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第31章 钟群鹏 失效分析预测专家

钟群鹏(1934.10—),浙江上虞人,失效分析预测专家,中国工程院院士。1952年考入清华大学航空系,1957年北京航空学院研究生毕业(苏联专家指导),留校任教。现任北京航空航天大学教授、博士生导师、学术委员会主任、材料失效和预测预防研究所所长等。曾兼任中国机械工程学会副理事长、中国职业安全健康协会副理事长、国家安全生产专家综合组组长、中国工程院机械与运载工程学部常委;中国质量检验协会第三届理事会副理事长、国防工业质量与可靠性专家组组长、国家安全生产专家专业组组长,《机械工程学报》、《中国安全生产科学技术》等编委会主任,《压力容器》编委会名誉主任,国家质检总局科技委委员、特种设备安全技术委员会副主任委员、国家标准化管理委员会专家委科学家,中国机械工程学会荣誉理事、失效分析分会名誉主任委员,中国人民解放军空军科技发展和人才建设顾问、空军飞行人才培养中心顾问,中国航空工业总公司科技委高级顾问、英国工程结构完整性协会(FESI)高级顾问等。1999年当选中国工程院院士。

1952年春,钟群鹏以优异的成绩考入清华大学航空系。清华大学航空系并入北航以后,他成为北航第一批5年制的学生,担任班团支部书记并于1954年加入中国共产党。1955年本科尚未毕业,组织上又提前抽调他跟随苏联专家攻读金相热处理专业研究生,1957年研究生提前毕业并留校任教至今。

20世纪70年代,钟群鹏在国内率先进行金属断口物理数学模型、宏观断口定量、断裂机理等方面的研究,40多年来一直在机械装备失效分析预测预防、材料环境行为及其控制领域进行了系统的、有开拓性的研究,在材料韧脆转移的数学模型和冷脆断裂机理与控制、压力容器与管道的失效分析及弹塑性安全评估技术、宏微观断口物理数学模型和断口的定量反推分析方法等方面取得重要成果。

从20世纪70年代开始,钟群鹏先后在我国组织举办了“断裂机理研讨班”、“金相技术和故障分析进修班”等提高班和研究生班,开设和主讲失效分析和预防方面的多门课程,培养了大量专业骨干力量。80年代初,钟群鹏与同事们在全国范围内发起了一个有117名国内知名教授、专家参加的签名活动,呼吁国家加强失效分析的学术研究和学会的组织工作,得到了时任国家经贸委副主任******同志的大力支持,并于1985年5月做出重要批示:“失效分析工作十分重要,国家经委要尽己所能给予支持。”从而使我国第一个失效分析的学术组织——失效分析工作委员会于1985年得以顺利建立,钟群鹏被推荐担任了该委员会主任。1995年在完成国家经贸委、国家教委批准的CIDA基金项目的基础上,成立了“中国—加拿大失效分析和预防人才培训中心”,钟群鹏担任该中心主任,开辟了失效分析高级人才的国际交流与培训渠道。

20世纪80年代初期,钟群鹏认识到如何检测钢瓶的内在质量,如何预测钢瓶的寿命成为当时急需解决的问题,但同时又是理论学术性不高而风险却很大的课题。钟群鹏组织了100多名技术人员,经过一年多的时间,进行了30多个项目和数千个试样的测试,做了1079个钢瓶的模拟爆破试验,从焊缝质量、腐蚀现象、缺陷影响、应力分析、爆炸模式等多个方面对钢瓶进行了试验研究和综合分析,取得了大量的可靠数据,参考世界上8个国家的相似的标准,最后得出了一个十分简洁而又实用的北京市液化石油气钢瓶定期检验和质量判废标准。按照此标准,当时每年可为北京市节省资金600万元,全国可达7亿元。最终制定了国标《液化石油气的定期检验》(GB8334—1987),成为我国压力容器安全工程研究史上的一个光辉典范。

