禹振華余蓉

蘇聯(lián)曾用24年的時間向地下鉆井12263米(欲打通地球)，史稱“科拉超深井”，但此后這項實驗被迫停止。是什么原因讓這項實驗停止?地球究竟是否可能被挖穿?中南大學土木工程學院教授丁發(fā)興近日發(fā)布的一項研究理論，或許可以在某種程度上交上一份合理的答卷：地球深處巖石的塑性流動導致了鉆頭被包裹，無法進行工作。這項花費了丁發(fā)興團隊23年探索而出的原創(chuàng)性成果，不僅有望揭示這個未解之謎，還對未來的工程實施頗具指導性。

“基礎(chǔ)研究是整個科學體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機關(guān)?！?3年來，丁發(fā)興帶領(lǐng)團隊深耕工程材料強度理論基礎(chǔ)研究，取得了一系列成果。

2022年5月，丁發(fā)興科研團隊在科學出版社出版專著《工程材料損傷比強度理論》，構(gòu)建了三維應力狀態(tài)下巖石和混凝土損傷比強度理論。2022年12月29日，團隊在《中國科學：技術(shù)科學》上發(fā)表研究論文，進一步構(gòu)建了平面應力狀態(tài)下正交異性金屬損傷比屈服理論，運用此理論將繪出多種硬質(zhì)合金的屈服軌跡線，從而進一步預測其使用壽命。這一理論發(fā)現(xiàn)了材料力學基本性能的第三個參數(shù)——高壓條件下脆性材料向塑性轉(zhuǎn)變的基本參數(shù)，揭秘了工程材料破壞的原理，突破了1776年自庫倫從事砂巖復雜受力強度實驗研究以來的試驗科學和唯象科學的視角，解決了200多年來材料破壞原理認識的這一世界性難題。

據(jù)了解，丁發(fā)興教授創(chuàng)建的損傷比強度理論極具創(chuàng)新性，有望成為繼材料破壞已有的“四大古典強度理論”之后的“第五大強度理論”。該理論在現(xiàn)代建筑、水利、交通、機械、航空等工程中具有重要應用意義。我國一些山地城市淺層地下空間開發(fā)的項目同樣面臨著重力作用下軟巖產(chǎn)生塑性流動問題，使得嵌巖樁基工程的鉆孔成型非常困難。利用此理論，丁發(fā)興科研團隊還發(fā)明了內(nèi)拉筋鋼管混凝土柱抗震技術(shù)，可以有效應對強地震作用和“巨震不倒”的抗震設(shè)計，使建筑的抗倒塌能力提升30%—40%。

“道固遠，篤行可至”!丁發(fā)興是浙江瑞安人，從2000年9月自入讀中南大學研究生開始，就一直沉浸在工程材料強度理論基礎(chǔ)研究。他一直扎根湖湘，成長為中南大學比較年輕的博士生導師、教授?！把鲋畯浉?，鉆之彌堅”，丁發(fā)興說，“我們搞理論基礎(chǔ)研究，要坐得住冷板凳，久久為功，一定要堅持信念，即使當下不能有效解決問題，也要不斷尋找機會，等待突破?！苯虒W相長，丁發(fā)興在教書育人方面也取得了很好的成績：培養(yǎng)博士后1人，博士11人，碩士51人，獲省優(yōu)秀博士論文指導獎1次，省優(yōu)秀碩士論文指導獎2次。

目前，丁發(fā)興科研團隊提出的損傷比強度理論，得到了不少國內(nèi)外學者的認可和引用。歐洲科學院院士、《中國科學：物理力學天文學》(英文版)編委劉錦茂認為，損傷比強度理論從傳統(tǒng)理論中脫穎而出，用來解釋脆性材料和金屬塑性材料的破壞機理，與彈性模量和泊松比一樣，損傷比也是材料的固有屬性，有望夯實對脆性材料破壞機理的認識。日本土木工程協(xié)會會長、日本工程院院士上田多門稱，這是“有意義，對自己研究有幫助”的理論。《美國混凝土學會材料》雜志副主編以及評審專家認為，該理論“具有創(chuàng)新性和非常重要的意義”。

下一步，丁發(fā)興團隊力求將損傷比強度理論推進至橫觀各向同性材料中，為我國材料強度領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破繼續(xù)貢獻自己的力量。