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刘先志
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[[File:刘先志1.jpg|缩略图|刘先志：[[山东省]][[高密市]]人，著名力学家、工程教育家。长期从事力学教学、研究和教学组织工作。在固体力学、流体力学、一般力学、振动力学、传热学、应用数学和机械工程等许多领域中都进行过研究工作，并作出了贡献。]]
'''刘先志'''，字'''士心'''，男，1906年4月11日出生于[[山东省]][[高密市]]一个农民家庭。著名力学家、工程教育家。 长期从事力学教学、研究和教学组织工作。在固体力学、流体力学、一般力学、振动力学、传热学、应用数学和机械工程等许多领域中都进行过研究工作，并作出了贡献。<ref>[http://blog.sina.com.cn/s/blog_988b155f0102wth0.html [转]著名力学家、教育家刘先志先生在山东工学院（之二） 此博文包含图片，新浪博客 (2017-02-22 15:12:29)]</ref>
== 人物生平 ==
===学校时期===
[[File:刘先志2.jpg|缩略图|左|刘先志：刘先志，幼年时就善于观察，勤于思考，曾提出改造石磨磨轴几何形状的建议，并取得良好效果，因而受到农民和行家的称赞。]]
刘先志，幼年时就善于观察，勤于思考，曾提出改造石磨磨轴几何形状的建议，并取得良好效果，因而受到农民和行家的称赞。
1930年，他以优异的成绩毕业于[[燕京大学]]数学系，获理学学士学位。鉴于当时国家工业落后，备受帝国主义列强的欺凌，他决心改学工程科学。1934年以优异成绩考取了公费留德，赴[[柏林工业大学]]就读机械工程。1939年毕业，获特许工程师学位，并留校任教。在此期间，他还选学了电机工程，又在[[哥廷根大学理学院]]选学了力学，并于1945年毕业，获自然科学博士学位。
[[File:刘先志3.jpg|缩略图|左|刘先志：1934年以优异成绩考取了公费留德，赴[[柏林工业大学]]就读机械工程。1939年毕业，获特许工程师学位，并留校任教。]] 他在哥廷根大学遇到了著名的科学大师、流体力学家[[L.普朗特]]([[Prandtl]])教授。他的学位论文起初没敢递交给这位国际上声望很高的教授，后来在同学们的一再鼓励之下，才怀着忐忑不安的心情送交给这位名教授。三天后，普朗特教授找到他说:"我收你做学生。"并亲自主持了他的博士论文答辩。 由于受普朗特教授的影响，他对多种学科产生了浓厚的兴趣，学习了多门课程，并参加了教学与科研实践，这为他以后在多种学科领域中开展科学研究奠定了坚实的基础，并养成了严谨治学的科学态度。<ref>[http://www.solvyou.com/bk.php?s=刘先志 克虏伯辟谣，2018-08-25 16:33]</ref>
=== 回国任教 ===
[[第二次世界大战]]结束后，当时[[瑞士]]等国有关厂校高薪聘请他，他都谢绝了。他说:"我的根在 [[ 中国 ]] ，我要回到我的祖国去!"1946年6月，他毅然踏上了回国的征途。回国后，他先应聘于[[上海工务局]]任正工程师，后应聘于[[同济大学]]任教授。
===兼任主任===
