万丈高楼 起于垒土

——访清华大学第十八届“学术新秀”王宇航

研通社记者 谢佩

  王宇航,清华大学土木工程系2008级博士生。本科毕业于清华大学土木工程系,并以年级第一名的成绩免试直接攻读本系博士学位,师从聂建国教授,研究领域为钢-混凝土组合结构。博士期间,完成多项国家及省部级项目的学术研究和工程应用课题,在包括Thin-Walled Structures、ASCE-JSE、JCSR在内的土木工程领域国际顶级期刊和知名杂志上发表论文40余篇。曾获清华大学第十八届“学术新秀”、博士研究生学术新人奖、博士研究生国家奖学金、清华大学研究生综合一等奖学金、清华大学土木建管系优秀博士生支持基金等奖励或荣誉。目前在中国铁道科学研究院工作,主要从事铁路桥梁和轨道结构力学性能研究及产品开发。

献身工程研究 勇担国家重任

  2004年秋,王宇航怀揣着梦想踏入了清华园,选择土木工程专业作为自己科研人生的方向。他在谈到选择土木工程的初衷时表示,国家的基础设施建设和土木工程科学的发展息息相关,希望自己能够在这一领域进行深入细致的研究,将研究成果应用到工程实际当中,切切实实为国家基础设施建设贡献一份力量。

  正是怀着这样一种信念,王宇航在本科阶段勤奋学习,孜孜以求,扎实地学好每一门数理基础课和专业课,最终以全系第一的成绩顺利毕业。而这也为他今后在土木工程领域卓有成效地研究打下坚实的基础。

  在王宇航本科毕业的那一年,四川省汶川地区发生大地震,给国家和人民带来了深重的灾难。当看到桥梁、建筑在大地震面前的脆弱不堪时,当看到救灾时物资的补给由于铁路、公路的损毁而不能及时运达时,王宇航心中迸发出一股强烈的冲动,他恨不得马上赶去灾区前线,亲手修复损毁的基础设施。这一经历坚定了他继续攻读本专业博士学位、扎根土木工程研究的决心。

  “我们结构工程研究人员应当具有历史使命感和社会责任感,为提高我国建筑、桥梁结构抵御重大灾害的能力而不懈努力。”基于这种责任感,保研之后的王宇航并早早就进入实验室,全面参与课题研究。

  初入实验室,导师安排王宇航进行桥梁疲劳性能方面的研究。对该领域的“一无所知”让他对完成这个课题没有信心,甚至有过换课题的想法。但导师认为这项研究非常有价值,王宇航在导师的细致、耐心地指导下,从阅读文献到实验方案设计,逐渐找到了状态。由于疲劳试验的特殊性,在持续长达两个月的测试期中,王宇航每天晚上都要睡在试验机的旁边,定时采集数据。但导师的鼓励和关心给予他莫大的动力,即使在最累的时候也没有想过放弃,而付出也有了回报——其研究成果在国际结构工程顶级期刊JSE-ASCE顺利发表,这项研究因在国际上率先完成了组合加固技术的疲劳性能测试而具有重要意义。提早进入研究状态让王宇航赢在了起点,也为博士五年更具挑战性的研究奠定了基础。

“不怕琐碎的工作,大胆联想,做有挑战性的工作”

  王宇航的博士研究并非一帆风顺。“在进行实际工程设计及咨询工作时,往往会遇到很多琐碎的事情,比如与设计单位和施工单位反复磋商,甚至多次前往现场进行交流”,王宇航博士二年级大部分时间里都是这样度过的。在工程项目现场上花费过多时间,却基本上看不到什么研究成果,让王宇航感到焦虑和迷茫。随后,他向导师倾诉了自己的苦恼和疑惑,导师告诉他,结构工程的研究人员做研究要源于工程而高于工程,以理论的高度研究一类问题,但研究成果必须能够服务于实际工程。通过与导师的充分沟通,王宇航及时调整了心态,坚定了信心,不再为工作的琐碎而苦恼,而是学会在琐碎的工作中提炼出科学问题,以做出更有价值的研究成果。“所以,如果在科研中出现动力不足而思想‘抛锚’的情况,与导师交流是最好的解决方式,”王宇航总结道。

