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陈政清院士:在结构抗风减振科教领域勤耕不辍的引路人

2024-10-24 22:28 作者: 来源: 湖南大学 0 次阅读

陈政清院士。

2024年9月4日上午,湖南大学陈政清院士获评2024年“湖南省教书育人楷模”特别人选,全省仅1人。30多年来,湖南大学陈政清院士深耕结构抗风减振的科教领域,全面落实立德树人根本任务,秉承岳麓书院“传道济民、爱国务实、经世致用、兼容并蓄”的教育理念,培养了一批又一批“厚基础、宽视野、强能力、善创新”的爱国奉献杰出人才。

湖南省庆祝第40个教师节大会现场。(图源 新湖南)

2015年当选中国工程院院士后,陈政清将荣誉作为新的起点,始终扎根教书育人和科研创新一线,做好学生的引路人,引领我国结构抗风减振科技发展,取得了一系列原创性教学科研成果,实现了人才培养与科技创新的双丰收。

如今,陈政清院士培养的一批又一批土木英才,从岳麓山走向全国各地,为我国重大工程项目建设“添砖加瓦”;陈政清院士的原创性技术——永磁电涡流阻尼技术,广泛应用在上海中心大厦、苏通长江大桥、北京大兴国际机场、冬奥会国家体育馆速滑馆等国家重大工程项目上,助力它们抗风抗震。

瞄准国家急需问题,研究电涡流阻尼技术20年

2003年,时年56岁的湖南大学“985创新平台”首席科学家陈政清教授,已经在梁杆索结构三维大变形有限元分析领域以及大跨度桥梁抗风减振领域取得了重大突破。研究成果相继应用于我国首批大跨度悬索桥设计计算,在引领我国结构抗风理论从引进学习到超越领先的发展中发挥了巨大作用。

然而,陈政清并没有停下奋进的步伐。当时,我国大跨桥梁减振领域研究尚处于起步阶段,很多方面都要依靠国外的技术,耗资较大且安全性也没有保障。

瞄准这一实际工程急需解决的重大问题,陈政清开始了“攻坚之路”。上世纪九十年代在英国学习期间,陈政清就了解到了电涡流阻尼技术,无机械摩擦、无工作流体、不需外接电源都是这项技术的优点。2006年,因一项大跨度人行桥急需一种长期可靠的阻尼器,陈政清开始思考将电涡流阻尼技术应用于大跨桥梁减振的可行性并着手开展研究。但在研究伊始,就遇到了很多困难,实际土木工程结构以前从没有运用过电涡流阻尼技术,运用起来也存在所需阻尼极其巨大而电涡流耗能密度低等问题。为解决这些难题,陈政清马不停蹄地带领团队扑在了电涡流阻尼技术的研究中,带头并组织大家学习电磁、机械相关知识,通过学科交叉融合方法,研发出了适用于大型工程结构减振的电涡流阻尼器系列产品,性能远超国外油压阻尼器,不仅是具有我国自主知识产权的大型结构电涡流阻尼全套技术,也是一项国际减振领域的原创技术。

如今,这项技术已经在国内众多重要工程项目中得到了成功应用,如张家界大峡谷玻璃桥、上海中心大厦、江阴大桥、洞庭湖大桥、藏木特大桥、大兴国际机场、国家体育馆,这项技术不仅在国内具有广泛影响力,还走出了国门,如摩洛哥努奥三期250m高塔,向世界展示了中国工程技术的国际领先地位。

电涡流阻尼技术在土木结构减振领域取得成功后,陈政清并未就此止步,而是继续探索将电涡流阻尼技术应用于更多领域。为此,已70多岁高龄的陈政清仍坚持长期在办公室工作、与学生讨论交流,并亲自前往一线施工现场指导。

陈政清院士(右)在施工现场。

目前,陈政清研发的电涡流阻尼新技术不仅应用在大型桥梁工程、重要建筑工程、电力工程、新能源工程等领域,还在野战车辆、武器装备制造、航天科工等领域开展了应用研究,得到央视等媒体的广泛报道,赢得了业内交口称赞。

