船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)和俄羅斯的發(fā)展概況對(duì)比研究*

張大朋，嚴(yán) 謹(jǐn)，趙鈺楨

（廣東海洋大學(xué)船舶與海運(yùn)學(xué)院，廣東 湛江 524088）

0 引言

船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門非常重要的涉海課程，對(duì)于船舶與海洋工程專業(yè)的學(xué)生來說，該課程也是必修課程。繼往開來，在向海圖強(qiáng)的今天，搞清楚船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的前世今生有著十分重要的意義。研究方法主要采用追根溯源法，查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的專家所發(fā)表的論文，在論文中逐漸梳理船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)和俄羅斯的發(fā)展脈絡(luò)。通過對(duì)比船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中俄兩國(guó)的發(fā)展情況，進(jìn)而結(jié)合當(dāng)今世界形勢(shì)及工程訴求，形成船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的今后發(fā)展的明確方向。

總體上來說，20世紀(jì)初，創(chuàng)建人布勃諾夫在俄羅斯圣彼得堡國(guó)立理工大學(xué)向眾人傳授所有高校從未開設(shè)過的課程——船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)[1]。在經(jīng)過布勃諾夫不斷的苦心研究與長(zhǎng)期的實(shí)踐，專著《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》Ⅰ、Ⅱ卷先后在1912年與1914年問世，自此，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)這一門新型學(xué)科正式成立。其提供了一種新的計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，為后人開辟了研究船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的新路徑。在20世紀(jì)50年代，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)又傳入中國(guó)。這之后，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)經(jīng)歷了3個(gè)階段——20世紀(jì)50年代初至60年代初的廣泛傳播、20世紀(jì)60年代初至70年代末的逐步發(fā)展、20世紀(jì)70年代后期至21世紀(jì)初的持續(xù)繁榮。近一個(gè)世紀(jì)以來，我國(guó)學(xué)者辛勤耕耘，集腋成裘，不斷地對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行琢磨，現(xiàn)已取得令人嘆為觀止的成果，其中部分領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平[2]。

1 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在俄羅斯的創(chuàng)建與完善

1.1 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在俄羅斯的創(chuàng)建

船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的創(chuàng)建人布勃諾夫從高校畢業(yè)后即從事船舶建造。1894年，他又進(jìn)入造船工程系進(jìn)行深造（當(dāng)時(shí)屬研究生）。畢業(yè)后，選擇留校任教，直至去世。執(zhí)教期間，布勃諾夫開設(shè)新課，同時(shí)跟隨名師攻讀數(shù)門高水平的數(shù)學(xué)與力學(xué)的課程，接受了優(yōu)質(zhì)的教育，提高了自己的數(shù)學(xué)造詣與力學(xué)水平，為之后創(chuàng)建船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

布勃諾夫還參與了軍艦的設(shè)計(jì)，并多次出版與軍艦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的講義[4]。在軍艦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，創(chuàng)建了系統(tǒng)的計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法。隨后，基于此計(jì)算方法設(shè)計(jì)出的“塞瓦斯托波爾”型軍艦成功建造，充分證明了布勃諾夫的方法可行、有效。在1900—1914年間，一直參加俄羅斯船模試驗(yàn)水池的工作。在1902年，布勃諾夫發(fā)表著名文章《船殼板在水壓下的應(yīng)力》，解決了當(dāng)時(shí)船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題，即計(jì)算“柔性板”計(jì)及中面力的應(yīng)力問題。1904年，布勃諾夫開始在結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室任教并于1906年出版《彈性理論與結(jié)構(gòu)力學(xué)》，講義除了包括一些力學(xué)的基本問題以外，還記載了計(jì)算船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的相關(guān)內(nèi)容。

1909年，布勃諾夫?qū)?shí)踐經(jīng)驗(yàn)上升成科學(xué)理論，正式開設(shè)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)這一門新課程[5]。這在當(dāng)時(shí)所有高校中是前所未有的。同年，布勃諾夫又作補(bǔ)充，出版講義《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)補(bǔ)充教程》。追尋布勃諾夫的一生，可以窺見船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的創(chuàng)建歷程。探究布勃諾夫的生平對(duì)了解船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的創(chuàng)建史具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。1912年與1914年，布勃諾夫又先后出版著名專著《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》Ⅰ、Ⅱ卷，它的出版標(biāo)志了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)新學(xué)科的正式創(chuàng)立。布勃諾夫在書中明確界定了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科任務(wù)，指明了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的整體框架與具體包括的內(nèi)容。布勃諾夫在余下一生中繼續(xù)保持孜孜不倦的研究，提出了求解齊次邊界條件的彈性力學(xué)的問題的近似方法，還計(jì)算了潛艇耐壓殼體。然而，1914年爆發(fā)第一次世界戰(zhàn)爭(zhēng)，《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》Ⅲ卷的編著也因此受到影響。布勃諾夫創(chuàng)建了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)，為世界船舶結(jié)構(gòu)科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但好景不長(zhǎng)，布勃諾夫英年早逝，于1919年3月辭別人世，年僅47歲。

