赵祖武

赵祖武，固体力学家，长期从事固体力学的研究和教学工作，是我国最早从事塑性力学研究的力学家之一。在蠕变和塑性本构关系方面作出创造性的优秀成果。赵祖武于1956年参加九三学社，1988年参加中国共产党。

基本资料

中文名：赵祖武

外文名：Zhaozuwu

国籍：中国

民族：汉

出生日期：1919年9月23日

职业：科学家

出生地：北京

性别：男

人物生平

1938-1942年天津工商学院土木工程系学习。

1945-1948年在平津铁路局等处工作。

1949-1952年中国交通大学唐山工学院（唐山交通大学，现西南交通大学）讲师，副教授。

1952年-天津大学副教授，教授。

赵祖武，原籍浙江杭州，满族人。其父为清朝最后一科举人，长期任科员及科长职务。赵祖武幼时身体较弱，加上父亲有旧思想，未能进入小学学习，只随亲戚聘请的家庭教师学习一些文化课程。1932年考入志成中学（即现在的北京三十五中学）初中一年级，学习成绩优良。其后，北平市举行会考，各中学都积极准备，志成中学也模仿北平市的会考，在校内每星期都举行统一命题的会考。结果，赵祖武在300名学生中以突出的成绩取得第一名，学校奖励免费升入高中。1937年“七七”事变，华北沦陷，国立大学纷纷内迁，赵祖武考入天主教会开办的私立天津工商学院，入学考试成绩优秀，免交学费一年。入学后，虽然学习成绩好，但因不信宗教，未得到继续免费优待。1942年，获得工科学士学位。

大学毕业后，由学校介绍进入工程机关工作。当时并没有相当规模的工程，工程技术人员也无事可作。此时，赵祖武对结构力学中的刚架分析中需待解决的问题进行研究，并得到较好的成果。

中华人民共和国成立后，赵祖武被分配在房地产管理局工作。1949年9月，经工程界前辈金涛先生推荐到中国交通大学唐山工学院（唐山交通大学，现西南交通大学）任讲师，后升为副教授，讲授结构力学。1952年进行全国高校院系调整，唐山交大建筑系调整至天津大学，赵祖武随之前往天津大学工作至今。1956年至1958年被派往前苏联以访问学者身份进行力学研究2年。回国后一直在天津大学土木系、水利系、基础科学系（任系主任职务）、力学系任教。1978年晋升为教授。数十年来赵祖武讲授过结构力学、弹性力学、振动及稳定理论、塑性力学等多种课程，并在教学的同时进行固体力学理论研究，获得许多成果。

赵祖武于1956年参加九三学社，1988年参加中国共产党。曾任天津市力学学会副理事长、中国力学学会理事、《土木工程学报》编委、九三学社天津委员会文教委员会副主任。现仍为《应用数学和力学》编委。

科技成就

对刚架的分析研究

赵祖武在大学读书的最后一年，对刚架分析作了研究，提出增进力矩分配法，使得原来需多次分配计算，变为只分配一次即可。毕业后，工作之余又对空腹桁架的分析进行研究，提出旋转端弯矩分配法，解决了当时存在的困难问题。那时还没有计算机，工程师都是使用分配法计算，所以是一项较好的成果（刊载于金涛著《刚构解法》）。这些研究都是在赵祖武25岁以前进行的。

国内最早蠕变理论研究者

赵祖武早在50年代末期即研究蠕变的本构关系。他与前人不同之处在于将蠕变变形分解为可恢复和不可恢复的两部分，并分别用两个积分表示，前者是粘弹变形。按此理论，由蠕变曲线求得的理论松弛曲线与实验很接近，显然优于国外其它理论很多。此成果发表于1959年的《力学学报》，后又被推荐在《中国科学》英文版上重新发表。

赵祖武还将这个概念推广到混凝土，即认为它可能是材料的统一共性。混凝土有另一方面的复杂性，即它是老化材料。从浇铸成形后，其力学性能在逐渐变化，强度及弹性模量都在增长。实验表明，蠕变应变符合叠加原理。赵祖武首先论证了在符合叠加原理情况下，可恢复的弹性后效变形与龄期无关。这在突然部分卸载实验中也基本上得到证实。考虑弹性后效变形可使突变荷载情况下的蠕变曲线接近实际情况。按这个理论，还可使求材料蠕变曲线的实验大大简化，并且理论松弛曲线与实验符合。这项成果发表于1962年的《力学学报》，其中还指出著名的阿鲁秋尼昂（Apyтюнян）理论未能考虑可恢复变形的较大缺陷，因此它在某些情况下可导致卸载后应变继续增长，这是与实验现象背道而驰的。

金属在高温下的力学分析要考虑蠕变是众所周知的。巨块混凝土的浇铸可产生温度应力而需防止开裂，这时考虑蠕变才能正确分析温度应力，否则有时可能有一倍的误差。总之蠕变理论有实用意义，而实际的计算先要有本构方程。

符合实验的本构关系研究成果

金属的塑性应变依赖于加载路径，这使得塑性本构关系十分复杂，是百年来塑性力学中一直待解决的基本问题。已有的本构模型，包括随动模型，均未能经受住实验的考验。50年代苏联学者伊留申（Илъющин）根据大量实验得到一些基本的塑性规律，总结为两个基本假定，即滞后假定和初始各向同性假定。他经过长期研究并写出一本专著，但只有形式复杂而不具体的式子，实际上并未能建立本构方程。70年代日本学者利用计算机控制设备作了更精确的实验，再次证实伊留申的两个基本假定，但他们没有理论研究。基于这两个假定，赵祖武提出符合实验的应变路径理论，介绍如下。

