王仁（1921 01.02 - 2001 04.08），著名力學家、地球動力學家和力學教育家。1921年1月2日生於浙江省吳興縣。1943年畢業於西南聯合大學航空系。畢業後曾在國內外航空機構中從事設計工作。1953年得美國布朗大學博士學位，後在該校任副研究員。1955年回國，在北京大學任副教授、教授，並先後擔任數學力學系副主任、力學系主任等職。1981年被選為中國科學院地學部學部委員。
王仁自50年代起從事塑性力學的研究和教學工作。他在塑性動力學方面的成果涉及板在衝擊載荷下的塑性變形，塑性波的傳播和柱體的塑性失穩等問題。70年代起王仁同時從事地球構造動力學的研究和教學，介紹和探討地質力學、地震預報，以及將力學方法套用於地質構造，對構造地質學從定性到定量的發展有一定意義。為中國塑性力學和地球動力學的研究和教學作出了奠基性和開拓性的貢獻。他在塑性動力學和地質構造應力場分析等方面的研究成果在國內外均有較大影響，是中國將力學與地質學和固體地球物理學相結合的先驅者。
基本介紹
人物生平,學術成就,塑性力學,地球動力學,主要論著,培養人才,
人物生平
王仁，1921年1月2日出生於浙江省吳興縣一個大學教師家庭。1938年畢業於上海滬江大學附中，1943年以優異成績畢業於西南聯合大學航空工程系，獲工學士學位。1944年到貴陽第一飛機製造廠擔任設計員。
1948年，他到美國西雅圖的華盛頓大學航空工程系攻讀研究生課程，同時擔任該校風洞實驗室的研究助理，1950年春獲得理學碩士學位。由於學習和工作成績優異，被選為西格瑪－科賽學術性榮譽學會會員。1950年獲洛克菲勒獎學金，到美國布朗大學套用數學部深造，1953年獲哲學博士學位，並在該校任副研究員。1954年秋轉入芝加哥的伊利諾伊理工學院力學系任助理教授。
在1955年4月國後，王仁欣然選擇了教育和科學研究兩擔挑的工作。1955年8月，他到北京大學報到。當時，在周培源等領導下，北京大學設定了中國第一個力學專業，王仁被聘任為副教授，籌建固體力學教研室，後來又擔任數學力學系副主任，主管力學專業工作。1984年至1986年擔任力學系系主任，長期為力學專業的建設作出了重要貢獻。
鑒於王仁高超的學術水平及其所作出的重要貢獻，1981年，他被選為中國科學院學部委員。
為了推動祖國科學事業的發展，王仁非常熱心於學術組織及學術刊物的建設工作，先後擔任了北京力學學會副理事長，中國地震學會副理事長，中國地球物理學會理事，中國力學學會副理事長、理事長，並任《力學學報》副主編、《國際力學科學》、《大地構造物理學》等十幾種國際、國內學術刊物的編委。
1986年，王仁被任命為中國自然科學基金委員會副主任，為組織中國基礎科學的發展作出了貢獻。1991年屆滿，被續聘為特邀顧問。
王仁還曾任北京市第五、第六屆政治協商會議委員。
學術成就
塑性力學
王仁發表了100餘篇學術論文，出版了7本學術著譯，其內容涉及了超聲速風洞設計、非線性振動、塑性壓力加工分析、結構的塑性分析和動力回響、地球動力學、地震應力場分析等諸多方面。他在塑性力學整個領域造詣尤深，取得了出色的研究成果。
塑性力學中的滑移線理論這是求解理想塑性平面應變問題的主要方法，19世紀下半葉開始用於土力學的分析，本世紀40年代發展得較為完整。對於在金屬成型工藝上的套用，L．希爾曾做過全面的總結，並給出了差分方法的計算方案。1953年，王仁在博士論文中做了兩方面的工作：一是給出了一個從圓形邊界出發的滑移線網的解析解，它可以用來檢驗差分解的精度，並顯示出15°的格線就能給出足夠好的精度。另一方面是對帶V形和半圓形缺口的拉伸試件，分析塑性區域隨缺口擴展的發展過程。這是滑移線理論中少數大變形非定常運動的準確解之一，是用理想塑性力學分析斷裂擴張的早期工作。後來他還首次在壓延分析中考慮模具上的摩擦力，對筋條壓制工作再次做了滑移線大變形分析。
衝擊載荷下結構的塑性動力回響
這一問題是50年代初期在結構塑性極限分析得到較大發展後提出的。在1953年，王仁進行了固支圓板受衝擊載荷下的塑性變形分析。在這以前，霍普金斯進行了簡支圓板受衝擊載荷的分析，考慮鉸圓的運動。固支圓板由於周邊的固定條件更為複雜，導致要解一個非線性常微分方程。王仁利用等傾線的方法構築了真實特徵線的上下限，給出一個精度很高的數值解。這個在小變形假定下的解，在1967年進一步考察大變形解的時候得到證實，並被套用為變形率解的初始值。這類問題原來是在軍事防護上套用的，已發展到對各種民用運輸工具承受碰撞能力的估算，稱為結構的耐撞性分析，套用面很廣。王仁等在《塑性力學基礎》一書中首次把這些內容寫在教材中，為國內開展這項工作提供了基礎。
