關橋

關橋，(1935年7月2日-)焊接專家。山西襄汾人。低應力無變形焊接"理論的創始人，中國工程院院士。他發明的"薄壁結構低應力無變形焊接方法及裝置"是焊接變形控制領域中的重大突破。他又是航空焊接專業的學科帶頭人和中國飛行器製造工程中多項特種焊接技術的開拓者。他主持研究開發的一系列研究成果，填補了國內多項技術空白。在焊接力學與焊接結構完整性研究方面，也有重要建樹。他領導的"焊接瞬態熱應變雲紋測試技術"研究成果，對推動焊接力學學科發展、豐富學科內容具有重要學術價值。

關橋
原圖鏈接 圖片來源中國機械工程學會網 中國工程院院士
出生	1935年7月2日 山西省太原市
國籍	中國
職業	焊接專家

目錄

簡歷與生平

簡歷

山西省臨汾市襄汾縣人。

1935年7月2日 出生於山西省太原市。

1952-1953年 在北京俄語專修學校留蘇預備部學習俄語。

1953-1959年 在莫斯科包曼高等工學院機械工程系焊接專業學習，畢業後獲工程師稱號。

1959年 在第二機械工業部四局第九研究所從事焊接研究工作。

1959-1963年 在莫斯科包曼高等工學院焊接專業研究生攻讀焊接結構學，畢業後獲技術科學副博士學位。

1963-1987年 在北京航空工藝研究所焊接研究室從事焊接研究工作，任高級工程師，研究室主任。

1987-1988年 應英國皇家學會邀請，作為英國皇家學會對華研究員在劍橋英國焊接研究所從事合作研究。

1987年 任北京航空工藝研究所焊接研究室研究員，所科學技術委員會副主任。

1994年當選為中國工程院院士。

生平

建國前

關橋，山西省臨汾市襄汾縣人。1935年7月2日生於山西省太原市。父親是從事水利和鐵路工程建設的知識分子，母親是小學教員。父親懷着"技術救國"的善良願望，希望兒子成長為振興中國工業的橋樑工程師，因而取名"橋"。"七七"事變後，日本侵略軍的鐵蹄踐踏了山西大地。關橋隨母親逃到陝西上學，棲居在宜川山區的窯洞裡，生活十分困苦，但懂事的小關橋聽從母親的教導，始終堅持讀書。

建國後

中華人民共和國成立後，父親調到北京工作，舉家遷京。關橋就讀於北京匯文中學。學校的教育與家庭的薰陶，使關橋逐步懂得了發展工業對一個國家是何等的重要。1952年，全國高校首次統考，關橋在報考志願上鄭重地填上了地質、水利、航空等專業。不久，關橋意外地接到了一份特殊的錄取通知書，要他到北京俄語專修學校留蘇預備部報到，作為新中國派往蘇聯留學的預備生。根據國家經濟建設的需要，分配他學習焊接專業。從此，關橋與焊接結下了不解之緣。

留學

1953年9月，關橋受國家派遣，赴蘇聯莫斯科包曼高等工學院求學。先後兩次近10年的留學生活，留給關橋的記憶是長遠的:那知識淵博的導師，那風華正茂的同學，那刻苦攻讀換來的全優畢業證書和副博士學位答辯……。

關橋
原圖鏈接 圖片來源搜狐 李玉海代表航空工業黨組為關橋院士送上新春祝福

然而，最令關橋難忘的，還是1957年11月17日，毛澤東主席在訪蘇期間，給留蘇學生髮表了那篇著名的談話:"世界是你們的，也是我們的，但是歸根結底是你們的。你們青年人朝氣蓬勃，正在興旺時期，好像早晨八九點鐘的太陽。希望寄托在你們身上。"

聆聽領袖的諄諄教誨，關橋思緒萬千。他想到了出國前劉少奇、周恩來同志的講話，想到了1956年10月在中國共產黨黨旗下宣誓的莊嚴時刻……當即在筆記本上記下了自己的心聲:"作為紅旗下長大的青年，為祖國的強盛奉獻全部光和熱，是我堅定不移的選擇與義不容辭的責任。"

