缅怀与追思杨合教授

 

我国材料加工领域著名科学家杨合教授因突发心脏病抢救无效于2016927日不幸逝世。杨合教授是教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者,第十届中国塑性工程学会理事长和第十一届名誉理事长,为我国塑性成形科学与技术的进步和材料加工学科的发展做出了重要贡献。

在国家基金委工材部工程二处和华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室的共同提议下,20161120日在武汉召开的“塑性成形前沿与创新研讨会”期间举行了杨合教授追思会,与会学者与杨合教授部分弟子共同追思了杨合教授在科学研究、学科发展、人才培养等方面的点点滴滴,以此表达对杨合教授的悼念和缅怀。

 

开拓创新、成果丰硕,心系基金、无私奉献

——宋建丽教授回顾杨合教授在基金委所做的工作和贡献

杨合教授在基础研究方面开拓创新、成果丰硕。他在不均匀变形主动调控机理与规律方面的研究,20多年以来得到了国家杰出青年科学基金、国家基金重点项目等8个自然科学基金项目的持续支持,在高性能轻量化构件精确塑性成形多尺度建模仿真、成形成性一体化原理、不均匀变形主动调控技术等领域具有较深的造诣,成果复杂构件不均匀变形机理与精确塑性成形规律入选了国家自然科学基金委员会优秀成果选编。

杨合教授治学严谨、为人师表。他一生孜孜不倦育人授业,以身作则、严谨治学、堪为名师,桃李遍布九州。共培养硕士、博士200余名,其中包括国家杰出青年科学基金项目获得者1名,优秀青年科学基金项目获得者2名,为我国材料加工领域创新人才培养做出了卓越贡献。从2011年到2014年,他连续4次参加青年/地区基金项目启动会并作大会报告,将自己在科学研究中的心得慷慨地与年轻人分享,帮助他们更快地成长。

杨合教授心系基金、无私奉献。他为科学基金事业和机械工程学科基础研究发展倾注了很多心血。2006-2016年期间多次受聘担任机械工程学科专家评审组成员和评审组副组长,多次受邀参加工程与材料科学部其他类别的评审会议。他积极参与学科各项重要学术与战略规划工作并建言献策。他是十一五机械与制造科学发展战略研究报告的重要撰写人,担任机械工程学科十二五十三五规划高性能精确成形制造领域负责人。他担任《机械工程学科发展战略报告(2011~2020)》组织委员会成员,并撰写了高性能精确成形制造科学章节,还参与撰写《2010-2011机械工程学科发展报告(成形制造)》。为科学基金事业和机械工程学科的发展做出了重要贡献。

斯人已逝、风范长存!杨合教授严谨的治学态度、勇于探索创新的精神、甘于奉献的品质,是青年人学习的榜样。

 

凝心聚力、谋划发展,促进交流、扩大影响

——苑世剑教授回顾杨合教授在中国塑性工程学会的贡献

杨合教授1995年即开始担任中国塑性工程学会理事会的理事,时年33岁,是塑性工程学会历史上最年轻的理事。历任第六届至第十一届理事会理事、第八届和第九届副理事长、第十届理事长、第十一届名誉理事长,还兼任塑性工程学会青年工作委员会主任、冲压专业委员会主任。2013年获塑性工程学会金砧奖。

他创建了青年工作委员会,聚集了一批塑性加工学科和锻压行业优秀人才,典型的代表有赵国群教授、华林教授、李光耀教授、张士宏教授、李建军教授等,他们不仅是行业内的领军人物,也在学会担任副理事长等职务,成为学会蓬勃发展的核心支柱。

杨合教授任理事长期间,带领学会总结了50年来的发展历史并出版成册,将塑性工程学会的光辉发展历程铭记于史。他积极谋划学科发展,组织编写塑性工程发展路线图,促进联合立项共同发展。

