陈百屏

生平简介

陈百屏， 1913年4月18日出生于安徽省庐江县葛庙乡一个农民家庭。从少年时起，他就怀抱科学救国的宏愿，刻苦求知，努力学习。1931年，他以优异的成绩自高中毕业考入上海交通大学电机工程系。1935年毕业，取得工学士学位。陈百屏大学毕业时，正值日本帝国主义侵占中国东三省、热河（1956年分别并入河北，辽宁两省及内蒙古自治区）之际，目睹祖国山河破碎的悲惨情景，他义愤填膺，痛感要振兴祖国，洗雪国耻，非得有发达的工业和强大的国防力量不可。出于“航空救国”的热忱，他毅然进入南京中央大学（今南京大学）机械特别研究班深造。这个研究班实际上是航空工程研究班，是为了避开日军耳目而称为机械班的，后来它发展成为中央大学航空工程系。为争取时间尽快出人才，研究班取消寒暑假，把两年的课程集中在一年半内结束，学生于1936年底毕业。在此后的10年中，陈百屏一直在中央大学航空工程系执教，承担应用力学、材料力学的教学工作，同时从事科学研究，撰写科学论文。现代著名的固体力学家、生物力学家冯元桢，空气动力学家沈申甫，当时都是中央大学航空工程系的学生，受过陈百屏的指教和熏陶。1945年，抗日战争胜利后，陈百屏考取公费留学。但为了照顾母亲和妹妹的生活，直至1947年初才去美国攻读。他先在斯坦福大学，后转至布朗大学应用数学系，在著名力学家W．普拉格（Prager）和D．C．杜拉克（Drucker）指导下深造，于1950年获得哲学博士学位。在名师指导下，陈百屏的博士论文在内容与方法上仍有他自己的特色。取得博士学位后，当时许多师友挽留他在美国工作，但陈百屏决心响应中华人民共和国的召唤，冲破重重阻力回到了祖国。1950年9月， 陈百屏回到北京，并于国庆节被邀请登上天安门观礼台观礼。他看到祖国的建设事业犹如旭日初升，前程似锦，心情十分激动。观礼后立即到大连工学院工作，任应用数学系主任，在那里他很快就与青年教师和学生打成一片，共同研究业务、进修俄语，学习政治，气氛和谐温暖，人也好象变得年轻了。在大连期间，陈百屏为改革教育体制，编订应用数学专业教育计划，制订具体课程的教学内容，为大连工学院应用数学系的创建和发展付出了心血。1952年秋，因国防建设的需要，陈百屏调入中国人民解放军军事工程学院，参加了中国人民解放军的行列。先后任学院的数学教研室、理论力学教研室、飞机结构强度教研室主任。在和许多老红军、老八路的接触中，深感他们对革命事业的忠诚，大公无私，纯朴可亲。因此，在哈尔滨的近20年中，陈百屏心情舒畅，思想进步，认识到要建设好中国，必须依靠中国共产党的领导。他不计较个人名利，服从工作需要，1960年，从基础教研室调到专业教研室，被授予上校军衔。1961年，他加入了中国共产党。1964年被选为第三届全国人民代表大会代表。此后，他积极响应党的向科学进军的号召，领导一批青年开展科学研究工作，并多次到外地研究所、工厂指导产品的设计和研制。同时，他亲自担任新课程的教学任务，亲自编写新课程教材。1970年7月以后，陈百屏在西北工业大学担任教学、科研工作，并一度担任飞机系副主任。1980年，他参加航空工业部的代表团到美国参观访问，会见了美国科学院院士B．布扬斯基（Budianstey）、著名断裂力学专家J．H．赫钦逊（Hutchenson）等许多新、老朋友，感到格外高兴。同时，又一次亲眼看到中国与发达国家在建设、科研上的差距。回国后，他带领一批学生和青年教师，先后开展结构的自对偶性质、广义应变法方面的研究。通过这些课题的研究，既取得了成果，又为中国的航空工业培养了一批硕士和博士研究生。此外，陈百屏历任中国力学学会理事，航空工业部学位委员会、科技委员会委员，《力学学报》、《应用数学与力学》、《中国大百科全书·力学》编委等职。除任第三届全国人民代表大会代表外，还先后被选为哈尔滨市和陕西省人民代表大会代表。