在同济大学任教的同时，刘先志还兼任了[[无锡开源机械厂]](现[[无锡机床厂]])设计部主任的职务。1951年，[[山东工学院]]院长派人去请他回山东办学，并交代说:"学校交给他办，我做他的后勤，需要人、钱、设备，向我要; ； 对他的要求就是一条，培养的人才要像他那样，既有理论，又有实践。" 刘先志深知，要在旧中国留下的烂摊子上建设好祖国，必须大量培养既有坚实的理论基础，又有实践知识的人才。他主张:办工科院校，学校旁边就应该是工厂，学校设计的就是工厂生产的产品，工厂就是学校实习和生产的基地。 回山东正可以实现他的学校与工厂相结合、培养既有理论又有实践经验的建设人才的夙愿，他欣然同意 [[ 山东工学院 ]] 院长的聘请，并于1952年春赴任。遗憾的是这时老院长已经调离该校了。
===平反===
1977年，刘先志教授被平反、解放，1982年被任命为山东省副省长。1990年去世，享年84岁。
==贡献==
刘先志先后任 [[ 山东工学院 ]] 教授、教务长、副院长。在30多年的教师生涯中，他除忙于繁重的教学行政工作外，主要在培养人才和科研方面辛勤耕耘、忘我工作，贡献着他的知识和才干。他非常重视对人才的培养，除了亲自给学生讲课外，还给有关教师讲课，提高他们的教学水平。
1957年，他举办首届全国机械振动学讲习班，为我国振动力学的发展培养了人才，奠定了基础。在指导力学研究室科研工作中，他言传身教，特别强调理论要与实践相结合，科研要为生产服务。他多次深入厂矿，解决生产实际问题，并从中提炼出科研课题，经过研究，找出规律，再用于指导生产。
1955年，为提高我国冶金工业的产量和质量，他又到山东张店铝厂，用力学和机械理论指导生产，并从中提炼出科研课题，写出了题为《球磨绝对最高粉碎产量装载因数的推求及球磨在运用中力的关系》的论文。
1962年，他患了严重的心脏病，在"文化大革命"中，他的身心健康也受到了极大的摧残。但是，即使在这种情况下，他仍强忍着病魔的折磨和心灵的痛苦，坚持到生产第一线去。1967年，他多次到济南柴油机厂调查研究，解决大型柴油机的振动问题。 结合这一生产课题，他先后写出了《平面曲轴八缸V型内燃机二阶往复惯性力分析平衡法》等4篇论文，分别在《 [[ 力学学报 ]] 》、《 [[ 应用数学和力学 ]] 》及《 [[ 力学 ]] 》杂志上发表。这些文章提出了多种往复惯性力的平衡方案。《 [[ 中国科学家辞典 ]] 》评论说，这一成果"创立了三种平衡方案，各有千秋，堪称三项重要的发明"。这些成果对生产、教学和进一步的理论研究都有指导意义。
刘先志把满腔热情倾注到为国家培育人才上。在同济大学期间，他被师生推选为教务长，同时他还亲自为学生讲授应用力学、材料力学、振动学、电机学和传热学5门课程。调到山东工学院后，他仍担任教务长，工作十分繁忙，他在给学生讲授理论力学的同时，还主动为力学教师和相近学科的教师讲授高等刚体力学，并开设弹性力学、振动学、传热学和偏微分方程等10门课程。
1956年，党中央发出了向科学进军的号召，刘先志受到极大的鼓舞。经过充分酝酿和准备，1957年，他首次举办了全国机械振动学讲习班，全国许多高等院校、科研单位、厂矿企业都派出讲师和工程师以上的人员参加学习，历时一年零两个月。刘先志为该讲习班编写了讲义，并亲自授课。参加这次讲习班的许多人后来都成为机械振动和动平衡方面的专家。这次讲习班为我国振动力学的发展准备了人才，奠定了基础。接着他又将《机械振动学》讲义进行修改，出版了专著《 [[ 机械振动学导论 ]] 》，以便更多的人学习。
1958年，山东省成立了科学分院力学研究所，接着在1959年山东工学院又增设了工程力学专业。刘先志积极参加力学研究所的筹建工作，亲自为青年科研人员讲授力学基础理论，同时为工程力学专业讲授流体力学，由于劳累过度，心脏病发作，一次突然昏倒在课堂上。他这种热诚培育人才的忘我精神，大大鼓舞了全体师生和力学所的科技人员。