學成歸國

學成回國後，關橋就職於北京航空工藝研究所(625所)，歷任工程師、高級工程師、研究員及研究室主任、科學技術委員會副主任等職。併兼任國防科技高能束流加工技術重點實驗室學術委員會主任，航空連接技術重點實驗室學術委員會主任，北京航空航天大學兼職教授、博士生導師，清華大學兼職教授。1994年當選為中國工程院院士，現任中國工程院機械與運載工程學部主任。曾任中國焊接學會理事長，國際焊接學會(IIW)副主席和學術委員會委員。

碩果纍纍

他還是中國共產黨第十一、十二、十三次全國代表大會代表，第六屆全國人大代表，第九屆全國政協委員。

2000年7月9日，在意大利佛羅倫薩市舉行的國際焊接學會(International Institute of Welding-IIW)第53屆年會的開幕式上，IIW秘書長M.Bramat向大會介紹了關橋的突出成就與貢獻。之後，IIW主席Bevan Braithwaite先生親自把國際焊接學會1999年荒田吉明獎授予關橋。

荒田吉明獎是國際焊接學會於1994年通過決議設立的，旨在獎勵在焊接科學與技術及相關領域的基礎研究中取得突出成就並被國際焊接界公認為對焊接工程與有關學科的發展做出重大貢獻的專家。該項終身成就獎每年由IIW學術委員會的評審委員會從40多個IIW成員國提名的候選人中投票選舉出一位成就突出的專家，經IIW執行委員會批准後作為當年的惟一獲獎者。關橋成為獲得這一國際大獎的第一位中國專家，他又一次為祖國贏得了榮譽，為航空工業增光添彩。

40年來，關橋在我國焊接科學與技術發展的諸多重要領域碩果纍纍。1988年被授予國家級"有突出貢獻的中青年專家"，1989 年獲"全國先進工作者"稱號，1992年獲航空工業最高獎--航空金獎 ，1996年獲光華科技基金一等獎，1998年獲何梁何利科技獎 ，先後5次獲部級科技進步一、二等獎。

科技成就

"低應力無變形焊接"理論的創始人

在航空航天飛行器上，為減輕自身重量，大量採用薄壁焊接結構，以提高有效載荷係數。但是，用熔焊方法製造薄壁承力結構時，由於移動熱源(無論是電弧、等離子弧還是電子束或激光束等)對金屬構件的局部不均勻加熱，在焊接熔池附近會產生極大的溫度梯度，引起焊接應力和變形。在完成焊接後，熱源離去，焊接瞬時的熱應力和變形動態過程隨即轉化為在室溫條件下的焊接殘餘狀態的應力和變形。在薄壁焊接結構件上，焊接殘餘應力和變形的直觀表現形態多為構件的失穩翹曲變形。這是在製造航空航天重要承力薄壁焊接構件時，造成產品質量不穩定、結構幾何形狀偏離設計技術要求的主要問題，並直接危及飛行器結構的安全和可靠性。因此，控制焊接應力和變形的產生、發展過程，不但是當代焊接力學研究領域中的前沿課題，而且也決定着在航空航天新型結構設計中，先進的焊接技術是否能得以合理應用的關鍵所在。

60年代和70年代，關橋完成了多項飛行器特種焊接新技術研究和新型號機種研製的技術攻關任務。他從大量影響飛行器薄壁焊接結構安全性和可靠性的因素中，提煉出一個構思:必須從理論分析和實驗研究兩個方面同時着手，解決前人未曾攻克的難題--能動地、定量地控制焊接應力與變形，革除焊後矯形措施，使焊接結構具有低應力無變形的結構完整性，確保飛行器焊接結構的質量。

