成果具有很高的学术水平和重要的理论与实用价值。

80年代初，为了分析光弹性贴片实验中出现的某些问题，张福范研究了不同材料粘贴在一起时，它们之间的力的传递问题。进而，在国家自然科学基金会的资助下，致力于复合材料层间应力的研究。层间应力是复合材料力学研究领域中的重要课题之一。张福范在研究中采用三角级数来描述层间应力，用级数求和以及巧妙的叠加法得到了若干情形下复合材料层间应力的解，包括：（1）单盖板和双盖板叠层复合材料杆的层间应力；（2）工程中几种胶合接头的层间应力；（3）叠复合材料梁的层间应力；（4）叠层复合材料杆与接头的层间温度应力等等，并且考察了胶层对层间应力的影响。

由于用正弦级数和余弦级数这两个函数系表达层间剪应力和层间正应力，而且在分析过程中未作任何忽略；同时，又因为所涉及的级数都可以求和，故所得到的层间应力解都是精确解。这些解答，不仅计算了复合材料板条内垂直于板条长度方向的正应力分量，而且还给出了层间应力分量沿胶层厚度的变化，揭示了某些复合材料产生层间开裂的原因，从而使长期以来关于这个问题的某些误解得以纠正。

在短短的几年中，他参加过3次复合材料力学国际会议；在国内外学术刊物上共发表了10余篇论文，受到国内外复合材料力学界的重视。1992年，高等教育出版社出版了他在这方面的学术专著《复合材料层间应力》一书。

主要论著

1　张福范．弹性地基上的固定边矩形板．力学学报，1958，2（1）．

2　张福范．弹性薄板．第2版．北京：科学出版社，1984．

3　张福范．复合材料层间应力．北京：高等教育出版社，1992．

获奖记录

1989年获清华大学基础理论研究奖。

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