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華人科學家謝億民:“漸進結構優化法”造福全人類

2017-8-30

  中共中央政治局常委、全國政協主席俞正聲近日在北京會見了出席國務院僑辦專家諮詢委員會大會的全體代表,常州籍華人科學家謝億民是其中一位。

  據悉,國務院僑辦整合組建“專家諮詢委員會”,旨在為海內外的專家學者參與中國經濟社會發展貢獻智慧和力量提供平臺。謝億民于1992年創立的“漸進結構優化法”,在國際結構優化設計領域影響深遠,而且隨著2013年謝億民帶團隊紮根常州,此方法也在國內得到進一步推廣。

  創新推出“漸進結構優化法”

  謝億民告訴記者,“漸進結構優化法”的基本思路及其創新之處在於,通過逐漸去除結構中低應力材料,使餘下的結構最終進化為最優的形態,“比如在樹上要挂一個重物,這個重物通過漸進結構優化法,會從一個懸挂著的立方體優化成一個蘋果的形狀,因為這個立方體的邊邊角角不受力,就被刪掉。這也説明為什麼挂在樹上的果實長成我們看到的樣子,這個方法類似達爾文進化論,符合大自然的規律,只是我們最終要通過電腦表達出來”。

  謝億民的方法正是在導師辛克維奇創造的有限元方法上創新出來的。有限元也一度是世界最前沿的方法,漸進結構優化法則更加優越,力學性能更加合理,更加節省材料,實物也更加美觀。

  正是憑藉此方法,謝億民近日榮膺2017年度澳大利亞Clunies Ross創新獎。該獎旨在表彰通過科技創新為社會帶來顯著影響的最傑出科學家。2017年澳大利亞共有3位著名科學家獲得此國家級科技獎殊榮,既往獲得者大多在澳大利亞家喻戶曉,包括2005年諾貝爾醫學獎得主、發現幽門螺旋菌的Barry Marshall院士等。

  一系列地標性建築採用此方法

  謝億民就“漸進結構優化法”發表的專著、論文已被引用上萬次。該方法主要被應用到建築結構中,由許多國際著名建築師、工程師採用,在世界各地設計、建造出了一系列地標性建築。

  其中最為著名的,包括卡達國際會展中心、上海喜瑪拉雅酒店、2020年東京奧運會主場館。以卡達國際會展中心為例,圖標化的形像是它的標誌性特色——以當地席德拉樹為原型的鋼結構支撐起外挑的大屋頂,其中的撓曲鋼結構跨度超過250米,這背後離不開漸進結構優化法發揮的作用。

  2013年開始,謝億民回到國內發展,在其團隊的參與下,上海市龍華國際航空服務中心、第八屆中國花博會主場館、位於四川成都的竹裏度假酒店等一系列地標作品也應運而生。

  據悉,謝億民還參與編寫了國內建築工業化項目標準制定等。

  在多領域廣泛應用

  目前,謝億民與團隊還致力於將優化技術與高端3D列印技術相結合,進一步促進該方法在醫療器械、新材料等領域的應用。

  一款骨折病人手臂護具已經在上海六院、九院使用。該護具通過3D列印技術,先掃描手臂形狀,後打造出護具覆蓋其上。相比于傳統的實心護具,這款護具有開孔、省材料、還透氣,同時利用剛度最大化原理實現足夠堅硬。它的美觀度更是傳統護具無法比擬的。

  據介紹,謝億民團隊還在和國際國內品牌研發一款鞋底,鞋底是空心結構,通過優化能夠在人跑步過程中吸收震動等,十分舒適。

  此外,該方法在飛機製造等多個領域也有用武之地,可實現關鍵部位的力學優化等。(黃鈺滕波)

  鏈結:謝億民1963年出生於常州,1986年赴英國留學,2011年當選澳大利亞工程院院士,2013年入選中組部國家“千人計劃”專家。目前,他擔任澳大利亞皇家墨爾本理工大學終身教授和南京工業大學特聘教授、常州工學院特聘教授,並被浙江大學、同濟大學、中南大學等著名學府授予榮譽或客座教授稱號。(來源:中國江蘇網)