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詹梅:“杰青”是怎样炼成的
作者:[吴秀青] 文章来源:[西工大网-宣传部] 发布时间:[2016-10-28] 阅读次数:[3007]

西工大新闻网10月25日电(记者 吴秀青)

    她,似一朵丁香,质朴、素雅而芬芳;更似一株傲雪绽放的红梅,卓而不群,奋勇当先,坚韧而自强。她,就是2016年国家杰出青年科学基金获得者、西北工业大学材料学院教授詹梅。

    设立国家杰出青年科学基金(简称“杰青”),旨在支持在基础研究方面已取得突出成绩的青年学者自主选择研究方向开展创新研究,促进青年科技人才快速成长,吸引海外人才回国工作,培养造就一批进入世界科技前沿的学术带头人。“杰青基金”自1994年设立至今已经走过22年。中国科学研究领域内的不少佼佼者、学术带头人乃至两院院士都曾是“杰青”获得者,他们所取得的成就成为国家在基础研究领域引才、育才、用才制度的最好诠释。

    这是一场底气和实力的角逐,这更是一场自由选择下的创新研究的较量。“杰青”项目竞争异常激烈,今年全国仅有198名45岁以下的优秀青年学者获得资助,詹梅便是其中之一。

    詹梅这位土生土长的“杰青”究竟是如何炼成的?其背后的成长故事又会给大家带来怎样的启示?

                           何以幸运?“本硕博连读,导师杨合一路引领我成长”

    记者初识詹梅,是在西工大2016级新生的开学典礼上。詹梅作为教师代表的一席发言,亲切、真挚而富有感染力。

    面对新生,詹梅既是师长也是学长。“25年前,一个斜挎着帆布书包,提着连油漆都没刷过的木箱,穿着农村常见的泡沫凉鞋,操着满口四川话的女孩,踏进了西工大校门。”詹梅说,“进入西工大读书,只是幸运撞上的机缘巧合。事实证明,西工大是一所好大学,‘三实一新’的校风和良好的学习条件,是最适合我成长的环境。”詹梅的不凡历程和学术成就印证“此言不虚,的确如此”。

    詹梅是农家子弟,1972年出生在四川资阳县。天资聪颖的她,读高一时父亲去世。割猪草、收麦子、掰玉米、剥黄麻、绑烤烟……身材瘦小的她几乎干过所有的农活。贫寒的家境和艰难的岁月养成其超乎寻常的勤勉和坚毅,也造就其自强不息的个性。

    1991年詹梅以优异的成绩考入西工大材料科学与工程系塑性成形工艺与设备专业。1995年以专业第一的成绩获得保研资格,孜孜不倦的求学精神令她一鼓作气在西工大材料学院材料加工工程专业完成硕博连读,其间多次荣获西工大“三好学生”、“三好研究生”和专项奖学金,还被评为校优秀本科、硕士和博士毕业生。2001年在西工大航空宇航制造工程流动站做博士后;2002年入选西工大首批英才培养计划;2003年博士后出站留校任教至今。2007年破格晋升为教授;2008年入选教育部新世纪优秀人才;2012年成为400名国家首批优青获得者之一,并获得“吴亚军优秀青年教师奖教金”特等奖;2014年入选西工大首批“翱翔青年学者”;2016年成为198名国家杰青获得者之一……詹梅一路闪光的足迹,彰显她是一个奋力的前行者,也是一个十分幸运的人。

    何以幸运?在詹梅看来,她的幸运不仅在于上了一个“好大学”,还在于遇到一位“好导师”。如果说西工大是詹梅成长的沃土,那么她的导师杨合教授便是一位燃灯者,他的引领为詹梅指明了奋斗的方向,其鼓励更使詹梅拥有了强大的自信心。

                 

    詹梅的本科毕业设计指导教师、硕士和博士导师,以及博士后合作导师都是杨合教授,博士后出站留校任教依然工作在杨合教授领导的精确塑性成形团队。这样深厚的师生情缘实属罕有。

