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常州籍科学家谢亿民创新“渐进结构优化法”

常州籍科学家谢亿民创新“渐进结构优化法”

(2017-08-29)

  中共中央政治局常委、全国政协主席俞正声近日在北京会见了出席国务院侨办专家咨询委员会大会的全体代表,常州籍华人科学家谢亿民是其中一位。

  据悉,国务院侨办整合组建“专家咨询委员会”,旨在为海内外的专家学者参与中国经济社会发展贡献智慧和力量提供平台。谢亿民于1992年创立的“渐进结构优化法”,在国际结构优化设计领域影响深远,而且随着2013年谢亿民带团队扎根常州,此方法也在国内得到进一步推广。

  创新推出“渐进结构优化法”

  谢亿民告诉记者,“渐进结构优化法”的基本思路及其创新之处在于,通过逐渐去除结构中低应力材料,使余下的结构最终进化为最优的形态,“比如在树上要挂一个重物,这个重物通过渐进结构优化法,会从一个悬挂着的立方体优化成一个苹果的形状,因为这个立方体的边边角角不受力,就被删掉。这也说明为什么挂在树上的果实长成我们看到的样子,这个方法类似达尔文进化论,符合大自然的规律,只是我们最终要通过计算机表达出来”。

  谢亿民的方法正是在导师辛克维奇创造的有限元方法上创新出来的。有限元也一度是世界最前沿的方法,渐进结构优化法则更加优越,力学性能更加合理,更加节省材料,实物也更加美观。

  正是凭借此方法,谢亿民近日荣膺2017年度澳大利亚Clunies Ross创新奖。该奖旨在表彰通过科技创新为社会带来显著影响的最杰出科学家。2017年澳大利亚共有3位著名科学家获得此国家级科技奖殊荣,既往获得者大多在澳大利亚家喻户晓,包括2005年诺贝尔医学奖得主、发现幽门螺旋菌的Barry Marshall院士等。

  一系列地标性建筑采用此方法

  谢亿民就“渐进结构优化法”发表的专著、论文已被引用上万次。该方法主要被应用到建筑结构中,由许多国际著名建筑师、工程师采用,在世界各地设计、建造出了一系列地标性建筑。

  其中最为著名的,包括卡塔尔国际会展中心、上海喜玛拉雅酒店、2020年东京奥运会主场馆。以卡塔尔国际会展中心为例,图标化的形象是它的标志性特色——以当地席德拉树为原型的钢结构支撑起外挑的大屋顶,其中的挠曲钢结构跨度超过250米,这背后离不开渐进结构优化法发挥的作用。

  2013年开始,谢亿民回到国内发展,在其团队的参与下,上海市龙华国际航空服务中心、第八届中国花博会主场馆、位于四川成都的竹里度假酒店等一系列地标作品也应运而生。

  据悉,谢亿民还参与编写了国内建筑工业化项目标准制定等。

  在多领域广泛应用

  目前,谢亿民与团队还致力于将优化技术与高端3D打印技术相结合,进一步促进该方法在医疗器械、新材料等领域的应用。

  一款骨折病人手臂护具已经在上海六院、九院使用。该护具通过3D打印技术,先扫描手臂形状,后打造出护具覆盖其上。相比于传统的实心护具,这款护具有开孔、省材料、还透气,同时利用刚度最大化原理实现足够坚硬。它的美观度更是传统护具无法比拟的。

  据介绍,谢亿民团队还在和国际国内品牌研发一款鞋底,鞋底是空心结构,通过优化能够在人跑步过程中吸收震动等,十分舒适。

  此外,该方法在飞机制造等多个领域也有用武之地,可实现关键部位的力学优化等。 (黄钰 滕波)

  链接:谢亿民1963年出生于常州,1986年赴英国留学,2011年当选澳大利亚工程院院士,2013年入选中组部国家“千人计划”专家。目前,他担任澳大利亚皇家墨尔本理工大学终身教授和南京工业大学特聘教授、常州工学院特聘教授,并被浙江大学、同济大学、中南大学等著名学府授予荣誉或客座教授称号。

  来源:常州日报

  

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