衝擊載荷下結構的塑性屈曲問題
結構在衝擊載荷下經過塑性變形而導致破壞的另一形式是發生屈曲。薄壁結構在壓應力下的穩定性問題長期以來是固體力學中的一個重要問題，它必須考慮結構變形的影響而成為一個幾何非線性問題。若結構在進入塑性階段後屈曲，則還增加物性上的非線性，使問題更為複雜。經過近一個世紀的探索，靜載下的塑性穩定性比較清楚了，而在動載下的問題迄今還處於研究前沿。王仁指導的研究組從1981年開始研究從生產中提出的圓柱殼受軸向衝擊的塑性屈曲問題。這個問題從60年代以來進行過一些分析工作，其方法是假設初缺陷有一個波譜，求不同波長分量隨時間發展的速率，其發展最快的為主導屈曲波長，對應的衝擊速度為臨界速度或稱門檻速度。王仁等的實驗表明，在超過門檻速度後的初始塑性屈曲是軸對稱的；而當速度提高約一倍後，屈曲形態變為非軸對稱的。他們在理論上給出了一定的解釋，還討論了能量準則。他們提出由於軸對稱屈曲時軸向縮短並不大，內部空間沒有受到大的影響，設計時若加以考慮，則設計的臨界屈曲速度有可能提高一倍，從而可以節省較多的材料。彈性屈曲則沒有這個性質。這個課題現正在繼續探索之中。
地球動力學
70年代初期， 為了打破帝國主義對中國的經濟封鎖，開發石油資源，自力更生地走中國自己的發展科學技術的道路，開展了對李四光地質力學的普遍宣傳與研究。1971年，李四光去世。王仁從幹校回京後，服從祖國需要，轉到地質力學方面工作。他鑽研了李四光的著作，向地質教師學習，跟學生一起去野外。他在介紹地質力學中的力學問題時指出：“地質力學的核心思想是把一些在表面上看來錯綜複雜、性質不同的，而實際上卻是由統一的構造運動所造成的地質構造現象歸納為各種類型的構造體系，探討它們的發生、發展，以及力學成因和內部的應力分布，用力學的語言來說，就是把這些構造現象看成是統一的構造應力場的產物。”鑒於地質現象的複雜性，他提出：力學工作者應該與地質工作者攜起手來，共同探索和分析那些帶有一定形態特徵的構造現象（又稱構造形跡），研究它們受力作用的變形特性，充分利用現代力學的成果，不僅從定性描述，且從力源機制本身建立各種力學模型，以求得地質科學進入更具普遍性和預見性的水平。
王仁認為地球動力學所研究的問題與普通工程中所遇到的力學問題有相同的方面，它們都是研究固體在外力作用下的應力分布和變形特性，不過條件複雜多了，除了地質體的不均勻性、流變性以及大變形的要求外，還有應力場和綜合效應，各種脆性的、蠕變的和塑性變形及隨後的破裂。然而，地球動力學與工程力學最主要的不同是地球不便於做實驗，人們觀察到的地質體的變形和測得的應力是歷史的產物，而這個歷史和地球內部的情況都只能通過當今在地表上的觀察加以推測，因而問題是反序的、多解性的。這就比解普通工程力學問題困難得多。他以半百之年，毅然帶頭投入了這一對他來說幾乎是完全陌生的、新的交叉學科領域。他與青年人一起，風餐露宿，實地考察地質現象，掌握地質知識，分析規律，先後在力學和地學刊物和學術會議上發表了10餘篇全面細緻地介紹地球動力學的研究內容與研究方法的文章。他親自講課、寫講義、指導研究生、帶討論班，組織起一支不小的多學科的科研隊伍，卓有成效地作出了成績，推動了地球動力學這一新學科的發展。
地球構造應力場的研究
地球上各種構造的形成和地震的發生，歸根到底都是一些力學過程。探討其驅動力源和變形過程是地球科學中的基本問題之一，形成了地球動力學的一個學科方向。李四光曾從地質構造的形態出發提出地球自轉速率的變化是構造形式的主要驅動力。這是一個反演問題，其解是不唯一的。地學界的這些假設過去受到計算工具的限制而只能做定性分析。1978年，王仁為檢驗李四光假說，首先根據地球的流變特性將地球分為快速模型和緩變模型，然後用精確的彈性理論將快速地球模型分成15層，計算在日、月引潮力及短期自轉速率變化下引起的全球應力場。這個結果後來被用於對地震起觸發作用的研究，並把這個問題建立在嚴格的力學基礎上。王仁還進行了緩變模型的計算，並利用流變體的對應定理推算全球應力場的變化，得出的結果表明，李四光的假說需要有107年持續按當時自轉速率變化的加速期才有可能，從而建議研究構造驅動力需要同時考慮自轉和內部熱驅動力。王仁還將力學方法用於區域性地殼應力場的反演工作，提出對線性問題套用迭加原理以簡化反演；對非線性問題除了用試算法以外，還可用正交設計方法以減少計算工作量。他繼續研究如何更好地最佳化非線性反演的問題。