当他还在柏林工业大学理论力学研究所任研究员期间，他就提出了《关于复变函数处理的一个方法》，由于此方法巧妙新颖，计算简便，被收入当时德国国家保密成果汇编之中，并郑重注明，这种算法是刘先志首先提出来的，为此还授予他"计算方法和计算快速能手"称号。
1953年，他在瑞士的《[[应用数学和物理]]》杂志(ZAMP)第Ⅳ卷上发表了《关于连通管内理想流体自振的部分理解》的论文，引起了国际学术界的注意。他的德国老师、著名力学家[[M.舒勒]]([[Schuler]])在来信中写道:"这篇论文是有价值的，它比牛顿当年推出的一类似公式更为一般。"因此， [[ 舒勒 ]] 特别将论文的50份抽印本留下了30份，分别发给德国30个研究中心。后来，日本学术界又将刘先志有关这方面的3篇论文收入《 [[ 非线性振动的新成就 ]] 》文集中。
=== 获得荣誉 ===
1978年，全国召开了第一次科学大会，刘先志一次就带去了9篇论文，受到与会代表和领导的高度评价，并获得了个人奖。他一生先后在国内外各种杂志上发表了60余篇论文。1987年，在他82岁高龄时，为表彰他在机械振动和热应力研究中作出的贡献，国家教委授予他科技进步二等奖。
1977年，在《[[中国科学]]》上发表了刘先志的《推算楔形直杆纵振与扭振自主频率的一个方法》，由于方法简便、可靠，美国、联邦德国的生物研究中心相继来信索取文稿。
=== 社会鼓励 ===
在热应力和机械振动领域，刘先志也是硕果累累。1965年，他在《 [[ 中国科学 ]] 》上发表了题为《弹性平板内的定常点型热源在该板里激起的应力和变形》论文。该文纠正了国际著名力学家、[[波兰]]科学院院长[[W.诺瓦茨基]]([[Nowacki]])在这一研究中的遗误。
=== 主要论著 ===
l Hsien-chih Liu.Eigenschwingungen idealer Flüssigkeiten in Rohrleitungen mit rerschiedenen Endquerschnitten.Ingenieur-Archiv Springer-Verlag，Berlin Gottingen，Heidelberg，1952，XXBand，5Heft:302-308.
3 Hsien-chih Liu.Beitrag zur Kenntnis der Eigenschwingung einer ide-alen Flüssigkeit in Kommunizierenden Rohren.Zeitschri ftfür Auge-wandte Mathematik und physik，Verlag Birkhauser，Basel，schweiz，1953，4Band:185-196.
4 刘先志.球磨绝对最高粉碎产量装载因数的推求及球磨在运用中力的关系. [[ 力学学报 ]] ，1959，3(1):45-82.
5 刘先志，半无限弹性体内球型热源所激起的热应力及变形.力学学报，1959，3(3):236-256.
6 刘先志.机械振动学导论. [[ 济南]]: [[ 山东人民出版社 ]] ，1962.
7 刘先志.高温球形异质体在无限弹性平板内所引起的热应力和位移. [[ 中国科学 ]] ，1965，14(10).
8 刘先志.推算楔形直杆纵振动与扭振自主频率的一个方法.中国科学，1977(6):536-546.
9 刘先志.平面曲轴八缸V型内燃机二阶往复惯性力二轴平衡法分析.力学学报，1978(2):92-101.
10 刘先志.刘先志论文集. [[ 成都]]: [[ 四川科学技术出版社 ]] ，1983.