杨合教授重视学术交流活动,积极组织学会年会和交流会议,在他担任理事长的2015年,学会年会参加人员达到了约600人,创历史最多,对学会的发展起到了重要作用。他积极推动国际合作,创办了中德材料成形研讨会,并两次担任会议中方主席,促进了中德材料成形研究方面的合作。他多次率领中国代表参加国际塑性成形奥林匹克会议ICTP,并在2014年第11ICTP上应邀做大会主旨报告,是华人首次在境外举办的该系列会议上做大会报告,产生了重要的国际影响,还当选了ICTP理事会理事,提高了我国在塑性加工领域的学术地位。

杨合教授一生致力于塑性成形理论与技术的发展,他不但取得了骄人的成果,还勇于担当,乐于助人,带领同行一起进步。

上下求索三十载,创立学说硕果累。出师未捷身先死,长使英雄泪满襟。

杨合教授的去世是塑性加工领域和学科的重大损失。

 

助力实验室发展,指导青年学者进步

——李德群院士回顾杨合教授在材料成形与模具技术国家重点实验室的贡献

在材料加工领域,杨合教授不仅是一位造诣很深的学术大师,而且是一位不可多得的战略科学家,他渊博的专业知识、严谨的治学态度、敏锐的洞察力、助人为乐的精神都给大家留下了极为深刻的印象。

杨合教授自2005年起担任材料成形与模具技术国家重点实验室学术委员会的副主任,对实验室的支持和帮助是巨大的。杨合教授一直为实验室的发展出谋划策,为实验室的发展提出了许多重要的建设性意见和方向性指导。实验室在有关材料成形与模具技术主题特色方向的研究下,注重材料与成形的结合,基础与技术的结合,正是杨合教授一直倡导的。这也使实验室在材料精密成形、材料成形模拟与模具技术等方向发挥国家队的引领作用。

杨合教授满腔热忱地关心和指导年轻学者成长和进步,李建军主任、史玉升教授、周华民和王新云教授的973863、杰青、长江学者、国家自然科学基金、国家发明奖等等的申报材料的修改和完善,无不倾注了杨合教授的大量心血。

枫染层林红骊山,古城送君秋意寒。行为世范泽后人,追忆情深湿布衫。周华民教授追悼杨合教授归来,路见骊山红叶触景生情,回想与杨合教授共事的点点滴滴,特写诗一首以为悼念,也表达了实验室对杨合教授的深切怀念之情。

怀杨合教授,就是要化悲痛为力量,继承杨合教授未竟的事业,为我国材料加工学科的兴旺发达、为中国制造2025目标的顺利实现贡献力量。

 

学生为根、育人为本、学术为魂、责任为重

——詹梅教授回顾杨合教授在育人和科研上的点滴和成就

2016927晚,在外连续奔波了九天后的杨合老师才回到家中。他顾不上休息,就给詹梅打去电话,指导她如何修改PPT,好在第二天为材料学院老师奉献一场精彩的报告,这时距他病发只有不到一个小时。要在平时,他总是会把弟子约到办公室,一页一页地翻看报告,质询每张图、每句话,逻辑、表达、构图、配色、字体,从内容到形式,每一个细节都不放过。二十多年来一直如此。在工作中他是一个完美主义者,在对完美的追求中,饱含着对学生的责任、对后辈的关怀、对学术的严谨、对科研的热爱,还有他高屋建瓴的格局观、深邃敏锐的洞察力、开阔通达的思路和忘我的敬业精神。

老师甘为沃土育英才。他时常对团队老师说:对学生不能有好脸,但是一定要有好心。在弟子心里,他正是这样一位严父,看似外表严肃、语言犀利、批评起来不留情,实则心地柔软、关怀备至、细致入微。每一个弟子,都是在老师的批评、指引和鼓励中,不断进步。十易其稿的本科毕业设计,修改了二十多遍的博士学位论文和五十多次的答辩PPT…….。当弟子一筹莫展、不知所措的时候,他总是给予切中肯綮的点拨。团队的每个人,大到职业发展的规划,小到讲课中的板书和肢体语言,无不倾注着老师的爱。在他的严格要求和悉心培养下,每个弟子都很快成长,成为各行各业的中坚力量,其中涌现出杰青、万人计划领军人才、青年拔尖、航天科技集团十大杰出青年等学术界和工业界的优秀代表。