    詹梅至今仍为她的本科毕业设计而自豪。她说,“在上世纪90年代,计算机数值模拟还处于起步阶段,材料学院只有杨合老师课题组拥有一台当时非常先进的386 计算机。而我的本科毕业设计就能接触到计算机软硬件,并采用其实时、在线、直观实现了材料性能的测试与表征,为塑性变形过程的数值模拟分析提供了可靠的材料性能。这大大激发了我对塑性成形研究的兴趣。”

    本科毕设时詹梅的勤奋踏实和敢于创新的学术特质很快突显出来。1995年9月,詹梅被杨合教授免试招收为硕士研究生。硕士阶段,杨合教授十分欣赏詹梅探幽发微、永不知足的钻劲儿,两年半之后,她又获得了跟随杨合教授直接攻读博士学位的资格。攻博期间,依托西工大强大的三航背景,詹梅跟随杨合教授步入了神秘且无限精彩的航空航天难变形材料异形构件精确塑性成形制造领域。

    由于当时缺乏快速适用的算法和有效的模拟系统,中国的难变形材料复杂构件精确塑性成形水平相当低下,并制约了先进航空发动机的研制。具有优异抗振性能和高效率,但材料难变形、形状复杂难成形的带阻尼台钛合金叶片是其中的典型代表。詹梅的科学研究就是从航空发动机带阻尼台叶片精锻的数值模拟研究开始的。

    针对该成形过程中的动态边界条件复杂、网格易畸变且再划分困难等难题,詹梅提出了修正触模节点位置的初矢修正法和基于边界构形的内缩法,发展了复杂构件体积成形三维有限元分析系统,建立了带阻尼台叶片精锻三维有限元模型,解决了复杂构件体积成形不均匀变形预测难题。该项研究揭示了复杂叶片精锻成形过程中的不均匀变形流动特征与规律,提出了通过优化毛坯形状和位置等调控复杂不均匀变形的方法,提高了带阻尼台叶片精锻的成形极限与精度。

    2001年3月,詹梅进入西北工业大学航空宇航博士后流动站从事博士后研究。由于薄壁弯管件拉压区剧烈的不均匀变形且极难协调,导致易于起皱和破裂,成为制约我国先进军机研制的关键瓶颈。针对该需求,詹梅将研究方向从体积成形扩展到管类薄壁构件精确成形。

    2003年博士后出站后,詹梅正式留校加入杨合教授的精确塑性成形团队。此时她又开始思考今后的发展方向。当时,国内航天等高技术产业的迅速发展,迫切需要具有异形曲面的复杂薄壁构件的低成本、短周期精确成形技术。詹梅围绕国家航天重大战略需求,又开始了薄壁异形构件局部加载精确成形技术的探索。

    不畏艰难、大胆创新的詹梅,在杨合教授的启发与指导下,一路披荆斩棘,成功实现多次研究转型,并在转型升级中不断拓宽其研究领域,收获累累硕果。

                           何以攀峰?优秀的团队是“杰青”成长的阶梯

    “‘把握生命里的每一分钟,全力以赴我们心中的梦’这句经典老歌歌词,一直激励着我,也由此形成了我的人生信条:做好当下,时刻准备着;看结果,更重过程。”詹梅说,“回想一下,我能从一个农家女孩有所成长,在学术道路上起步较快,还有一个很重要的原因,源于我成长在一个优秀的团队——杨合教授领导的精确塑性成形团队。”

    杨合教授系我国材料加工领域著名科学家、教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者,长期致力于航空航天高性能轻量化构件精确塑性成形研究,开拓了精确塑性成形成性的新学科方向,开创了主动控制和利用不均匀变形实现难变形材料复杂构件成形成性一体化的理论和技术,极大丰富了塑性成形理论,攻克了四代机、大客、长征系列火箭、某型导弹等迫切需要的关键构件成形制造难题,先后获得国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、国家科技进步一等奖等5项国家级科技奖和7项省部级科技奖。

    杨合教授是首位应邀在ICTP作大会主旨报告的华人学者。他本人及其领导的团队,近年来在航空航天难变形材料复杂构件高性能轻量化精确塑性成形理论与技术方面取得了重要进展,受到国际同行的关注和认可,这标志着西北工业大学在该领域的研究已经达到了国际先进水平。