地震應力場模擬和地震危險區預測
地震是地殼岩體破壞的一個力學過程。地震預報是地球科學的一個奮鬥目標。唐山地震後，有人提出整個華北進入地震高潮，使得華北地區人心惶惶。王仁根據力學原理指出，預測未來地震趨勢需要知道本地區當前的應力狀態和地區內岩體的強度分布，但是這兩者都不是很清楚的。王仁利用中國對地震有詳細歷史記載的有利條件，將斷層帶模擬成依靠摩擦的非線性節理單元進行了有限元模擬計算，逐次反演華北地區內700年來發生過的14次7級以上大震，尋求所積累的殘餘應力和模擬出不同斷層的強度，最後得出唐山地震後的應力分布，預測了未來地震危險區。後來10多年發生的五六級地震基本上都落在這些地區內，說明這個反演思路是正確的。他們還計算預測了北京地區的發震危險性，認為當時是相當安全的，這對地震預報有一定的參考作用。
岩石破壞機理
它與地震發生機理有關，也是從地震預報的需要提出的。近20多年來，斷裂力學得到了很大的發展，但一般都是考慮拉伸和斷裂面互不接觸的情形。然而，地震斷裂面經常是處於壓應力下，兩個面是相互接觸的，是否還能用一般斷裂力學的結果是有疑問的。王仁等人用大理岩做了預測裂縫在壓應力下的擴展試驗，發現裂紋擴展的方向與在均勻介質中彈性理論所預測的方向相反。他們觀察了裂縫尖端附近微裂紋的變化情況，用非線性軟化模型NOLM程式進行了有限元模擬計算，結果與實驗基本一致。於是他們提出需要研究岩石的軟化機制和岩石中的損傷演化過程，將固體力學的前沿之一—損傷力學引到岩石破裂的研究中來。
1988年王仁作為第17屆國際理論與套用力學大會的特邀代表，在專題大會上作了“大地構造分析中的一些力學問題”的報告，並多次被邀出國講學。
主要論著
1 王仁．平板上壓制筋條的塑性流動問題．力學學報，1957，1（1）：95—105；英文版見：中國科學，1958，7：505—515．
2 王仁，丁中一，殷有泉．固體力學基礎．北京：地質出版社，1979．
6 王仁，黃文彬．塑性力學引論．北京：北京大學出版社,1982．
7 王仁，韓銘寶，黃築平等．受軸向衝擊的圓柱殼塑性動力學屈曲實驗研究．力學學報，1983（5）：509—515；
8 王仁．大地構造分析中的一些力學問題．力學進展，1989，19（2）：145157．
培養人才
王仁50年代回國時，國內的學術界和教育界對塑性力學還是陌生的，他投入塑性力學教學工作後立即在北京大學力學專業開設了《極限設計》、《塑性力學》等新課程。從1956年開始，他在中國率先培養塑性力學研究生，其中許多人現已成為國內塑性力學研究領域的優秀人才。為了更廣泛、快速地培養骨幹力量，他組織了多次全國性的進修教師研討班，還組織了如本構關係等高層次的國際學術研討會、編寫論文集，引導深入研究塑性力學。
70年代，王仁將主要精力投入中國地球動力學的研究和教育事業。他結合中國實際提出了地球動力學領域的一些重要課題，如全球構造應力場、區域性構造應力場、華北地區的地震危險區域預測等。這些研究課題對國內的地震預測有指導作用。他曾在北京大學地質系同時擔任兩個與地質力學有關的教研室主任工作，為組織教學、科學研究和培養青年教師日夜辛勞，付出了全部心血。
王仁重視教材建設，1956年就組織第一屆力學專業畢業生翻譯了H．考爾斯基的《固體中的應力波》，為在中國開展這方面的工作發揮了作用。文化大革命後，他積極帶領青年教師總結教學經驗，與他們合著了很有特色的3本教材。其中《塑性力學引論》獲1988年全國優秀教材二等獎。為地質專業編寫的《固體力學基礎》一書是國際上首次把力學與地質構造相結合的著作。
王仁重視從工程實踐中提煉理論問題，尤其重視結合國情進行研究。他多次和學生一起在工廠、設計院實習，和地質系師生一起爬山涉水，掌握第一手地質資料，他提倡在地球動力學研究中注重數值模擬，在力學研究中重視實驗。