死磕到底是杨老师在学术研究上的一贯要求。多年来他一直扎根传统领域,以国家重大需求为牵引,以科学技术问题为导向,以顶天立地为原则,勇攀科技高峰。在航空航天高性能轻量化构件精确塑性成形成性研究中,他抓住不均匀变形这个牛鼻子,20多年来深耕细作,从基础理论到瓶颈技术再到工程应用,取得了系统的创新性成果,相继获得了国家自然科学奖和技术发明奖。在这背后,是杨老师对每个问题永不知足的探幽发微。在日常工作中,弟子们最期待和最惴惴不安的都是和杨老师讨论问题,最期盼的是能得到杨老师的肯定和启发,最不安的是何时才能达到杨老师的要求,让他少些操劳。

为了挚爱的科研事业,老师夙兴夜寐。他最放心不下的是工作。每年的大年三十下午,他都要到办公室去坐一会,他把那叫做安魂。他最操劳的是学科和团队的发展,那里凝聚了他二十多年的心血。老师虽然离去,但他挚爱的事业还在,他精心培育的团队和弟子还在。他的弟子将秉承遗志,不忘初心,继续前行。

 

瞄准国家重大需求,解决制造瓶颈难题

——李宏伟教授追忆杨合教授科研成果

杨合教授的弟子,也是老师团队成员李宏伟教授代表团队做了题为不均匀变形主动调控驱动形性一体化新原理与技术的学术报告,报告就不均匀变形主动调控思想的提出、理论的发展、技术的创新三个方面总结了杨合教授在形性一体化先进成形理论与技术方面的创新贡献,以此缅怀恩师。

老师在科研中一直提倡并始终践行着问题驱动、目标引领、难点切入、创新驱动的理念,大到学术生涯的规划、小到论文的撰写都一直秉承着这个理念。高性能轻量化构件整体制造是航空航天高端装备发展的重大需求,也是先进制造技术竞争的制高点。面向高性能轻量化构件整体制造进行形性一体化研究正是瞄准这一国家的重大需求和国际学术前沿展开。然而,轻量化复杂构件往往采用轻质高强的难变形材料、大型/整体/薄壁/极端尺寸结合的复杂结构,并要求具有高精度、高性能、高可靠性和高功效。这就使得复杂构件成形过程中存在剧烈的不均匀变形,且对加载条件十分敏感,易引发起皱、开裂等缺陷,宏微观演化机制复杂,其表征、预测、控制极其困难,从而使得复杂构件的形状、尺寸、精度和性能极难优化控制。因此,不均匀变形调控成为高性能轻量化构件精确塑性成形的关键,以此关键难点切入,就抓住了牛鼻子。传统塑性成形理论认为,不均匀变形是引发成形缺陷、降低成形极限与精度、制约变形潜力的根源,因此,复杂构件成形面临的问题在于:不均匀变形能否有效利用?不均匀变形如何主动利用?为了回答这个问题,老师率领团队经过二十多年的潜心研究,提出了局部加载主动调控和利用不均匀变形的创新思路,依此变,挖掘材料变形潜力,提高成形极限;同时主动调控宏细微组织演化,以实现成形成性一体化。