70年代末，當關橋為探索飛行器薄壁焊接結構變形控制理論和實施方案時，曾對蘇聯Burak等人用溫度場控制焊接變形的論述進行了實驗驗證。結果表明，在前人的工作中並沒有解決薄壁構件(尤其是4mm以下的薄件，飛行器構件多屬這類)在焊接過程中的瞬態失穩問題，從而導致給定的溫差拉伸失效，這一點在理論和實踐中均被忽略。在機理性分析與實驗的基礎上，關橋提出了"低應力無變形焊接法"的新構思:預置溫度場只是實現低應力無變形(Low Stress No Distortion)焊接的必要條件--在焊縫區有溫差拉伸效應，它跟隨焊接熱源，並在熔池前後控制着焊接熱應變和應力的產生和發展，直至焊後，在室溫條件下達到殘餘狀態;而有效地防止薄壁工件的瞬態面外失穩變形，避免溫差拉伸效應減弱和內應力場勢能降低，則是達到在焊後低應力無變形效果的充分條件。在工程應用中，雙支點加壓系統提供了所要求的拘束條件，杜絕了面外瞬態失穩。這樣，在LSND焊接法中，既有必要條件又確保了充分條件，二者相輔相成，實現了控制薄壁焊接應力與變形中的新突破;在完成焊接後，工件保持完全無變形的狀態，平整如初。

這項新技術已獲准中國發明專利，並成功地應用於航空航天型號的生產。用新技術與工藝裝備對航空渦噴系列發動機薄壁機匣的生產車間實施了技術改造，解決了航空產品生產中長期存在的關鍵技術難題，提高了產品質量和生產效率，實用效果突出。當他了解到航天新重點型號"長征三號甲"運載火箭燃料貯箱的研製遇到焊接變形的難題時，主動請纓，渴望這項新技術有更大的用武之地。任務下達了，技術協議書籤署得十分規範，條件也相當"苛刻"--控制焊接失穩變形必須在1‰以內。在3年多的現場調試與工藝研究中，關橋領導的課題組與"長征三號甲"研製攻關組通力合作，把無變形焊接新技術又成功地應用於航天運載火箭薄殼結構的製造上，解決了型號研製中的燃眉之急，提高了火箭箭體的整體質量與可靠性。1995年獲國家發明二等獎。

關橋把由預置溫度場控制的低應力無變形焊接法定義為"靜態控制"焊接不協調應變的方法;為了滿足在工程應用中焊接操作的需要，他又向更高的層次攀登一一從"靜態控制"推向"動態控制"，不再依賴於預置溫度場，而是採用"熱源-熱沉多源系統"，直接在焊接熱源所形成的溫度場中利用跟隨熱源移動的急冷熱沉形成溫差拉伸效應來動態控制焊接過程中的不協調應變量。這樣，在工程實踐中，可賦予這項技術以更大的柔性，降低設備投資，簡化工藝，擴大應用面。關橋作為第一發明人，這項成果又獲國家發明專利權。

中國航空焊接工程領域的學科帶頭人

60年代中期，當國外熔化極脈衝氬弧焊新技術剛開始起步的時候，關橋就針對我國自行設計的新機種焊接結構，率先主持了"噴氣發動機薄壁機匣熔化極脈衝氬弧焊工藝與設備的研究"課題，並把焊縫滾壓技術應用於航空結構，為新型噴氣發動機研製攻克難關提供了技術保障，填補了國內空白。同期，又為解決火箭炮CO2氣體保護焊技術關鍵，滿足戰備急需，穩定批生產質量做出了貢獻。

70年代初，他指導開展了擴散焊研究，開闢了航空特種焊接技術的一個重要新領域。在新型發動機研製中，主持了"鎢極脈衝氬弧焊與懸空焊工藝研究"，解決了材料焊接性差的技術關鍵，縮短了新機研製周期，並把這項新技術推廣應用於有關航空工廠，完成了航空部下達的攻關任務。1978年獲全國科學大會獎。

作為我國航空焊接領域的學科帶頭人，關橋總是把目光瞄準國際科技前沿的發展水平。1980年，他考察了美國航空航天焊接技術的新發展之後，率先在國內指導了"超塑成形/擴散連接組合工藝"的應用研究與技術開發，開拓了我國飛行器製造工程中的又一個特種焊接新技術領域。