== 战后秘闻 ==
---记火炮专家刘先志
===探求真理的挑战大师===
刘先志先生从青少年时代就起就对大自然充满好奇心，探求科学真理。步入学术生涯后，他曾对许多世界性大师提出的科学难题倾其毕生精力去思考和探索。例如，在德国柏林工业大学力学研究所担任W. Kucharski教授的主任助教期间，刘先志先生开始研究连通管内理想液柱的自由振动问题。早在17世纪，Sir I. Newton、J. Bernoulli和D.Bernoulli等大师就尝试过求解这一问题，但仅获得了类似于物理摆微振动的线性振动周期。对于更一般的情况，这是一个比求解物理摆大范围运动更加困难的非线性振动问题。刘先志先生对该问题的研究长达40年 。1943年到1953年期间，他针对等口径椭圆形连通管、不等口径圆弧形连通管等情况，通过首次积分、分离变量积分和第二类椭圆函数积分获得了大范围振动周期的精确解，并发现物理摆的摆长为等口径圆弧形连通管周长的1/4 时，两者的大振幅运动具有相同的周期。尽管这一研究大大推进了Newton等大师的结果，但刘先志先生并不满足，多年一直思考这一问题 。
1943年到1953年期间，他针对等口径椭圆形连通管、不等口径圆弧形连通管等情况，通过首次积分、分离变量积分和第二类椭圆函数积分获得了大范围振动周期的精确解，并发现物理摆的摆长为等口径圆弧形连通管周长的1/4 时，两者的大振幅运动具有相同的周期。尽管这一研究大大推进了Newton等大师的结果，但刘先志先生并不满足，多年一直思考这一问题。 直到1980年，他已74岁高龄时，又撰文对该问题的数学模型进行分析，指出在沿用以久的文献中忽略了不等口径管段之间部分液体流动的能量改变量，从而在系统运动微分方程中丢失了速度平方项。又如，刘先志先生在上世纪70年代细致研究了变截面弹性直杆的纵向固有振动和扭转固有振动问题。早在19世纪，G. R. Kirchhoff等学术大师就研究过这类问题。由于数学处理上的困难，他们只好先假设振型再利用Galerkin方法获得近似固有频率。 面对这样的难题，他人一般都会绕道而行。鉴于变截面弹性直杆的固有振动计算对于动力机械的叶片设计具有重要意义，刘先志先生在古稀之年向这一问题发起冲击，并凭借深厚的数学功底获得了非常漂亮的结果。他先从楔形直杆的纵向/扭转固有振动分析入手，对描述固有振动的Bessel微分方程的解函数作渐近展开，获得了固有频率的前二阶近似和误差估计。然后，他又研究了更为一般的非均质、变截面弹性直杆纵向/扭转固有振动问题，采用级数法获得了该问题的通解。
在《刘先志论文集》中，有两组论文分别介绍了他的上述成果。凡阅读这这些论文的学者，无不感受到他那探求真理、挑战大师的科学精神。
===严谨治学 尽善尽美===
在我国老一辈科学家中，刘先志先生以涉猎领域宽而著称，对一般力学、固体力学、流体力学均作出了贡献。更为难得的是，他对这多个学科领域的研究绝非是蜻蜓点水，而是深入严谨、尽善尽美。《[[刘先志论文集]]》收入的26篇论文包括了连通管内理想液柱的自由振动、楔形直杆的固有振动、弹性体热应力与变形、内燃机往复惯性力分析和平衡等几个主题，他对每一主题均有系统、深入的研究，获得了当时历史条件下最完整的结果。 例如，《刘先志论文集》中有9篇关于弹性体热应力和变形研究的论文，刊于《中国科学》和《力学学报》，反映了他在1959年-1966年期间的主要研究工作。这组论文从球型热源在半无限弹性体内所激发的热应力和变形问题开始，系统地研究了异质圆柱体、异质矩形截面柱体等在半无限弹性体和无限弹性平板内激发的热应力和变形问题。如果初看，每篇论文均从热弹性理论的Poisson方程开始，通过数学推导获得热应力和变形的一般形式，再对若干情况进行讨论，最后以图表方式给出应力、变形的变化规律。仔细研读则会发现，这些论文不仅在问题的求解方法上各有千秋，而且包含了浩瀚的公式推演和数值计算，对每个问题都给出了令人信服的漂亮结果。 许多曾在山东工业大学工作和学习的师生，都听说过刘先志先生严谨治学的轶事，有些甚至充满了传奇色彩。如果研读刘先志先生独立完成的这一项项系统性研究，联想到当时他担任的领导职务和身体状况，当更加深刻感受到他那严谨治学、尽善尽美的研究风格。