高水平的研究工作永远不可能是一帆风顺的。不均匀变形主动利用面临的第一个难题是如何实现其精确预测。李宏伟采用晶体塑性模型预测成形过程的细观不均匀变形机理,但发现晶体塑性模型高阶非线性的特点使得其数值稳定性差,难以应用在实际成形过程中。为此,他尝试采用同伦算法来解决这个问题,取得了一定的效果。但意想不到的是,他的结果竟然被国内一个会议拒稿。在他十分沮丧的时候,正是老师发现了他工作的创新和意义所在——突破了传统模型的工程应用局限这一瓶颈难题。李宏伟将他的工作进一步深化,提出了与同伦算法相匹配的基于剪应变的简化晶体塑性模型,提高稳定计算步长三个数量级,成功应用于难变形材料复杂构件不均匀变形宏微观机制预测。成果很快被塑性成形TOP1期刊Int. J. Plasticity录用,被审稿人评价为原创性的贡献

以这一工作为基础,李宏伟在不均匀变形及其宏微观机理精确预测上不断深入。在每项研究工作中,老师总是不断地问他问题到底在哪有什么意义为什么难你有什么好办法?这使得李宏伟的研究工作不断攀登理论的高峰,又同样具有重要的工程应用价值。为了准确描述钛合金等温成形过程中多尺度不均匀变形-组织形态演化-力学响应间的耦合作用,通过构建元胞机和晶体塑性有限元全耦合框架,并提出基于真实变形和时间的三维元胞机算法,建立了三维元胞机和晶体塑性有限元全耦合的组织形态演化预测模型,实现了钛合金动态再结晶形态演化的准确预测。

以理论创新指导技术进步是杨老师团队研发塑性成形技术的主要方法,在他的带领下,团队研究揭示了点、线、面、体四大类局部加载方式及其决定的不均匀变形规律,提出了相应的主动调控新技术。针对传统落料冲孔方法破坏面内环形件组织流线及材料利用率低的问题,提出了利用两对称分布呈楔形辊缝的锥辊轧制板带,主动利用板带的不均匀厚向压缩变形,使板带在宽度方向上产生不均匀伸长,进而变形协调形成面内环的新原理,从而发展了板带面内弯曲成形技术,铝合金环件外缘伸长率高达141%,比拉伸极限提高3倍多。在此基础上发展了曲母线辊非线性不均匀压下面内弯曲工艺,进一步挖掘材料的变形潜力,促进变形协调,减少成形缺陷,获得了最小相对弯曲半径Rin/b=0.6的铝合金环形件。同时,提出了利用锥辊面速度差驱动板带不均匀伸长的等厚面内弯曲工艺,成形出壁厚分布均匀的面内弯曲环形件。

在科研选题上老师总是面向国家重大需求迎难而上。针对先进飞机急需的钛合金大型复杂隔框构件的成形与组织协同控制难题,提出了等温成形与局部加载深度融合的等温局部加载成形新技术,并提出了在多尺度建模仿真指导下,进行坯料、模具与多道次热力参数协同调控变形和组织的新方法,优化获得了复杂非对称不等厚坯料,优化设计制造了大型组合模具。为解决技术上的难题,他一直在试验的第一线,2009年做完一批样件从上海回到家中,已经是除夕夜的9点多。老师和李宏伟等年轻人奋发前进,实现了技术突破,在成形载荷不到3000吨条件下成形了投影面积达2.1 m2的钛合金整体隔框构件,实现了省力近净成形成性一体化整体制造,提高成形能力2倍多。

在讲述杨合教授在形性一体化先进成形理论与技术方面的创新贡献的同时,李宏伟教授还穿插回顾了与恩师相处15载的点点滴滴。老师高屋建瓴的学者风范、精益求精的执着追求、春风化雨的言传身教感人至深,催人泪下。最后,李宏伟教授以缅怀、感恩、奋斗、开拓八个字作为结束语,缅怀恩师,铭记教诲,以师为范;感恩老师,感恩大家;坚持奋斗,继续前行;继承恩师遗志,开拓创新,将恩师的未尽事业发扬光大。

 