1988年2月,某发电厂20万千瓦5号汽轮发电机组发生了轴系断裂的特大事故,当时,这一类型的电机全国有54台,不查出事故原因和存在的隐患,后果不堪设想。钟群鹏被国家安全生产委员会指定为事故调查分析专家组组长,对事故现场进行了细致的调查。专家组进行了51项专题分析,做了上百次试验,最终查明了事故起因,并具体提出了14条预防措施和建议,为当时正在运行的我国主发电机组消除了隐患,对电力安全生产做出了重大贡献。在我国,对这类事故起因的发现尚属首次。

1992年,某型发动机Ⅰ级涡轮叶片断裂故障严重影响我军飞行员的安全和战训任务的完成,航空航天工业部和空军联合组织了40多位专家,分成4个组,进行综合分析攻关。钟群鹏先是任材料断口组组长,对客观事实进行了缜密分析,提出了有一种附加力影响了叶片寿命的论断。后来4个组合并为一个综合组,钟群鹏又担任综合组组长。综合专家组用了不到一年的时间,对设计强度、应力集中效应、模态分析、孔边强化可能性等进行了多项专题研究,最终找出了强迫振动这一附加力的模态,提出了分阶段的预防改进措施和工作步骤,为数十万支叶片的报废停用解除了禁令。改进后的叶片寿命由400小时延长到了600小时,预计寿命可达900小时,不仅保证了飞行安全,而且可产生11亿元以上的经济效益。

1998年8月—2002年2月,某型发动机Ⅱ级涡轮叶片在使用过程中发现有发动机的叶片发生了断裂,该重大故障一度导致全军配装该系列发动机的飞机全部停飞。解放军总部领导机关委托钟群鹏组成专家组查清故障原因,提出预防改进措施。钟群鹏领导专家组针对涡轮叶片裂纹故障进行了材料性能试验、断口汇总观察、修理发动机叶片缺陷的统计分析等研究,对叶片断裂故障原因进行了全面的综合分析,找到了症结是存在“月牙形”铸造多晶区。这一发现对我国叶片制造、修理的质量控制有重大的意义。

1997年6月27日,北京某化工厂发生特大火灾爆炸事故,由于爆炸发生在香港即将回归的前三天,这起特大火灾事故引起了境内外媒体更多的关注。事故发生后,相关部门立刻组成专家组,钟群鹏作为专家组的组长,冒着酷暑,与另外8名各类事故分析专家在现场进行了详尽的调查,最后专家组对这起爆炸事件给出了结论。钟群鹏还针对不同意见,本着认真负责和科学的态度,反复进行大量的排查、检验,最终证明了由钟群鹏领导的专家组的结论是正确的。

2004年11月,某型飞机执行由包头飞往上海的航班任务,飞机刚刚起飞后就发生了坠毁,机上乘客和机组人员全部遇难。事故发生后,国家安全生产总局紧急成立空难事故专家组,由钟群鹏担任组长,对事故原因展开调查。钟群鹏带领几名航空领域的专家火速赶到现场,冒着零下十几度的严寒,亲自对现场残骸进行仔细的排查,不放过一个可疑之处。通过历时4个多月的艰苦工作,在对飞机黑匣子中的数据、飞机动力学、当地的天气情况和国外同类型飞机类似事件进行综合分析后,终于找出了事故原因,为我国今后避免类似事故的发生提供了重要的参考和借鉴,为我国民航安全事业做出了重要的贡献。

钟群鹏是机械(电)装备失效分析预测和预防专家,我国失效分析预测预防分支学科的主要开拓者和我国失效分析学会组织主要创始人之一。40多年来在金属材料的断裂模式与机理、弹塑性断裂判据与安全评定、失效预测与预防决策、宏微观断口物理数学模型与定量分析、失效学的哲学理念与安全管理系统等方面进行了卓有成效的科学研究和工程的实践应用。主持参与重大事故分析和预防决策500多例,发表论文150多篇,主编国家标准2部,公开出版教材和专著十多部,培养硕士、博士和博士后50多名。获国家科技进步奖2项、省部级一等奖7项、二等奖4项。获航空航天工业部有突出贡献专家,北京市和国家先进教师,中国机械工程学会科技成就奖等称号。获得《金属学报》李熏论文一等奖、《机械工程学报》50周年优秀论文奖等。

钟群鹏1999年当选中国工程院院士。

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