1.2 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在俄羅斯的完善

布勃諾夫逝世前，曾出版、發(fā)表了幾篇與船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)的講義與補(bǔ)充教程，被業(yè)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為是未能順利出版法《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》Ⅲ卷的主題內(nèi)容。布勃諾夫一生勤懇鉆研，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)，還注重培養(yǎng)學(xué)科人才，使這一學(xué)科能夠繼續(xù)發(fā)展。其中他的學(xué)生帕普科維奇、希曼斯基等人繼承了他的衣缽，并在他的研究成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)開展相關(guān)研究，做出了頗有成效的工作。

帕普科維奇于1887年出生。在高校學(xué)院學(xué)習(xí)造船系，師從布勃諾夫，學(xué)習(xí)了所有船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的課程并進(jìn)行了深入鉆研[6-7]。畢業(yè)后，帕普科維奇曾在造船廠參與設(shè)計(jì)船舶以服務(wù)俄羅斯海軍事業(yè)。帕普科維奇也參加了塞瓦斯托波爾型軍艦的建造。隨后在1916年，帕普斯維奇回到彼得堡工業(yè)學(xué)院任教，并在1918年開始向?qū)W生講授船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)等3門課程。1920年，帕普科維奇又擔(dān)任海軍學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室主任。隨后，又先后擔(dān)任列寧格勒造船學(xué)院船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室主任與教授并被評(píng)為蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士。除此之外，帕普斯維奇并不僅僅教學(xué)，更對(duì)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)做了更深層地研究，陸續(xù)出版了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)專著。帕普科維奇在理論創(chuàng)新方面發(fā)揮了自己高超的學(xué)術(shù)水平，他于1941年出版了《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》第Ⅱ部，1945年出版編著的《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》第一部卷1，1947年出版編著了《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》第一部卷2。這3本力學(xué)專著集船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論之大成，每一本專著都印刷800～1 000頁(yè)，系統(tǒng)描述了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本內(nèi)容，知識(shí)面廣泛，理論精辟，總結(jié)到位。帕普科維奇總結(jié)了理論之后，又投入到船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的專門問題當(dāng)中（即工程應(yīng)用）。他發(fā)表了130篇左右的論文，闡述了自己對(duì)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)專門問題的研究成果。不幸的是，帕普斯維奇還未寫出相關(guān)方面的論文就撒手人寰。后來，他的學(xué)生將他生前的研究成果整理成數(shù)篇論文，并編輯成了論文集出版。帕普斯維奇是著名的力學(xué)家，一生致力于研究船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)，推動(dòng)了學(xué)科的前進(jìn)發(fā)展，促進(jìn)了船舶新興前沿科學(xué)的進(jìn)步，為人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步做出巨大貢獻(xiàn)。

1.3 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在俄羅斯的興盛

希曼斯基于1883年出生，畢業(yè)于海軍工程學(xué)校。他與布勃諾夫、帕普斯維奇一樣，畢業(yè)之后從于船舶建造事業(yè)。之后，又進(jìn)入海軍學(xué)院繼續(xù)深造并于1910年順利畢業(yè)。他在造船廠從事軍艦的建造，曾參與建造塞瓦斯托波爾型軍艦的工作。從1910年開始，又先后在海軍工程學(xué)院、海軍學(xué)院、列寧格勒造船學(xué)院任教，還于船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室中工作。

