1 澄清了不稳定性和局部化之间的关系
表明绝热剪切带,是由非线性变形功和热扩散共同控制的变形晚期准静态耗散结构,从而阐明了这类剪切带为什么在多类材料中广泛发生的机制。在此基础上,首先给出了剪切带宽度的公式,这一工作随即被美国海军武器中心等几个实验室证实。特别是被美国Brown大学用微米微秒精度的瞬态温度和变形场测量,分别在几种材料上证实。他们总结写道:“计算值与实际观测值的符合是相当令人满意的”。近几年,白以龙进一步研究给出了模型方程的标度化形式,指出非线性功和两类不同耗散——热耗散和动量耗散的共同作用,是剪切带花样形成的控制机制。
将上述材料不稳定性、剪切带等概念,用于延性破坏,特别是加工中的延性极限。英国钢铁公司指出:“用该方法已能够定性地解释冷墩中一些过去无法解释的现象”。对总结这方面工作的专著,塑性力学权威R.Hill写道:“在航海图上还没有标记的水域中,有一个可靠的领水员,将是件幸事。”“您的书将揭示在这类假说和数据拟合的混乱海洋中的某些真正的科学内容。”
2 科学之路 持之以恒
1940年,战火纷飞的年代,这年的12月白以龙出生于云南大理祥云县的一个职员家庭里。童年经历战乱与苦难的生活为他的性格抹上了坚毅、勤奋的底色。即便是在那样动荡的年代,他也时常对生活、对自然保持着好奇心。他的小学生活,辗转南北,1946年至1950年,先后在昆明、杭州读书。
10岁时迁到北京,在那里读完了初中和高中。就读高中期间,他加入了中国共产主义青年团。18岁时考入中国科学技术大学近代力学系,得到著名科学家钱学森的教导。在大学5年的学习中,学习成绩一直优秀,是品学兼优的学生。
关于大学时光,他如数家珍地回忆着点点滴滴。严济慈、吴文俊、钱临照等亲自授课,钱学森等不时到系里和学生交谈,对学生的学习和生活关怀备至。师长们渊博的知识、敏锐的思维给他极大的启迪。“我清楚地记得严济慈课堂上演示电磁波传播的情景,那上举、侧举手臂,同步屈伸行走的身影令我终生难忘。”
在钱学森教授的影响下,他参加了课余的火箭研究小组。一开始,白以龙以为会被安排搞设计、搞科研,然而,老师却安排他当车工。于是,课余和晚上他几乎全部泡在车间干活,有时连干几个通宵,白天还得照常上课。将近年的车工生活磨炼了他的意志,使他熟悉了几种加工技术,让他受益匪浅。
1963年7月,大学毕业后,根据钱学森教授建议,校方同意全班同学继续留校深造,于1964年2月,经推荐与考试,录取为中国科学院力学研究所郑哲敏教授的研究生。
期间,他参加了农村“四清”工作队,和贫下中农同吃、同住、同劳动。培养了艰苦朴素、全心全意为人民的优良品质。在“文化大革命”期间,他利用更多的时间进行专业学习。
5年的大学生活加上3年的研究生经历让白以龙逐渐走上了科研的道路。1966年,中国科学院力学所研究生毕业的白以龙进入了中国科学院力学所。在这里,他一干就是44年。
1968年9月,他和所有研究生一起,被派往中国人民解放军4674部队芦台“五七”农场劳动锻炼。1970年2月回所,分配到爆炸力学研究室工作。开始进行爆炸合成金刚石和核爆炸应力波传播规律等方面的研究。
这些年,他曾先后被选派到英国牛津大学与剑桥大学学习。面对国外万事都要亲力亲为的生活,大学时当车工、建实验室的经验派上了用场。很快,白以龙顺利地开展了工作。
二十世纪70年代,中国在国际科学界的地位并不高,白以龙也常常面对英方提出的无理要求。对此,他的解决方式就是用工作来赢得对方的尊重。
白以龙具有一颗热爱祖国的心,并把它落实在每一项工作上,落实在他所喜爱的科学研究上。他有一股使不完的劲,写论文,经常彻夜不眠。假期是他最好的工作时间。他对工作精益求精,认真负责,实事求是,坚持原则;在科学研究上思想敏锐,学风严谨,是一位优秀的科技人才,为同辈人当中的佼佼者。
在英国期间获得的成绩让白以龙蜚声英国学界。他的一系列新结论突破当时国际惯用的最大应力经验描述建立了热塑剪切模型方程及变形局部化演化的一系列新结论,被国际一些著名实验室和文献引用许多文献称其为“白模型”“白判据”。从此,白以龙以一个中国科学家的身份,走上了国际学术大舞台。
3 学术成就 以点成面
白以龙主要从事非线性连续介质力学领域的科学研究工作,特别是在材料热塑变形局部化和损伤破坏等学科前沿上,取得多项重大理论与实验成果。80年代初,白以龙突破国际惯用的这种经验描述,领先建立了描述这类现象的热塑剪切模型方程,打开了从机理和演化过程进行材料破坏研究的道路,并用稳定性分析得到了失稳条件。他指出最大剪应力准则是热塑失稳的近似表示。
这个模型和失稳判据,被国外一些文献称为Bai模型,Bai判据。这一工作成为该领域后续文献常被引用的一个基本文献。如:SandiaLab、MIT等单位的文章指出:“这个模型是这些物理现象的典型代表”,是“典型模型问题(Prototypical)”。国际上围绕Bai模型和理论展开了许多工作,这些工作或者称用他们的方法“导出Bai氏不稳定性判据的一种特殊情况”,或者称他们的工作是对上述工作做“三维推广”。一些综述文献则指出:“用该判据给出了一些材料对绝热剪切敏感性的分类,这个分类与实验结果符合得很好”,“能更正确描述”。
在澄清不稳定性和局部化之间关系的研究方面,阐明了绝热剪切带是由非线性变形功和热扩散共同控制的变形晚期准定态耗散结构的理论以及这类剪切带为何在多种材料中广泛发生的机制。给出了剪切带宽度的公式,并被国外一些著名实验室所证实。进一步给出了模型方程的标度化形式,指出了非线性变形功和两类不同耗散(热耗散及动量耗散)的共同作用是剪切带花样形成的控制机制。将上述材料不稳定性、剪切带等概念应用于延性破坏,特别是加工过程中的延性极限的实验研究中,揭示了材料延性破坏的机理,定性地解释了一些过去无法解释的现象。
针对动载下材料出现大量细观损伤这一难题,他和同事们创造了亚微秒应力脉冲技术,从实验上揭示了大量细观损伤的成核规律,发现了损伤临界现象,同时提出了微损伤统计演化的模型方程和早期解,建立了微损伤非平衡统计演化的理论和实验基础。在将该成果应用于解决我国导弹抗核加固的实验研究方面,负责承担了材料热激波响应的研究,所提供的短应力脉冲方法、临界损伤标准和层裂判据,已用于我国导弹材料研制。在爆炸力学研究方面,70年代初期,在国内首先用爆炸法制成了金刚石微细粉,并于70年代后期提出了地下核爆炸应力波的衰减机理,培养了多名博士研究生。曾获国家自然科学二等奖。白以龙积极参与国内外多方面的学术工作。他是《中国科学》的副主编,历任中国力学学会秘书长、常务理事、副理事长,《力学学报》常务编委。他还是英国《International Journal of Impact Engineering》 的编委,美国 《Applied Mechanics Review》的评论员,法国《DYMAT》顾问委员会的委员。