职业成就

开创构架结构的矩阵分析方法在本世纪初直至中叶，桁架、刚架等构架结构是桥梁、高屋建筑，乃至飞机机体等众多工程结构中最常采用的一种构造型式。如何有效地计算桁架、刚架在受到外载荷时产生的内力和变形是非常重要的问题，特别是桁架，由于它的构造和受力比较简单，更引起许多工程技术人员的兴趣，并发展出许多种分析方法，最常见的有节点法、截面法，虚位移法等。但这些方法都是以内力作为基本未知量，而且要想有效地使用这些已有的方法，就必须对每一个具体问题逐个地进行分析计算，因此，既缺乏一般性，效率也低。1947年，陈百屏提出了一种被力学家、土木结构学家赞誉为与已有解法“截然不同”的新的桁架计算法。这是陈百屏对结构力学和矩阵理论经多年潜心钻研获得的成果。其主要特点是：杆件中的内力通过结点位移来表示；依据结点的平衡条件解出结点位移，然后由位移算出内力。以上的物理内容用矩阵统一表达和处理。这种方法对杆件很多而结点数较少的桁架计算的优越性，在技术上是显而易见的，只要一次算出逆矩阵，就可以算出许多具体结果。这种方法不只是在形式上把矩阵作为联立方程式的一种缩写工具，而且利用了矩阵的实质性内容。最有意义的是，这种方法把原来需要逐个个别处理的方法，规划化为可以统一处理的格式。此后，陈百屏又把上述方法作进一步发展，用于复杂结构。他的这一研究结果，为许多西方国家出版的教科书和专题论文所引用和推崇。它不但对结构力学中的矩阵力法、矩阵位移法的发展有重大影响，而且对有限元方法的形成也起到推动作用。创立与发展广义应变法从70年代起，弹性结构分析已是一门成熟的科学，以有限元法为主体的计算方法也在国内外被普遍应用。陈百屏认为，当前有限元方法有了很大的发展，在弹性结构的分析上是求快，快是主要矛盾。但达到快之后，就需要在理论上总结提高，精益求精，否则快而不精，终究还要被淘汰。这就是说，对于弹性结构分析，不但要求快速而实用性强的计算方法，还应有统一的、掌握弹性结构根本性的精密理论和方法。这是他发展广义应变法的思想基础。广义应变法是陈百屏从60年代起，经过20年代乃至80年代的潜心钻研和不懈努力，逐步发展、定型的。在广义应变法理论中，他认为弹性体的外观虽然各有区别，例如桁架与梁，它们各不相同，但都从属于一定的普遍属性。其中很普遍的一类，为自对偶结构。这是广义应变法的研究对象。自对偶结构的状态，可以用4个广义向量来规定。其中包括广义应变向量，它的元素可以是普通的应变，也可以是位移和其他规定物体变形的量。自对偶弹性体的根本特性，是相应的矩阵方程的自对偶性质。这表现了弹性结构的客观存在的内在规律性。自对偶结构的求解，使用广义应变为基本未知量的广义应变法，也可以用广义应力法或直接刚度法。因此，可称广义应变法理论为三合一理论。陈百屏还同青年教师和研究生一起，把广义应变法应用于弹性结构的最轻解问题的研究，彻底解决了基本桁架结构的最轻解的存在、求解和特性问题。在中国科学院基金的支持下，陈百屏就广义应变法写了《弹性结构力学中的自对偶性质》、《关于弹性结构的最轻解的内部规律性》等论文，并在此基础上，编写了《应变法》丛书。他的研究工作，先后获得航空工业部和陕西省的科技成果奖。

教育事业

陈百屏一直从事高等教育事业。他认为即便是有名望的专家教授，也应承担一定的基础教学任务。他经常向大家介绍他的导师、举世闻名的力学家普拉格教授，在承担繁重的科研工作的同时，还担负大学生的投影几何课程的事例，以勉励青年教师做好教学工作。他自己多年来一直承担高等数学、理论力学和弹性力学课程的教学任务。他备课细致认真，工作任劳任怨，是最受学生欢迎的教师之一。在教学方法上，陈百屏主张深入浅出，在讲解问题的物理本质上精益求精。有一些国外通用教材中的提法和写法不够恰当，或数学推导过于繁琐，掩盖了问题的物理本质，经他改写，就变得准确且简明易懂了。陈百屏对待学生热情，没有教授架子。他的严谨求实、善于创新的治学风格，专心致志、忘我工作的精神风貌，以及对学生和蔼可亲、言传身教的高尚品德，对学生和青年教师产生了深远的影响。他为祖国培养了第一批航空院校的固体力学硕士和博士研究生。在他所培养的学生和青年教师中，有许多已担负着国家有关部门的重要技术领导职务，有的已是高等院校有关学科的博士研究生导师或专家。