===知行统一破解难题===
《刘先志论文集》中的论文可以分为两类，一类是应用力学基本问题的研究，一类是来自工程实际的力学问题研究。在第二类中，包括了刘先志先生上世纪50年代对球磨过程的力学研究和70年代对内燃机往复惯性力分析和平衡的研究。
以1959年发表在《[[力学学报]]》的长篇论文"球磨绝对最高粉碎产量装载因数的推求及球磨在运用中力的关系"为例，可以看到当年刘先志先生在张店铝厂如何从实际工程问题中提炼并解决力学问题。由于这项研究缺乏可借鉴的基本资料，他从球磨过程的最基本力学分析开始，细致研究了各层钢球的运动规律、循环时间、碰撞力、消耗功率等力学问题，进而分析了绝对最高粉碎产量装载因数，最后给出了详尽的计算结果和图表，提供了工程师感兴趣的公式和结论。 在当年《力学学报》刊登的一般力学论文中，能如此理论联系实际，彻底解决工程问题的长篇论文实属罕见。
如果再继续研读《刘先志论文集》中关于平面曲轴八缸V型内燃机二阶往复惯性力分析和平衡的4篇研究论文，就会发现他特别注重理论联系实际，擅长用朴素简洁的力学和数学工具去描述和分析工程问题，运用工程师所熟悉的语言和图表揭示问题内在的力学规律，从而彻底解决他人无从下手的工程问题。因此，凡是研读《刘先志论文集》的学者，都会感受到他那知行统一，破解难题的学术风范。
===传承哥廷根学派精神===
学习刘先志先生的研究成果，总会让我联想到他那不同寻常的求学和研究经历。从[[燕京大学数学系]]到柏林工业大学力学研究所，再到[[哥廷根大学]]航空和流体力学研究所，他经历了近20年的高等教育，寒窗苦读，潜心研究，先后获得理学学士、特许工程师和自然科学博士;他的学术背景从纯粹数学转向机械工程、电机工程，再转向应用力学，经历了由理学到工学，再到理工相结合的境界;他的治学思想则最终溶入了德国哥廷根学派。德国哥廷根大学曾是著名数学家[[K. F. Gauss]]、[[G. F. B. Riemann]]等工作的地方，具有悠久的数学传统 。1886 。 1886 年，应用数学家F. Klein来到哥廷根大学任数学系主任，不久又引进了年仅26岁的数学天才D. Hilbert。Klein倡导理论与实际密切结合、科学与技术密切结合、数学科学与应用科学的密切结合，提出了一系列新的学术制度，创立了哥廷根学派，使哥廷根大学成为19世纪末、20世纪初的德国学术中心，甚至被称作欧洲学术中心。在这一学派中，近代流体力学奠基人L. Prandtl领导的航空和流体力学研究所具有重要影响。刘先志先生正是在Prandtl指导下获得博士学位的 。 在我国著名科学家中，曾有多位师从哥廷根学派的大师和传人。例如，[[陆士嘉]]在哥廷根大学师从Prandtl，钱学森、郭永怀、范绪箕在美国加州理工学院师从 Prandtl的学生Th. von Karman，钱伟长在加拿大多伦多大学师从J. L. Synge等。与他们不同的是，刘先志先生在师从普朗特之前就已系统学习了纯粹数学、机械工程、电机工程三个专业，具备了非常好的理工结合基础，并且已在德国学习和工作近10年，其学术思想的基础上早已与哥廷根学派相通 。
在刘先志先生的研究工作中，不仅可以看到他那追求真理的勇气和严谨治学的作风，还充分体现了哥廷根学派这种将应用数学、力学与工程的完美结合。阅读他的论著，可以看到每项研究均具有实际的应用背景，与当时工程实践所需要解决的重要问题有关;又可以看到他总是将应用数学和力学相结合对实际问题展开研究，获得漂亮的理论结果和计算图表，最终彻底解决问题。从思维方式和学术风格看，他堪称是哥廷根学派在我国学术界的传人之一。
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[[categoryCategory:中国人 文 ]][[Category:科學家]][[Category:物理學家]][[Category: 科 學 技 術醫學 人物]]