如今,电涡流阻尼技术的相关发明专利获得了国际发明专利申请优先权,相继获得日本、欧盟和美国专利,确立了电涡流阻尼新技术的国际领先地位。

解决工程重大难题,培养结构抗风减振领域人才

“工程科学研究需要把理论成果应用于解决实践中的问题,把科研成果转换成生产力,让科研成果走出实验室、走向实际工程,在实践中锻炼科研团队、培养前沿人才。”这是陈政清经常跟团队和学生们常说的。

然而,将科研成果进行转化,在实践中培养人才谈何容易?为此,陈政清常常教导大家面向国家重大需求,通过“理论—试验—应用”的研究过程,将创新成果尽快转化,及时解决工程中亟待解决的重大难题,并在科研实践中得到成长。

张弘毅是陈政清的博士研究生,他在陈政清的指导下研究电涡流阻尼减振、缓冲技术。张弘毅说,“陈老师常常对我们说,做科研不要急功近利写论文写专利,一定要立足解决实际问题,沉下心来把事情做好”。在这样的教育理念下,陈政清带领张弘毅立足于解决实际工程难题,不仅钻研土木工程专业的振动控制理论,也坚持学习机械、电磁等其他领域的知识。

在一次学术交流中,陈政清了解到,国防领域也对高性能减振、缓冲技术有着迫切需求。说干就干,他立即带着张弘毅等团队成员拜访了某国防高校。在深入交流后,双方当即迸发出创意的火花,提出了利用磁阻尼解决某兵器缓冲问题的初步思路。该校的一位军工领域的资深专家,当即表示:“陈院士,您这个设想如果能够实现,那将是我们兵器缓冲领域的第三次革命!”

在随后的几年中,陈政清指导团队从基本原理出发,提出具体的技术方案,再经过多轮的实验室测试,在最终的实地测试中,多组测试工况全部一次成功,该项目也获得了某装备部的高度评价,“使某兵器缓冲装置的勤务性、维护性和可靠性等得到显著提升”。对此,陈政清谦虚地表示:“距离最初的目标还有距离,我们才走了一半,革命尚未成功,同志仍需努力!”张弘毅也在这样的科研实践中,解决了电涡流阻尼理论分析与应用难题,为电涡流阻尼广泛运用提供了重要的基础。

博士研究生陈谨林至今仍记得那个改变了自己人生轨迹的电话。2015年一个晚上,就职于湖南建工集团有限公司的陈谨林,接到了读硕士期间的导师陈政清的电话。“当时,陈老师在电话里和我说,你参与研究的永磁式电涡流阻尼技术,能大幅度提高建筑和桥梁的抗振安全性,希望你回来读博,和我一起推动这项科技成果落地转化,让国内外的大型工程结构用上中国制造的高端减振阻尼器。”把科学研究的实验品转化为服务祖国建设的产品,陈政清的话深深地打动了陈谨林,他毅然决定重回学校读博,开展科研成果转化的工作。

在陈谨林眼里,陈政清既是学术科研道路上的睿智创新引路人,更是成果转化过程中的坚定创业导师。“陈老师总是说,要立足中国工程实际培养人才,解决中国大型工程建设过程中遇到的问题,熟悉掌握抗震减振科技发展前沿,这也是他的人才培养理念。”在陈政清的教导下,陈谨林将创新和创业融合发展,收获了丰硕的果实。2019年,他们的“磁阻尼-消能减振新技术”项目由于创新要素前沿、创业成果可观而得到评委的一致认可,获得中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛金奖。陈谨林也获评全国“百名研究生党员标兵”、全国大学生就业创业年度新闻人物等。

在陈政清的教学科研生涯中,这样的例子数不胜数。他率领团队,面向国家重大需求,敢为人先、锐意创新,取得了系列化原创成果,并进行了广泛应用:提出了三维梁杆结构几何大变形的UL列式法和相应计算程序,最早解决了我国悬索桥和斜拉桥的三维非线性设计计算问题,应用于我国第一批四座悬索桥设计及其他后续重要悬索桥非线性设计;解决了颤振、多阶涡振等多个计算与实验难题;发明的永磁式磁流变减振技术不再需要电源,特别适合斜拉桥拉索减振;以电涡流阻尼新技术为代表的科研成果,突破了传统技术的瓶颈,使我国率先拥有了该项革命性减振技术。