    杨合教授领导的精确塑性成形团队,是国家“985工程”中“航宇材料技术科学”一级科技创新平台。该团队的8位成员都是杨合教授悉心培养的学生,其中7位是师从杨合教授的硕博连读研究生,且拥有海外名校访学经历,因为他们的优异而先后毕业留校任教,并加盟精确塑性成形团队。

    “高标准严要求,拼搏进取,开拓创新,争创一流”的团队文化引领团队青年教师快速成长。”团队拥有长江学者1人、国家杰青2人、万人计划领军人才和中组部青年拔尖人才3人、国家优青2人、中国航天科技十大杰出青年1人、新世纪优秀人才4人、上银优博和省优博奖4人,获得国家自然科学等5项国家大奖。——该团队的实力在全国高校可谓突出。

    “通过顶天立地的科研来培育一流人才。”——这是杨合教授团队的根本理念。团队始终将人才培养置于教学与科研全过程,围绕国家重大需求开展高水平研究、培养高水平学生,做到科学研究与人才培养相得益彰。

    在科研方面,团队提出了“问题导向、目标引领、难点切入、创新驱动”的16字理念,并始终将其贯穿于研究生科研选题和实践全过程,由此培养的博士、研士研究生基本上做到了既面向国家的重大需求又瞄准了学科国际前沿,或者说既立足于本学科前沿又为国防重大需求做出关键贡献。

    在育人方面,团队提出了“以解决问题为根本、以创新思路为主线、以深入思考为基础”的培养理念。而在实施过程中,团队践行的是“全过程设计、顶层设计、精准设计和闭环设计”,即团队坚持对学生从招生、教学、开题、过程检验、论文修改、答辩PPT制作、总结成果发表等全过程进行悉心指导,厚植学生的基本功、拓展其知识面,使学生不但能尽快进入本学科发展前沿,而且能学以致用,并返回解决工程实际难题。——三者有机结合,达到顶天立地育人的目的。

    “团队不遗余力为学生创造优良的研究条件。”詹梅说,在上世纪90年代初,团队就为学生购买了计算机。本世纪初,在国家“985”工程、“211”工程的支持下,并自筹经费,团队又搭建了系列国际先进水平的实验装置与计算平台,从而为学生和团队成员开展高水平前沿科学研究提供了条件。

                          

    杨合教授团队始终把建设国际一流的材料成形学科与培养高素质、广视野的创新型人才作为第一要务。经过20多年的努力,先后培养出博士后5人、博士30余人、硕士120余人,其中包括国家杰青、万人计划领军人才、中组部青年拔尖人才、国家优青、中国航天十大杰出青年、教育部新世纪优秀人才、科技部科技创新领军人才等一批高层次人才,为我国材料加工科教事业进步和拔尖创新人才培养做出了卓越贡献。

    “杨合教授,一生锲而不舍追求科学真理,脚踏实地、潜心钻研、勤于创新,勇攀科技高峰;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。”提起刚刚骤然离去、英年早逝的杨合教授,詹梅十分悲痛。她说,“肩负责任使命、助力国家发展是杨合教授的毕生情怀。他一直告诫学生和团队成员,要踏实做人、认真做事,要对国家科技进步怀有强烈的责任感和使命感,要让自己的科研成果产生世界影响。”

    “杨合教授渊博的学识、开阔的思路、深邃敏锐的科学洞察力、诲人不倦的精神和对学生极其负责的态度,使他指导的研究生和团队成员终生受益。”缅怀杨合教授,詹梅追忆说,“我的博士论文杨老师至少改了10遍,我的杰青答辩PPT在他的指导下至少改了50遍。正是因为如此,才让并不聪明的我有今天的一点小小成就。” 

                         何以开来?服务国家重大战略需求是前行的永恒动力

    “科研成果不仅要在知识上创新,更要解决国家重大需求”,这既是杨合教授的遗愿,也是中国科学家对于国家最根本的责任与使命。“继承先生遗志,传承未尽事业。”詹梅说,“服务国家重大战略需求将是我本人和团队继续前行的永恒动力。”

    难变形材料异形构件精确塑性成形,既是航空航天等高端装备发展的重大需求,又是国际塑性加工前沿领域重要课题。如何描述和调控不均匀变形行为,提高钛合金复杂叶片锻造、薄壁异形构件旋压和难变形材料薄壁管数控弯曲成形极限和精度,是该领域迫切需要解决的挑战性难题。