小弯管的无尽科学魅力,上下求索16

——李恒教授回顾杨合教授团队在管材弯曲方向的探索历程

弯管在杨合老师科研生涯中意义非凡,缘起世纪之交。早在30年前,老师在南京航空航天大学攻读硕士学位时,就开始了薄壁管卷边成形过程数值模拟和优化的研究,为开展弯管研究埋下了种子。上世纪末,西飞公司打了一个电话,请老师解决麦道90飞机大口径薄壁管数控弯曲起皱问题,他敏锐地抓住了这一问题的重要研究价值,并以此申请了弯管方向的第一个国家自然科学基金。以起皱研究为起点,正式开启了老师团队在弯管方向迄今16载的不懈探索和卓越追求之旅。16年来,老师带领团队成员持续围绕国家重大需求和工程实践急需解决的技术瓶颈,上下求索技术与科学发展前沿内部逻辑产生的问题,不断领略着小弯管的无尽科学魅力。

弯管虽小,但应用领域极其广泛,是航空、航天、航海、汽车和核电等多个重要领域起着结构承载和介质传输的关键轻量化构件。弯管材料、几何形状种类极其丰富,成形工艺也是多种多样,弯管中蕴藏着拉压不均匀变形、失稳起皱、减薄拉裂、卸载回弹和截面畸变等丰富的科学问题和诸多技术挑战。16年来,杨合教授带领团队潜心研究、上下求索,不断感受着弯管的科学之美。

有所为、有所不为,老师聚焦航空航天领域的重大需求,着重开展了血管类弯管构件高性能轻量化精确成形研究。这一类构件往往是采用难变形材料和难成形结构,成形过程中极易产生不均匀变形和多种缺陷,质量控制难。而这类构件的服役条件又十分苛刻,多模具约束复杂成形过程控制十分困难,是国际塑性成形技术前沿领域具有挑战性的重要课题。为了解决数控弯曲实现难变形材料、难成形弯管的高性能轻量化精确成形难题,采用系统优化实验、理论与建模仿真,结合典型工程应用,着重开展了难变形管材弯曲性能测试表征/全过程建模仿真、数控弯管成形缺陷产生机理及精确预测、数控弯管成形极限和成形精度提高与控制、成形过程/模具优化设计及数字化成形系统与装备四方面的研究。上述研究得到了9项国家自然科学基金、4项总装预研等课题的持续支持。历经16年的上下求索,突破了国际公认的工程弯曲成形极限(D/t>100R/D≤1.5),实现了难变形材料难成形结构弯管件的规模化整体制造,解决了成飞公司、商飞、宝钢等面临的管材数控弯曲精确塑性成形制造难题,首次实现了钛管在我国飞机液压管路的应用;经过16年的不断追求,逐步发展创立了具有特色和影响的难变形管材精确弯曲成形研究方向。

杨合老师一直教导青年教师通过顶天立地的研究来培育一流人才,以高水平的弯管成形研究为载体,培养了一大批高层次创新人才,包括万人计划领军人才、杰青、优青、青年拔尖等。16年来先后培养出博士16名,硕士39名,分布在航空、航天、航海和兵器等38家重点科研院所和企事业单位,发挥着骨干作用。

先生已逝,身留余香。弟子们将继承先生遗志,探索弯管成形领域的无尽科学问题。在研究中,先生一直倡导问题导向、目标引领、难点切入、创新驱动的科研理念;在为学上,脚踏实地、潜心钻研、上下求索、追求卓越;在育人方面,先生始终坚持严管厚爱、闭环设计、志存高远、顶天立地。面向新一代飞行器和发动机管路构件成形的国家重大需求和学科前沿,潜心钻研,勇于探索,在轻质高强材料整体多弯结构一体化全流程的航空管路形性协同制造方面做出贡献。这也是对杨合教授最好的纪念。

 

