朱兆祥先生和他的《材料本构关系理论》
朱兆祥（1921-2011），力学家、教育家和滚球体育 事业活动家。中国科学工作者协会和中华全国科学技术普及协会的早期组织者，协助钱学森创建了中国科学院力学研究所。从事爆炸力学和冲击动力学的研究，在应力波的传播及其引起的损伤和屈曲以及高分子材料的非线性本构关系等方面作出了贡献。在中国滚球体育 大学，建立和发展了我国第一个爆炸力学专业。是宁波大学的创建者。
材料本构关系在力学中的重要性
材料本构关系在连续介质力学发展中的重要性怎么强调也不会过分。回顾一下力学的各基本分支学科的形成和分类，如一般力学（刚体力学）、流体力学、固体力学等，实质上不正是以本构关系的不同而相区分的吗。如果说连续介质力学控制方程组中的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程反映了各力学分支学科的普遍共性的话，那么材料本构关系则反映了这些基本分支学科各自不同的特性。
相应地，连续介质力学常常随着材料本构关系的研究进展而发展。经典弹性力学是建立在小应变下材料遵循线性可逆Hooke定理（率无关本构关系，可逆热力学）的基础上的。但随着时代的进步，大量实际问题的解决已不再是经典弹性力学所能回答的了；各种现实问题一方面对于大变形的刻画（几何非线性）、以及大变形下本构关系的刻画（物理非线性）提出了挑战；另一方面又对包含耗散过程本构关系的刻画（塑性耗散，黏性耗散，率相关本构关系，不可逆热力学）提出了挑战（如弹塑性、黏弹性、黏弹塑性、热黏弹性、热黏弹塑性等）。何况应变和应力本身是张量，更进一步增添了数学上和物理上的复杂性。然而再复杂的各种本构关系，也都要遵循一些共同的基本规律，例如：客观存在的材料本构关系应该与参考标架的选择无关（标架无关原理或客观性原理），以及满足热力学第一定理和第二定理等等；为了在诸多复杂因素中抓住主要因素，也需要作一些合理的简化假定，例如：假定质点的行为只由其附近很小的邻域中的运动历史和温度历史所确定（局部作用原理），以及假定材料对于较久远的历史易于遗忘（减退记忆原理）等等。正是这些实际需求和学术上的复杂性，促进了现代本构关系理论的发展，进而推动了连续介质力学新学科分支、多本构关系学科和跨学科分支的发展。事实上，这些年来一方面以新材料本构关系为特征的新学科分支如高分子力学、复合材料力学、冰力学、相变材料力学、纳米力学等等不断涌现；另一方面，以探索材料本构关系物理机制为目的的位错力学、损伤力学、多尺度力学等等也不断涌现，无不与材料本构关系密切相联系。无疑，这一发展趋势仍将继续着！
我国材料本构关系理论的先驱者朱兆祥先生
朱兆祥先生是我国在材料本构关系理论进行研究和教学工作的先驱者。他很早就洞察到这一发展趋势，并率先投身于此领域。在1956年协助钱学森先生创建中国科学院力学研究所时，他的主要工作是钱学森所长任命的力学研究所学术秘书，但同时还参与塑性力学组的研究工作，与李敏华先生和王仁先生等共同推进塑性力学在我国的启动和发展。1958年由科学出版社出版了他的译著《非线性弹性力学基础》（原著：诺沃日洛夫,1948），给我国力学界提供了第一部这方面的著作，也说明他早就开始关注以非线性本构关系为特征的力学的发展。
随后，他被调离力学所去中国滚球体育 大学任教，他仍在逆境下钻研材料本构关系的基础理论—理性力学。我曾经读过他在那时期写的一篇随笔《初到科大》（未发表），其中除了发人深思的一句话“世界上只有教不好的老师，没有教不好的学生”外，还钦佩他在那样的逆境下刻苦钻研的韧劲：“……从图书馆借来Clifford Truesdell主编的《理性力学和分析》杂志（Archive for Rational Mechanics and Analysis），重新开始由于反右而中断的《弹性和流体动力学基础》的翻译。这位作者，钱学森叫他‘神经病’。在20世纪50年代的美国力学界中风传着一句话‘凡是搞理性力学的人，都是最没有理性的人。’我在坎坷的困境中，竟终日沉湎在‘没有理性’的人群的魁首所写的理性力学中……”。
改革开放迎来了科学研究的第二春，也在全国掀起了新一波的学习高潮。1978年恢复招收研究生和高考后，朱兆祥先生在中国滚球体育 大学亲自为爆炸力学专业的研究生和本科生先后开设新课程—材料本构关系理论（现代连续介质力学），领全国高校之先。听课的不仅有研究生们，连爆炸力学教研室的教师们几乎都参加了。他认为在学生的课程设置上应该坚持“基础宽厚”、“起点要高”的原则，以利于培养具有创新性的人才。他把《材料本构关系理论》列为中国滚球体育 大学力学专业必修课之一。此后，还先后应邀去中国工程物理研究院、中国科学院力学研究所、核防护研究所、北京理工大学、吉林工业大学、全国应用数学和力学讲座等处，以此课程内容进行专题讲座，使这门新知识在全国得到广泛传播。凡听过朱先生讲课的人都有一个共同感受：他常常亲自准备讲义（早期还自刻蜡纸印刷），授课时则重点突出、删繁就简、由浅入深、深入浅出、联系实际、引人入胜。可惜的是，他在中国滚球体育 大学任教期间先后开了十几门课、编写了数百万字教材，却一直由于他坚持严谨态度而未能正式出版。