希曼斯基對(duì)帕普斯維奇生前未能完整總結(jié)的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的工程應(yīng)用進(jìn)行全面、系統(tǒng)地闡述，他對(duì)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的貢獻(xiàn)一樣不容小覷[10-12]。希曼斯基曾參編數(shù)本船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)教材，于1916年與他人合作出版《造船工程師手冊(cè)》；于1932年出版《甲板炮裝置下加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計(jì)算》；1934年出版《板的彎曲》；1934年出版《造船手冊(cè)》（卷2,3——船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)）；1946年出版《入塢及下水的船體強(qiáng)度計(jì)算》；1948年出版《潛艇結(jié)構(gòu)力學(xué)》；1949年出版《船舶結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算》；1957年出版《滑行艇強(qiáng)度計(jì)算》；又于1958—1960年間出版《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)手冊(cè)》卷1、卷2、卷3。希曼斯基一生中研究廣泛，從有特殊性能與用途的艦船強(qiáng)度計(jì)算（如潛艇、滑行艇），到船舶設(shè)計(jì)與建造過程中的專門強(qiáng)度問題（如甲板炮裝置下的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、入塢、下水等）。希曼斯基解題方式獨(dú)具一格，他并不喜歡將問題復(fù)雜化，而是盡可能使用簡(jiǎn)單易懂的數(shù)學(xué)知識(shí)，這使研究出的計(jì)算方法能便利地應(yīng)用于實(shí)際的船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。正是因?yàn)橄Ｂ够奶匦?，使他能夠不局限于前人的研究，相反，他基于已被?chuàng)建的理論基礎(chǔ)，創(chuàng)新地開拓出船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)新領(lǐng)域——從船舶結(jié)構(gòu)靜力學(xué)拓展到船舶結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算。

希曼斯基的科研工作得到學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可，他所出版的《船舶結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算》獲得斯大林獎(jiǎng)金一等獎(jiǎng)（當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的國(guó)家獎(jiǎng)）。后來，希曼斯基又從書中提煉出計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法與公式，整合后以《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)手冊(cè)》為名出版。這使船舶設(shè)計(jì)與建造工作人員方便查閱，書內(nèi)簡(jiǎn)單易懂的內(nèi)容受到廣泛好評(píng)，大大減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。自此，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在俄羅斯蓬勃發(fā)展。

2 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)的發(fā)展與繁榮

船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，早在20世紀(jì)50年代已傳播入中國(guó)。自傳入以來，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)的發(fā)展可分為3個(gè)主要階段：20世紀(jì)50年代初至60年代初的廣泛傳播；60年代初至70年代后期的逐步發(fā)展；70年代后期至21世紀(jì)初的持續(xù)繁榮[13]。

2.1 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)的傳入

20世紀(jì)50年代初，中國(guó)的高等院校在造船專業(yè)開設(shè)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)新學(xué)科[14]。船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)正式開始傳入中國(guó)。在高校，中國(guó)開設(shè)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室，聘請(qǐng)?zhí)K聯(lián)相關(guān)專家指導(dǎo)。初期，中國(guó)翻譯并印刷了許多蘇方出版的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)專著，有巴布柯維契的《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》《彈性力學(xué)》《船舶強(qiáng)度文集》《船舶振動(dòng)文集》；以及本文提到的布勃諾夫的《板理論文集》、希曼斯基的《板的彎曲》《潛艇結(jié)構(gòu)力學(xué)》《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)手冊(cè)》等。除此之外，中國(guó)高校開設(shè)學(xué)科，集中組織培養(yǎng)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)中國(guó)人才。首先開設(shè)“艦船結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的是1951年大連海軍學(xué)校（海軍工程大學(xué)前身）造船系。這之后，軍事工程學(xué)院、大連工學(xué)院、上海交通大學(xué)也先后開設(shè)本門課程，不同的是，每所高校所采用的教材有些許不同。不過，統(tǒng)一都聘請(qǐng)?zhí)K聯(lián)專家并翻譯蘇聯(lián)出版專著進(jìn)行教學(xué)。

1953年，中國(guó)船舶建造人員通過從蘇方引進(jìn)的轉(zhuǎn)讓艦艇技術(shù)材料消化吸收后采用了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)理論方法設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)圖紙與計(jì)算書，深入掌握了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論并進(jìn)行了初步地工程應(yīng)用。20世紀(jì)50年代中后期，為培養(yǎng)更專業(yè)的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)人才，國(guó)家選派優(yōu)秀大學(xué)畢業(yè)生去蘇聯(lián)深造學(xué)習(xí)，著名的有羅培林等人?；貒?guó)后，他們都為中國(guó)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展做出顯著貢獻(xiàn)[15]。

在傳入（20世紀(jì)50年代初至60年代初）期間，中國(guó)已編著過幾本船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的教材。到了50年代末，中國(guó)已開始自主研究水面船舶、潛艇的結(jié)構(gòu)并做了一定的實(shí)際實(shí)驗(yàn)。除此之外，海軍工程大學(xué)（當(dāng)時(shí)為海軍機(jī)械學(xué)校）還應(yīng)用船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論與計(jì)算方法設(shè)計(jì)了高速護(hù)衛(wèi)艇，建造完成后交付海軍旅順基地使用。這是中國(guó)第一條應(yīng)用船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)自主設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)的船，經(jīng)考證后，這條高速護(hù)衛(wèi)艇被高度認(rèn)可，在經(jīng)過設(shè)計(jì)定型后，大量進(jìn)行生產(chǎn)建造。