  王宇航博士研究课题中一个重要的环节是对桥梁抗震性能进行仿真,而桥梁地震行为的模拟是一个非常复杂的过程,提出好的模型进行数值计算是解决问题的关键。王宇航查阅了大量文献发现,美国学者提出的纤维模型计算效率很高,却只适用于模拟轴压和弯曲荷载,而未考虑扭转荷载效应。已有的方法不能对地震荷载进行有效的模拟,以致这个课题在长达半年的时间内几乎没有进展。直到有一天,王宇航回到宿舍楼,发现楼门被大风吹得反复摇晃,他突然意识到这种门一般都安装了扭转弹簧来抵抗风荷载的作用。那么,如果将一系列大小不同、性质不同的弹簧放在一起,能不能模拟桥墩在地震作用下的复杂受力行为呢?带着这一设想,王宇航花了将近一年的时间,利用自行构建的扭转弹簧模型,建立了方程来反映微观层次上的力学本质。经过这样一个由浅入深的过程,最终实现了计算模型的开发。王宇航谈到,“土木工程是一门较为传统的学科,所以在研究中需要仔细观察,大胆联想,才能做出创新性的成果。”

  “要保证课题的创新性,我们要不畏艰难,做有挑战性的工作。”王宇航博士课题最为关键的部分是考虑截面非线性扭转效应的纤维模型程序的编制,但由于他并非计算机专业出身,在编程上遇到了不少的困难,有时候为了调试一个“程序bug”,往往会耗费几个星期的时间。在最困难的时期,他甚至动了放弃这个思路转而投向另一个常规思路的念头,但这么做仅仅能够完成课题,创新性必定会大打折扣。在经历了反复的思想斗争之后,王宇航最终还是决定坚持自主创新,通过夜以继日的调试,努力攻克了一个又一个程序故障,取得了突破性的进展。

温馨、充实而简单的博士生生活

  通过与王宇航的交谈,可以体会到在读博期间对他影响最大的人有两位,一位是他的妻子,另一位是他的导师。当谈到妻子时,王宇航言辞间洋溢着幸福,“我非常感谢我的妻子,为了不耽误我科研,很少让我陪她,对我的科研工作更是一如既往地支持。有时课题组人手紧张的时候,她会主动要求加入试验组,帮我贴应变片、架设位移计、焊接导线等,在我熬夜做试验的时候,会为给我送来热牛奶,这也给我科研增添了无穷的动力。” 温馨而朴实的爱情给王宇航的研究生活注入了活力与动力。

  另一个对王宇航影响至深的人,便是他的导师聂建国教授。在王宇航的眼里,聂老师认真敬业。“很多晚上,即使我是学生办公室最后一个离开的,但是仍然能看到聂老师办公室的灯亮着”,导师的敬业精神激励着王宇航在科研道路上坚持不放弃。导师对实际工程问题的敏锐嗅觉让王宇航非常佩服,多次他跟导师一起出差时,在车上看到已投入使用的高架桥或施工中的建筑结构存在设计不合理或者抗震安全隐患时,导师都会让司机停下车,亲自为同行人员指出问题所在。在平时的生活中,聂老师会和学生们“打成一片”,对学生的科研和生活都给予细致的关怀。正是如此,当被问及自己科研工作的关键成功因素时,王宇航将“优秀的导师”放在了第一位。

   在紧张忙碌的学习和科研之余,王宇航保持着锻炼身体的好习惯。羽毛球是他最喜欢的运动,所以每周日都会起个大早去综合体育馆排队预订羽毛球场地。当找不到人一起打球的时候,王宇航会选择游泳来放松身心。“在春暖花开、秋高气爽的季节,利用节假日去祖国的大好河山走走看看,也是一件非常惬意的事情。”闲暇时他会背上背包,做一位旅行者。热爱旅行的王宇航也热衷摄影,在欧洲进行学术访问期间,他拍下了许多美丽的瞬间。在生活中发现美,是王宇航在忙碌的科研中能够保持心情愉快的法宝。

  目前,王宇航已顺利毕业,在中国铁道科学院工作,从事铁路桥梁和轨道结构的力学性能研究及产品研发。“我准备在工业界先锻炼一下,攒些工程经验,因为土木工程学科需要较强的工程实践,只有拥有丰富的实践经验才能做出更好的研究成果。”在谈到自己的未来发展时,王宇航表示,“我国高速铁路及重载铁路的抗震技术还受制于外国的垄断,今后在我国铁路发展的大舞台上,我也将始终保持一颗结构工程师的责任心,为我国铁路抗震安全储备的提高和关键技术的突破做出努力。”王宇航这一简单而纯粹的梦想代表着我国科技工作者和工程师的良心。

清华新闻网12月11日电

 编辑:范 丽

2013年12月11日 09:16:17  清华新闻网

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