陈政清领衔的团队入选全国高校黄大年式教师团队,为国家培养了一大批行业中坚、业界翘楚,其中包括全国工程设计大师1位、国家杰青获得者2位、长江学者特聘教授2位、9位国家级青年人才等在内的一大批行业卓越人才。

言传身教关爱学生,“陈老师是真正的大先生”

30余年来,陈政清以奉献之魂投身教学科研事业,严谨治学、担当实干、关爱学生,以自己的行动为表率,把为学、为事和为人统一起来,成为学生成长成才路上的引路人。

陈政清院士(中)指导学生参加学科竞赛。

在课堂上,陈政清授课既注重对知识的传授,又注重培养学生独立思考和解决实际工程问题的能力。他连续10年主讲的《结构动力学》课程,将抗风抗震和振动控制的工程实例融入教学,深受学生欢迎。

陈政清不仅传授知识给学生,而且注重给学生学习成长的“温度”,把自己的温暖和情感倾注到每一个学生身上。陈政清有一个习惯,每一年团队研究生入学之初,无论多忙他都会抽出时间,和每一位学生逐一交流交心,了解学生的学业计划与目的,并对他们的生活情况和家庭状况特别关心。

研究生小曾在入学前几个月家庭发生变故,产生了放弃学业的想法。当了解到这件事后,陈政清不仅在思想上给学生鼓励,而且在生活方面予以特别照顾,除研究补助外,还额外给小曾生活费。小曾在湖大学习三年感受到家庭般的温暖,在校期间学习也尤为努力。毕业后,小曾很顺利地被深圳一家行业知名企业聘用,如今已成长为行业的翘楚。

得知研究生小李家庭困难,父亲下岗没有工作时,陈政清主动提出给小李父亲提供实验室的工作岗位,不仅解决小李学习后顾之忧,也给小李一家带来了温暖。受导师陈政清的感染,如今小李也是一名高校教师,生活中身体力行帮助自己的学生,小李说,“这是一种爱的传递与接力。”

学为人师,行为世范。对于棘手的难题,陈政清总是冲锋在前,奋勇当先,坚持奋战在一线。2013年,为了解决舟山西堠门大桥吊索的大幅风致振动问题,66岁的陈政清爬上了桥面以上六米多高的脚手架,在实桥现场研究吊索阻尼器的安装问题。当时,桥面风比较大,同行的博士研究生雷旭和其他工作人员都担心他的安全,劝他不要上去。陈政清果断拒绝了:“阻尼器的安装很关键,我一定要亲自上去看看才放心”。这件事给雷旭留下了刻骨铭心的印象,“陈老师的榜样力量,始终是我在科研工作中前行的巨大动力!”

陈政清时常连续多天泡在实验室,和学生一起分析研究电涡流阻尼器技术的改进。这种忘我工作的状态,也让大家非常感动,团队成员王文熙说:“陈老师潜心钻研科学问题,勇于探索科学‘无人区’。这种精神给了我们学生极大的鼓励,陈老师是真正的大先生!”

如今,陈政清领衔的风工程与桥梁工程教师团队入选2022年教育部第二批“全国高校黄大年式教师团队”。该团队依托学科优势,不断更新课程教材、课件及教辅书籍,确保课程内容的前沿性、先进性和高阶性,取得了良好的教育教学成果,2023年获国家级教学成果二等奖。同时,教研相长,科研成果显著,陈政清率领团队取得的“永磁电涡流阻尼新技术研发与应用”成果,解决了两个百年难题,实现了产业化,获2023年国家技术发明一等奖等。

「人物名片」

陈政清,男,汉,1947年10月生,无党派代表,中国工程院院士、湖南大学教授。以德立学、以德施教,陈政清院士从教三十余年,在教书育人一线深耕不辍。已为国家培养了包括1位全国工程设计大师、2位国家杰青获得者、2位长江学者特聘教授、9位国家级青年人才等在内的一大批行业卓越人才,领衔团队入选全国高校黄大年式教师团队。指导学生获第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛金奖,科研与教书育人成果得到央视等媒体广泛报道。获国家技术发明一等奖1项(主持),国家科学技术进步二等奖3项(主持1项),国家级教学成果二等奖1项(主持),第二届全国创新争先奖状1项等。

初审:李和平

复审:马林虹

终审:袁志宏

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