在這一時(shí)期，經(jīng)過10年時(shí)間的不懈地努力，中國(guó)終于掌握了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論內(nèi)容與計(jì)算方法，并順利將相關(guān)理論與方法應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造過程當(dāng)中。同時(shí)，中國(guó)培養(yǎng)出一群熟練掌握了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的專業(yè)青年學(xué)者。

2.2 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)的發(fā)展

在這一階段，中國(guó)開始逐漸擴(kuò)大船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)科研工作的開展[16]。1961年，無錫當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了船舶科學(xué)大型試驗(yàn)基地。1962年，船舶專業(yè)組成立，審議“全國(guó)船舶科學(xué)技術(shù)發(fā)展十年規(guī)劃”。規(guī)劃推動(dòng)了船舶科學(xué)大型試驗(yàn)基地的建立。在進(jìn)行探討船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)工作之后，我國(guó)的研究有了一定的突破，解決了當(dāng)時(shí)許多設(shè)計(jì)與建造方面上的技術(shù)問題。在1965年交付使用的“東風(fēng)號(hào)”遠(yuǎn)洋貨船，是新中國(guó)成立以來第一艘由中國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的遠(yuǎn)洋船，建成后曾對(duì)船體多方面進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量；1977年，中國(guó)第一次進(jìn)行了中型潛艇深潛試驗(yàn)并取得成功。這些充分體現(xiàn)了中國(guó)掌握的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)理論水平。

實(shí)際上，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在1966年至1976年的文化大革命時(shí)期受到了一定的沖擊。但是，軍用艦船是海上國(guó)防的基礎(chǔ)，而且船舶又是當(dāng)時(shí)海上外貿(mào)運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，在中?guó)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)者的堅(jiān)持努力下，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在當(dāng)時(shí)還是有一定的發(fā)展，不過速度較慢，進(jìn)展較小。

20世紀(jì)70年代，中國(guó)學(xué)者又掌握了有限元方法，應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等計(jì)算，有力推動(dòng)了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

2.3 船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)的繁榮

1978年11 月，第十一屆三中全會(huì)決定將全國(guó)工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)上來，這大大鼓勵(lì)了中國(guó)船舶科研人員，船舶行業(yè)得以快速發(fā)展并走向繁榮[17]。1979年，我國(guó)成立了“船舶力學(xué)”等其他專業(yè)的學(xué)術(shù)委員會(huì)。專業(yè)委員會(huì)下又分設(shè)幾個(gè)專業(yè)學(xué)組，如“船舶波浪載荷及其動(dòng)力響應(yīng)”“船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)”等。每?jī)赡辏鲗W(xué)組之間還會(huì)召開一次學(xué)術(shù)討論會(huì)，促進(jìn)我國(guó)船舶科技水平的發(fā)展。在船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)的強(qiáng)力支持下，各組還會(huì)出版會(huì)議論文集，這在當(dāng)時(shí)是十分少見的。

考慮到教學(xué)發(fā)展與科研的進(jìn)步，在20世紀(jì)80年代，幾所高校又合作出版了一套跟上當(dāng)時(shí)教育水平的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的新教材，供學(xué)生們學(xué)習(xí)、使用。1981年，中國(guó)高校開始培養(yǎng)博士生，而船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)恰巧是當(dāng)時(shí)準(zhǔn)授予博士學(xué)位的學(xué)科之一，這充分體現(xiàn)了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要性。直到現(xiàn)在，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)依舊是各大高校船舶專業(yè)的核心課程之一。

20世紀(jì)70年代末，我國(guó)又派出大批中國(guó)優(yōu)秀畢業(yè)生到國(guó)外攻讀船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)專業(yè)學(xué)位。如突出的吳有生先生，在學(xué)位論文中建立了三維水彈性力學(xué)理論[18]?；貒?guó)后，他又帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)科研人員開展相關(guān)研究，為我國(guó)水彈性力學(xué)領(lǐng)域做出了巨大貢獻(xiàn)。