卡恰诺夫（Качанов）曾作出关于理想塑性体（无硬化阶段的材料）在应变路径趋于直线时，应力向量将趋于同样方向的论断，但未能证明，只作了几个例子表明这个性质。赵祖武将这个命题改在偏应变空间中描述，便可很简单地证明了这个论断，并得到了一个积分式。将此式加上类似表示粘弹性的积分式，就可表达塑性规律。这就是，认为塑性应变由两部分组成，一部分遵从理想塑性规律，另一积分式为硬化部分，但以路径长度为积分变量，故实际上不是粘弹性。所以塑性应变由两个积分式之和表达。按此理论得到的应力曲线与日本大桥义夫（Ohashi）的实验曲线符合极好。大桥义夫的实验属于复杂加载情况，应变路径有两个90度拐角，并且第二个拐角是在不同拉伸程度转为扭转，实际上是4条不同的实验曲线画在一起。赵祖武提出的本构方程能符合这样复杂的多条加载路径实验，它显然优于现有的其它本构方程，那些方程尚不能符合通常只有一个拐角的实验。这项成果发表于1990年的《应用数学和力学》。

赵祖武还论述了应变路径理论与传统的塑性流动理论的关系（刊载于国际会议论文集），并指出薄板失稳时应变路径将发生方向突变，因此应变路径理论将会给出更好的临界荷载，并可说明何以流动理论给出的结果反而不如有明显理论缺陷的变形理论。

其后，赵祖武又作了进一步的研究，根据B.V.N.Rao的金属微观实验，给出了应变路径理论在微观方面的解释，使得此理论建立在更坚实的基础之上，因此可以认为它能适用于各种复杂加载情况。

解决实际工程问题的研究

青岛巨型港口船坞混凝土开裂无妥善解决办法，后邀请赵祖武作了研究，为这种类型结构提出温度蠕变应力的计算方法，说明了现场实测出现的问题，并写出论文，后为我国各大港口工程采用。

赵祖武曾为轻钢结构中的三棱组合杆的稳定问题提出简化为薄壁杆件的计算式，后被我国钢结构设计规范采用并列入规范条款。

编写塑性力学教科书

塑性力学与弹性力学，材料力学等性质不同。在大学中，由于先修力学课程都未含有它的这些独特性质，使学生在学习上发生相当的困难。国外塑性力学教科书都对此很少考虑，学生对学此课程视为畏途。赵祖武于1963年写出我国第一本塑性力学教科书《塑性理论基础》。此书写得深入浅出，很有特色，利于初学。在《塑性力学教学和学习指导》一书中，夏志皋教授的关于教学的回顾一文中写道：“特别值得一提的是1963年出版了赵祖武教授的《塑性理论基础》，这是……第一本塑性力学教材，在教学中发挥了重要作用，产生了相当的影响，被公认为是一本优秀教材。”

1980年，力学教材会议邀请赵祖武再写一本塑性力学教科书。他根据多年的力学研究和教学经验，撰写了《塑性力学导论》，1989年由高等教育出版社出版。

赵祖武撰写教材时，很少参阅其它课本，以便更好地保持自己的见解。所以这两本书都写得很有特色，特别是第二本书。赵祖武认为最使学生感到困难的是本构关系问题，而这方面的叙述往往使学生感到比较杂乱，其中一些概念突然而至，令人难以思考，这不像是理论学习。为此，赵祖武对最常使用的塑性流动理论（也称为增量理论）进行了系统化的工作。首先提出它的几个基本假定并加以说明，由此导出它的最基本的式子。这是一般性的式子，还不能用于具体问题，接着对此式写出几个简化方案，包括各向同性硬化、Prager随动模型、Ziegler随动模型等。虽然研究工作已有很大发展，由于现在还未能很好地解决本构关系问题，人们只使用这几个简化模型。书中似这样的系统化叙述，思路比较清楚，也是其它课本所没有的，这实际上是带有学术色彩的工作。对该书的评审意见认为，“对50年代左右发展成熟的塑性本构关系（特别是增量理论）作出了比较系统深入的概括，这是颇有独到之处的”；书中“介绍了苏联学者Гвоздев1938年发表的理论（此理论鲜为人知）和作者自己的观点。这些都有利于读者从不同角度加深对塑性本构关系中的一般增量理论的认识和理解”；“基本理论的阐述上脉络清楚，论题集中，在取材和叙述上比较有特点。”

主要论著

1赵祖武.关于非线性蠕变.力学学报，1959，3（4）：325～333.

2赵祖武.钢筋混凝土板的极限荷重.土木工程学报，1960，（1）：17～23.

3赵祖武.混凝土的徐变、松弛与弹性后效.力学学报，1962，5（3）：143～152.

4赵祖武.塑性理论基础.人民教育出版社，1963.

5赵祖武.有限条元法的基本方程与级数收敛性能.力学学报，1984，16（6）：589～595.

6ZhaoZuwu,YinChangri.Analysisofshearwallbyfinitestripmethodwithzeromodulusregions,Proc.Int.Conf.onTallBuildings,Hongkong:1984.

7ZhaoZuwu,CaiZongxi.Analysisoffreevibrationsofwall～frameusingfinitestrip.Proc.Int.Cong.onTallBuilding,HongKong:1988.

8赵祖武.塑性力学导论.北京：高等教育出版社，1989.

9ZhaoZuwu.Relationbetweenplasticflowtheoryandstrainpaththeory.Proc.Int.Conf.onTheoreticalandAplliedMecanics,Beijing:1989.

10赵祖武.塑性本构关系中的应变路径理论.应用数学和力学，1990，11（7）：581～590.