走进张伟的办公室,到处堆满了资料和书籍,一座座小山似的,只留出一条狭窄的过道。张伟不好意思地解释:“最近经常出差顾不上收拾,我这人也不太讲究。”不拘小节的性格,让这个从事应用基础理论研究的动力学专家少了几分学究气,多了几分亲切感。
为学,站在国际学术前沿
非线性振动、混沌运动的控制、高维非线性系统……这些对于没有专业知识的人来说实在深奥,张伟从一个个鲜活的实例讲起。
“‘神五’发射过程中前两分钟,航天员杨利伟感觉箭体振动非常剧烈。飞船返回后对测振仪器收集的数据用线性理论进行了分析,得出的结论和测出的结果竟不一样,改用非线性的方法进行分析才解释清楚。”
张伟说,随着我国工业突飞猛进地发展,许多生产、实验中遇到的动力学、振动和控制问题要用非线性动力学理论进行研究。“就拿我国现在重点研发的大型精密高速切削机床来说,工件和刀具一接触就有颤振,而且很难完全消除。现在我们知道了这也是一种非线性振动,下一步就是研究如何控制这种振动。”
他说,现代加工制造业要求精度高,更注重效率,因此研究工程中非线性振动的规律至关重要。
张伟近年来从事研究的高维度非线性系统的动力学理论与应用是国际学术前沿,对于我国的工程建设有着重要的指导意义,前沿的领域和出色的工作使他获得了国家杰出青年科学基金的支持。
然而,将理论应用于实践是我国科研的一个软肋,搞理论的和搞一线设计的往往互不了解。“以前常有人问我,你们的研究有实验依据吗?凭什么得出这样的结论?拿不出实打实的数据,总是有点儿底气不足。”从去年开始,张伟花了很大精力筹建实验室,实验分析这部分研究工作已逐步开展起来。
“最新的课题计划主要针对目前国家重大项目,比如我国正在研制的近空间飞行器。”张伟介绍,这是一种飞行高度介于飞机和卫星之间的高速飞行器,所受到的气流、温度等环境因素的影响会相当复杂,许多部件的设计需要运用高维非线性动力学理论。如今,张伟率领着包括教授、工程师、研究生30余人的课题组,其科研实力得到了国内外学术界的认可。
为师,要让学生超越自己
张伟在天津大学获得硕士和博士学位,在7年内两次被破格晋升为副教授和教授。此外,他还两次赴加拿大做博士后研究和访问教授。这些经历使张伟在培养学生时瞄准了更高目标,他鼓励自己的学生出国深造,还亲自为学生推荐国外的优秀院校。
“如果教出来的学生还不如我,那我就白当这个老师了!”张伟对每个学生的培养都倾注了心血。只要国内外一有重大的学术交流机会,他都鼓励学生投论文争取入围,还承担全部费用。“这钱一定要花!闷头搞研究不行,要让他们开阔眼界。”
辛勤耕耘结出硕果,张伟指导的硕士、博士研究生有几十篇论文在国际权威学术期刊上发表,在前不久举行的国际非线性动力学会议上,他们还应邀发言。
据说,张伟指导的几个研究生是他“捡”回来的。“当初考博我报的是另一所学校,成绩合格了却因为是女生而被拒之门外!后来‘调剂’到北工大,张老师招了我,还出面帮我解决了许多问题。”现在已留校成为张伟助手的小姚说起这段经历,充满了对老师知遇之恩的感念。
张伟好几个学生的原专业都不是非线性动力学。“我最看重的是学生的潜力,专业背景不同可以优势互补,这对实验数据分析很有利。”张伟说,非线性动力学理论研究涉及的范围越来越广,学科交叉的现象也更多了,他们这个团队在未来的科研探索中将发挥出更大优势。
张伟,北京工业大学教授、博士生导师。2004年获得国家杰出青年科学基金项目资助,现任中国力学学会常务理事、一般力学专业委员会主任、国家自然科学基金委员会力学学科评审组专家等职务。曾获国家教委科技进步二等奖、天津市科技进步二等奖等。