改革開放不僅解放了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)，還開啟了科研人員學(xué)術(shù)交流的大門。我國(guó)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)科研人員在國(guó)際上積極活動(dòng)，且中國(guó)在船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)理論水平與應(yīng)用的提高使得我國(guó)在ISSC組織（船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)理論和應(yīng)用的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)組織）上愈來愈有影響力。1988年，我國(guó)徐秉漢[19-20]、吳有生分別當(dāng)選當(dāng)屆ISSC的常務(wù)委員會(huì)主席、秘書長(zhǎng)。中國(guó)也成功在江蘇無錫舉行第11屆ISSC大會(huì)。1991年，我國(guó)首次舉辦國(guó)際性船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)，許多國(guó)外船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)專家出席參加。十年后，我國(guó)又在上海成功舉行了船舶實(shí)用設(shè)計(jì)大會(huì)。通過與國(guó)際上掌握船舶行業(yè)高超技術(shù)的人員相互交流，我國(guó)得以取長(zhǎng)補(bǔ)短，自我發(fā)展，成功使我國(guó)的船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)水平走在世界前列。

3 有限元在中國(guó)實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用

船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)作為海洋工程專業(yè)的核心學(xué)科，在培養(yǎng)涉海專業(yè)相關(guān)人才時(shí)是不可或缺的。但學(xué)生在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)無法理解知識(shí)的問題。有限元軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用有效地解決了這個(gè)問題[21-26]。

3.1 現(xiàn)實(shí)意義

船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)是海洋工程專業(yè)的核心學(xué)科之一。但是在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，由于學(xué)科困難、教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等原因，大部分學(xué)生仍存在無法理解與掌握的問題。而由于經(jīng)濟(jì)條件、課時(shí)少的限制，學(xué)生無法每節(jié)課到力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)。作為海洋工程的一門工科，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)人才培養(yǎng)又有著大量的需求。在這種現(xiàn)實(shí)背景下，有限元在實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。

早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)科研人員已掌握了有限元的方法并應(yīng)用到實(shí)際中。隨著船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)困難問題的出現(xiàn)，有限元軟件被應(yīng)用到課堂教學(xué)的過程中去。通過計(jì)算機(jī)的復(fù)雜運(yùn)算，學(xué)生可以省去公式推導(dǎo)、分析變形的過程，直接在電腦屏幕上看到圖片、表格等形式的分析結(jié)果，將抽象的內(nèi)容與力學(xué)概念具體化，便于學(xué)生理解與學(xué)習(xí)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)。學(xué)生掌握了有限元軟件的分析過程，也能為以后學(xué)習(xí)ANSYS、ABAQUS等有限元分析軟件打下基礎(chǔ)[27-30]。

3.2 實(shí)際應(yīng)用

有限元在課堂的使用，還需要借助任課教師的介紹與引導(dǎo)。任課教師可以在實(shí)際課堂教學(xué)時(shí)，對(duì)有限元軟件進(jìn)行一定的介紹與演示，令學(xué)生認(rèn)識(shí)、了解有限元的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的教學(xué)中，學(xué)生會(huì)無法避免地遇到難理解的原理、理論與公式等內(nèi)容。教師可以利用有限元，在課堂上將相關(guān)知識(shí)在學(xué)生面前演示一遍，引導(dǎo)學(xué)生們深入學(xué)習(xí)與掌握。通過簡(jiǎn)單的數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)建模，學(xué)生能夠更容易理解船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容知識(shí)。

在課堂上，學(xué)生跟著任課教師學(xué)習(xí)了一遍有限元軟件的操作方法。課后，仍可以根據(jù)記憶與自己的理解，再次利用有限元軟件進(jìn)行演示，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)與掌握。學(xué)生在學(xué)習(xí)的初期，可以從簡(jiǎn)單的問題入手，如梁結(jié)構(gòu)的彎曲、變形問題，先熟悉有限元軟件的使用流程，增加熟悉度，再拓展、擴(kuò)大使用。

4 結(jié)束語

本文通過介紹船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在中國(guó)、俄羅斯不同的發(fā)展史，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的起源、發(fā)展、傳播、繁榮等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。從而形成了船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)近現(xiàn)代發(fā)展的清晰脈絡(luò)，本研究結(jié)果說明，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的最初發(fā)展主要是集中在前蘇聯(lián)，在傳入我國(guó)后，經(jīng)過建國(guó)初期及改革開放兩個(gè)階段的集中發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)在我國(guó)逐漸發(fā)展成一門主流學(xué)科。同時(shí)，由于在新時(shí)代背景下，隨著計(jì)算機(jī)科技的進(jìn)步，許多領(lǐng)域都利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，減輕工作負(fù)擔(dān)。因此，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)與有限元分析通過相關(guān)有限元仿真軟件為媒介可以得到更好地應(yīng)用于發(fā)展。