1990-1993年間，關橋根據國際上高能束流加工技術呈現出的新趨勢，向航空航天部與國防科工委建議並論證了建立國防科技高能束流加工技術重點實驗室。實驗室主要進行高能束流(激光束、電子束和等離子體)加工的工藝技術和加工設備的研究工作，包括基礎研究、應用基礎研究和探索性應用研究，能直接為武器裝備新型號的設計與研製提供新的工藝技術支持。該實驗室於1995年建成並通過驗收，關橋任學術委員會主任，他正確把握了實驗室的研究方向和課題規劃，在開放課題、學術交流及人才培養等方面發揮了重要的指導作用，保證了實驗室的主要研究領域與國外同步，在國內領先。

着眼於航空航天技術的發展，關橋近幾年又領導課題組開展具有戰略意義的焊接新技術。真空電弧焊接技術經過"八五"期間的研究，獲得成功，已進入工程應用階段;焊接機器人、摩擦焊技術也已推廣應用;活性焊劑焊接與攪拌摩擦焊接兩項新技術的研究已經啟動，實驗結果業已展現出可喜的發展前景。

主要論著

1 關橋等.薄壁圓筒單道環形對接焊縫所引起的殘餘應力與變形.機械工程學報，1979(3-4)

2 Q.Guan, et al. Determination of Welding Heat Source Efficiency by Measuring-calculating Method. The 4th Intern. Symposium of Japan Welding Society, Osaka, 1982

3 關橋，傅昱華.薄板點加熱應力應變過程的數值分析.機械工程學報，1983(2)

4 關橋.焊接力學在航空構件上的應用.航空製造工程，1983(6)

5 關橋等.焊接瞬態熱應變的雲紋測試.焊接學報，1986(1)

6 Q.Guan，R.H.Leggatt，K.W.Brown.LSND Welding of ThinWalled Structural Elements.The Welding Institute，Report No.374/1988，Cambridge，UK，July，1988

7 關橋，郭德倫，李從卿.低應力無變形焊接新技術.焊接學報，1990(4)

8 Q. Guan , Y. Cao. Verification of FE Program for Welding Thermal Strain-Stress Analysis Using High Temperature Moire Measurement . Welding in the World, 1993,31 (5)

9 Q. Guan, C. X. Zhang, D. L. Guo. Dynamic Control of Welding Distortion by Moving Spot Heat Sink. Welding in the World, 1994,33 (4)

10 Q. GUAN. Low Stress No-Distortion Welding-a new technique for thin materials. Welding in the World, 1994,33(3)

11 關橋等.航宇薄殼結構低應力無變形焊接技術.中國焊接，1996，5(1)

12 Q. Guan. A Survey of Development in Welding Stress and Distortion Controlling in Aerospace Manufacturing Engineering in China.Welding in the World, 1999,43(1)

關橋
原圖鏈接 圖片來源搜狐 2005年英國焊接研究所Burdekin教授向關橋頒發Brooker獎牌後合影

焊接學和焊接結構領域

早在60年代初，當鈦合金焊接結構剛開始應用于飛行器結構時，關橋就在自己的研究論文中深入地闡明了傳統理論分析中"平截面假設"的局限性，以及這種假設對鈦合金這類具有特殊熱物理性能的新結構材料的不適用性。他還論證了在特定的焊接溫度場中的"內拘束度"概念，證明了焊縫中的殘餘應力峰值將取決於"內拘束度"判據。他正確地解釋了鈦合金、鋁合金等新型飛行器結構材料焊接殘餘應力峰值低於材料屈服強度的內在機理。作為焊接力學的新論點，被國內外焊接專業教科書廣為吸收。