《材料本构关系理论讲义》出版始末
2003年末，我高兴地收到中国科学院力学研究所图书信息中心负责人朱涛来信，说力学研究所想将朱兆祥先生的《材料本构关系理论讲义》出版，朱先生本人已表示同意，希望我能够参与整理。联想到钱令希老先生也曾经嘱咐过我这件事，我当然义不容辞；并推荐多年从事理性力学研究的、钱伟长先生高足沈利君共同进行校核整理。朱涛考虑得很周到，为便于校核，先安排专人把讲义文稿和附图（1983年长春版）转录成电子Word版。2004年八九月间我们收到了全部电子文本，开始进行校核整理。历时约一年，第一校完成。2005年8月沈利君携《一校稿》赴京向朱先生作了汇报。是年10月朱先生回宁波大学时，还专门找我们两人讨论了书稿事。朱先生非常严谨认真，总想在正式付印前，再由他自己从头到尾审核一遍。然而，此后朱先生的健康情况发生明显变化，愈来愈力不从心。在他2006年4月5日给我的信中，以潦草抖动的字迹写道：“……这半年零一些的日子里，家人多不让我上街，也使我感到十分苦闷。最苦闷的是在目前形势下，我不被家里人准许到力学所处理我们的文稿。我希望这条禁约被较快地解决。”我明白他所说的“我们的文稿”就是指准备提交出版的《材料本构关系理论讲义》的校稿，他把它看成是“我们的”，朱先生就是这样一贯地谦待学生辈。其实邓爽老师附信说：“……他现在记忆力较差，耳朵‘背’，我们担心他自己上街搞不清路线，或听不清过街车信号，怕出事故，所以既或他不十分情愿，我们还是说服他，每次出门总有人陪伴。至于去所里工作查材料，从来都有人陪伴。他苦闷，那是他不够理解我们的用心……”。弹指一挥间，直到2011年11月28日朱兆祥先生与世长辞，他遗憾地未能实现对书稿再亲自审核一遍的愿望。
现在力学研究所决定正式出版朱兆祥先生的《材料本构关系理论讲义》书稿，我们怀着崇敬的心情对书稿作了第二次校对整理。鉴于朱先生已经故去，书稿基本上保持朱先生原稿内容和章节安排，除个别明显的笔误和印误才帮他修正；也基本上保持朱先生原稿的独特风格，仅统一了全书文字和图中的符号。书中的“第七章 弹塑性”，按照朱先生生前嘱咐，请黄筑平教授作了校核。
与20世纪70年代末朱先生首开《材料本构关系理论（现代连续介质力学）》时的情况相比，国内目前在这方面的教学和研究已有长足的进展，也出版了多部精彩的大作。但这些丝毫不会影响朱先生这本著作的出版价值。朱先生本人是爆炸力学专家，书中“第六章 弹性”的第二节“热弹性流体”实际上讲的正是爆炸力学中高压下流体动力学本构模型；紧接着还导出了具有实际应用价值的、著名的Mie-Grüneisen状态方程，体现了本书把准静态与冲击动态相结合、统一演绎的特点。朱先生本人还是新的一类弱非线性热黏弹性本构方程（被称为“朱-王-唐方程或ZWT方程）的创建者，书中的第八章对此有严格的理论推导和实验证明，不失为本书的创新点之一。凡此种种，都说明本书是一本简明深入、富有特色的著作，尤其适合那些见到大部头著作可能会望而生畏的初学者，一旦入了门，再去研读大部头著作就比较容易了。
愿本书的出版再一次深深寄托我们对朱兆祥先生的衷心崇敬和绵绵怀念！
王礼立，沈利君
2013年7月于宁波
本文摘编自朱兆祥著《材料本构关系理论讲义》一书后记。文中标题均为编者所加。《材料本构关系理论讲义》是根据朱兆祥先生自上世纪七十年代末以来长期讲授“材料本构关系理论（现代连续介质力学）”的讲义整理而成，简明深入，尤其适合初学者入门使用。全书共8 章。第1 章是张量和矩阵，第2 章是运动和变形，第3 章是动力学分析，第4 章是变形热力学，第5 章是本构方程的一般原理，第6 章是弹性，第7 章是弹塑性，第8 章是黏弹性。本书既侧重基础，又反映作者在结合爆炸力学应用研究方面的成果，独具特色。
材料人与科学出版社推出联合荐书专题，持续向读者推荐经典材料专著，通过对书籍精选内容的剖析抛砖引玉，如果您有优质书籍推荐，请联系tougao@cailiaoren。com，您可以通过扫描下方二维码直接购买此书。
本文由微信公众号科学出版社（ID:sciencepress-cspm）授权转载，由材料人网大城小爱编辑整理，材料人专注于跟踪材料领域滚球体育 及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域滚球体育 进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入材料人编辑部。
文章评论(0)