    詹梅经过多年持续努力,在解决上述难题方面取得重要进展,形成了“难变形材料异形构件精确塑性成形”研究方向,发展了难变形材料异形构件精确塑性成形理论、技术和模具装置,取得了系统的创新成果。其成果形成了2项难变形材料薄壁构件精确塑性成形关键技术,成功应用于航天四院和七院、成飞和上飞等企业,实现了2大类难变形材料薄壁构件批量制造,包括长征系列火箭和C919的液压、燃油等管路用弯管件等。

    “大型薄壁异型曲面构件旋压”,是詹梅“杰青”项目及其未来的主攻方向。“这类构件是大运载火箭和远程导弹发展的迫切需求。”詹梅介绍说,直径超过3米的高强铝合金燃料贮箱封头,是其中的典型代表。现有冲焊工艺,不能消除曲面与筒体的交叉焊缝,导致可靠性差,极难满足长期加注、常年通电、快速发射的长期战略储备和威慑能力要求。而多道次复合旋压,能够实现该类构件无焊缝整体成形,因而成为其重要技术路线。

    然而,构件的大型、整体、薄壁、复杂形状、极端尺寸结合,导致工件刚度减弱,使得无模约束变形更易发生大摆动、失稳起皱等缺陷,而且对坯料形状尺寸和性能波动敏感,导致旋压成形稳定性差,过程极难控制。

    因此,需要解决的关键科学问题是:无模约束变形机理与规律,成形过程稳定性和缺陷对形状尺寸的敏感性,以及全过程优化控制方法。“这就需要开展极端尺寸结合下的旋压原理与技术的研究,包括变形力学模型与无模约束作用机制、成形稳定性和缺陷敏感性与不均匀变形的映射关系及全过程优化设计与稳健控制。”詹梅说,预期在理论、技术和应用上,将取得突破性进展和创新成果。

    “品牌”、“荣誉”、“平台”、“口碑”,这是科学家评价杰青基金常用的词汇。在国内,杰青基金仍然是目前含金量最高的科研资助项目,“经费不一定最高,但水准是很高的,它是青年科学家从事科学的标杆”;“从长远来看,作为人才基金,杰青基金对科研的促进作用会比普通项目基金大得多”;“杰青基金似乎有一种魔力,一旦得到它,你的研究工作就有了动力”——老“杰青”们如是说。

    “申请‘杰青’的过程很痛苦,但非常锻炼人。”提起2016年的“杰青”申报工作,詹梅深有感触地说,申请“杰青”的过程也是成长的一道风景。她对有志于申请“杰青”项目的青年教师交流了三点深刻的体悟:要有长远规划,做好准备;要踏踏实实地把工作做好,积累实力;要认真写好申请书,精心做好PPT。

    “成为‘杰青’也许有机缘的因素,但更重要的是实力,只有拼搏才能抓住飞翔的机会。”在詹梅看来,从事科研工作,还应拥有胸怀、理想和责任,多一份豁达和宁静。

    詹梅已累计承担国家基金、863项目、973子课题、成飞、航天七院等航空航天企业合作项目等重要项目30余项。研究成果发表论文140余篇,SCI收录80余篇,他引2000多次,SCI他引500余次。获授权发明专利18项、软件著作权12项。研究成果得到了国内外同行的广泛引用和肯定,包括美、英、德、日在内的30多个国家和地区,牛津、剑桥等300多所研究机构,以及本领域国际著名学者和顶级期刊。获国家自然科学和国家技术发明二等奖各1项,省部级一等奖2项、二等奖1项。现任全国塑性工程学会副理事长、凝固技术国家重点实验室副主任,并被聘为第十届和十一届全国塑性工程学会青年工作委员会主任委员。

                    

    对詹梅来说,“优秀是一种习惯”。20多年的科研生涯、步步进阶的求索路上,詹梅树立起一个个荣誉的里程碑,同时也拥有了一颗由时光打磨而成的致远之心。“一个梦想的达成,意味着另一个更远大征程的启航。”面向未来,詹梅笃定地说。 (图片由本人提供)

                   

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