70年代，計算機技術與有限元分析方法的結合已經顯示了對於焊接力學發展可能做出的貢獻，焊接時十分複雜的非線性傳熱和非線性熱彈塑性力學過程的定量分析已成為可能。關橋在國際學術交往中敏銳地指出了在焊接力學研究的熱點和前沿領域中的片面性:過多地依賴於有限元計算而忽視真實物理過程模擬的驗證。他主持並開拓了焊接力學研究領域中的一個新方向--理論計算模型與實驗分析驗證相結合。他和他的研究集體開展了焊接瞬態熱應變雲紋測試及雲紋圖像計算機處理技術的研究，成功地解決了焊接瞬態熱應變雲紋測試的難題，其中包括高溫、瞬間、大梯度熱應變的雲紋圖像顯示，定時連續記錄全應變場信息，並建立計算機雲紋圖像數據處理系統。

學會欣賞別人

關橋經常告誡自己:要成為一個有作為的科技工作者，首先要做一個高素質的人--學會欣賞別人，不斷完善自我;發揮群體智慧，矢志振興中華。

他是這樣說的，也是這樣做的。

他經常出國參加學術活動，每次出去，都是超負荷地安排日程，目的是多了解國外最新成果與動態，多打通一些渠道，多收集些資料。熱心地為推動國內焊接科技事業的發展出力。

關橋從事科研，始終堅持直接參加實驗測試。無論在625所，還是航空工廠，他經常穿上工作服同工人師傅一起幹活，一起想辦法解決難題。他認為，直接參與試驗，掌握第一手數據，才能去偽存真，提高分析問題的準確性和解決問題的決策能力。

在他的學生眼裡，關橋是一位嚴厲的老師。一位剛考上關橋研究生的本科畢業生，把經指導老師通過的論文交給了關橋，請關老師再看看。關橋認真地看着，修改着。改完之後，要求重新抄寫一遍。小伙子第二天要離京返校，想要解釋一下，但望着關老師嚴肅的目光，默默地接過了論文，委屈地哭了。但他一筆一划地抄寫着，直到第二天清晨5點鐘。如今，小伙子早已成為625所專業技術帶頭人和原航空工業總公司有突出貢獻的中青年專家，併入選全國"百千萬人才工程"第一、二層次培養人，2000年榮獲全國國防科技工業系統勞動模範與"航空報國"科技尖兵稱號。提及抄寫論文之事，憨厚的小伙子笑了:"關老師的'下馬威'，告訴了我該如何對待科研。"嚴厲的老師也經常顯露出特別的慈祥與寬厚。學生生病了，他到處尋醫問藥;學生到交友年齡，他發動夫人牽線搭橋;一位家在外地的研究生結婚，他以家長的身份參加了婚禮;新春佳節之際，關橋家裡一片歡聲笑語。這是他家過年的保留"節目"--邀請研究室里的年輕人來團聚……。

社會任職

丁衡高兼任第六屆全國人民代表大會代表（1983年1月— 1988年1月）、第十屆北京市人大代表（1993年1月—1998年1月）、第九屆全國政協委員（1998年1月—2003年1月）、第十屆全國政協委員（2003年1月—2008年1月）、中國工程院機械與運載工程學部主任、清華大學兼職教授、北京航空航天大學兼職教授、中國人民解放軍裝甲兵工程學院「裝備再製造」國防科技重點實驗室學術委員會主任、航空連接技術重點實驗室學術委員會主任、哈爾濱工業大學「先進焊接與連接」國家重點實驗室學術委員會主任、高能束流加工技術國防科技重點實驗室學術委員會副主任、國際焊接學會副主席，學術委員會主任、中國焊接學會常務理事，副理事長，理事長等職務。

人物評價

關橋長期致力於中國焊接科學技術事業的發展，在焊接力學理論研究領域，有重要建樹，是中國航空焊接專業學科發展的帶頭人 。（中國院士館評） 關橋是推動中國科技走向繁榮昌盛的擔當者和領軍者 。（《中國航空報》社評） 關橋是中國航空焊接專業的學科帶頭人，也是中國飛行器製造工程中多項特種焊接技術的開拓者 。（《中國科學報》評）

視頻

專訪中國工程院院士 關橋

《我是科學人》第十三期：焊接巨匠 助力航空航天——關橋