面向应用挑战,深挖科学问题

——博士毕业生马飞追忆杨合教授

马飞,研究员,中国航天科技集团公司长征机械厂副总工程师,中国航天科技集团公司十大杰出青年工艺技术带头人2004年在杨合教授指导下攻读博士学位,从事带内筋构件旋压成形基础研究,毕业后将多年所学与工程实际问题紧密联系,解决了多种类型薄壁异形构件成形难题,为企业的发展做出了突出贡献。

老师对马飞博士论文的选题极为重视,要求做到顶天立地,也就是不仅能够解决工程实际中面临的技术挑战,还要深入挖掘背后的科学问题,使研究结果具有广泛的参考和应用价值。通过多方细致调研,他们发现以远程导弹为代表的国防高端装备提出了一系列新的战标要求,急需大型、薄壁、带内筋等复杂构件的高性能轻量化制造技术。而这类复杂构件旋压过程的成形机理异常复杂,稳定成形过程极难获得。如何实现这些复杂构件的高性能精确成形,既是国防装备发展的重大需求,也是旋压技术工程应用中面临的严峻挑战。因此,在老师的指导下,马飞选择了带横向内筋构件强旋精确成形作为研究对象,这在国内外还没有研究的先例。

带内筋构件旋压过程不均匀变形十分剧烈,内筋成形机理异常复杂,影响因素众多,精确调控极难,容易出现内筋填充不饱满和局部拉裂等缺陷,特别是表观上的规律性不明显。马飞的研究不仅是摸着石头过河,还是过一条暗流涌动的河,使他十分困惑。老师认为之所以工程问题看似没有规律,是因为没有找到背后隐藏的关键科学问题。为此,老师带着马飞深入分析成形过程,确定了合理的研究目标和研究内容,并制定了可行的研究方案和思路。在老师的引导、指导和培养下,马飞逐步掌握了通过挖掘课题研究中的科学问题进而解决工程问题的能力,逐步具备了一名科研人员的基本素质和能力。他很快度过了那段比较艰难的日子,课题研究工作也渐渐步入正轨。在研究过程中发现随着加载条件的变化,带横向内筋构件强旋过程出现三种典型塑性变形行为,这三种变形行为决定了内筋的充填状态和是否发生拉裂等缺陷。他找出了三种典型塑性变形行为与成形缺陷的关联关系,探明了加载条件对塑性变形行为的作用机制。通过解决这两个关键科学问题,课题研究中面临的技术难题迎刃而解,马飞很快就在工艺试验中获得了高质量样件。

工作后,马飞遇到了战术型号固体发动机壳体强旋精确成形的工程难题。由于型号产品种类很多,直径范围覆盖100 mm800 mm,壁厚覆盖1 mm5 mm,材料从30CrMnSiAD406A的高强钢到2A12LF6的铝合金,传统的工程手段依靠经验、其规律缺乏普适性,只能采用试错法,问题很难准确定位,无法解决,必须通过挖掘科学问题才能够获得普适性的规律和机理。运用在老师指导下练就的一身真本领,马飞对成形过程进行了梳理和分析,解决了加载条件-不均匀变形-成形精度定量映射关系等关键问题,一举解决了圆度、直线度超差的工程难题,成功应用于30余个型号,实现每年近万发产品的批量制造。

在实际生产中遇到的工程难题很多,当马飞难以解决的时候,他总是向杨老师寻求帮助,而老师也尽自己的最大努力帮助马飞。如对于隧道管旋压过程起皱和拉裂并存的难题,马飞和杨老师团队合作,成功找到了拉压不均匀变形的协调条件,使得大口径隧道管旋压成形成为可能。

马飞回忆道:恩师为人真诚正直、光明磊落,做事精益求精、日月不息,治学严谨求是、追求真理,传道呕心沥血、谆谆教导。他将继承和发扬老师的优秀品质和精神,针对航天领域先进制造技术面临的新挑战,深挖科学问题,助力工程技术应用创新,为大运载、远程导弹等航天高端装备的研制做出新贡献。

 

 

                                      西北工业大学  供稿