2024年6月13日，北京大学教授、中国科学院院士魏悦广先生在北京大学科学研究部、北京大学研究生院主办的“传道经纬：科学家的故事”进行主题讲座，分享“弘扬科学家精神，引领建功新时代——我的主要研究和工作经历分享”。讲座中，魏悦广院士讲述了他早期的读书和工作经历，并分享了在科研道路上的收获与成长；详细介绍了跨尺度力学的重要性，深入系统地开展新材料跨尺度力学的研究；长期坚守教学科研第一线，交流在教书育人方面的心得体会。
活动承办单位为北京大学建筑与景观设计学院/流域人居系统研究中心、流域地方性建成环境山西省重点实验室、中国城市规划学会流域空间规划分会。本次讲座由汪芳教授组织并主持。本次学术活动得到国家自然科学基金重点项目（编号52130804）支持。
题目：弘扬科学家精神，引领建功新时代——我的主要研究和工作经历分享
读书和早期工作经历
1986年7月，在中国矿业学院北京研究生部获得工程力学硕士学位，硕士论文研究方向为非均匀梁、板、壳的统一位移方程，师从著名力学家陈至达教授；1986年8月至1989年8月，在山东矿业学院矿建系岩石力学教研室担任讲师，1989年受中国岩石力学界权威学者陈子萌教授举荐，报考并考取了清华大学黄克智院士的博士研究生，1992年7月，获得固体力学博士学位，主要研究研究方向为纤维复合材料压缩失稳的细观力学研究。1992年7月至1994年7月，在中国科学院力学研究所从事博士后研究，师从王自强院士，研究方向为基于高阶渐近场的弹塑性断裂准则研究；1995年1月至1998年8月，在美国哈佛大学做访问学者和博士后，师从美国三院院士JM Hutchinson教授，研究方向为薄膜/基底体系非线性力学行为和塑性应变梯度理论。在哈佛大学期间继续在高水平的国际平台上进行前沿研究，体现了勇攀高峰、敢为人先的创新精神。
适合应变梯度理论的有效的有限元方法
背景：传统的弹塑性理论是基于宏观尺度的连续介质假设，忽略了应变梯度效应。然而在微纳米尺度，由于表界面效应、晶界效应、晶粒尺度效应等因素，应变梯度效应不可忽略。
关键科学问题：材料的总体力学性能依赖于其微观结构（跨尺度行为），如何有效地表征新材料跨尺度力学性能并建立标准？
基于以上思考，在传统力学理论的能量变分中增加跨尺度的应变梯度效应与表界面效应，以此建立了应变梯度理论框架，将力学理论的有效性从宏观扩展到微纳米尺度，提出了有效的跨尺度力学表征方法。将传统有限元传统节点变量从位移转换为位移导数，提出适合应变梯度理论的有限元方法，解决了非平衡“鬼力”问题，通过与线性硬化应变梯度精确解比对验证了新有限元解的有效性，推动了跨尺度力学的进一步发展。
深入系统地开展新材料跨尺度力学研究
哈佛大学留学结束后，魏悦广院士决定回国工作，以期在我国的教育、科技和人才培养等方面做出力所能及的贡献。通过从事科研和教育，为我国科技人才培养、学术地位提升、工程实际问题解决、中外学术交流机制建立等，贡献力量。
在担任国家自然科学基金委“材料强度及灾变的跨尺度力学研究”创新团队负责人期间，深入系统地开展新材料跨尺度力学研究。将连续介质跨尺度力学方法（自上而下）和物理跨尺度力学方法（自下而上）相结合，开展电镜观测与MD模拟的比对研究，研究纳米结构金属中偏位错、孪晶、晶界等的萌生、演化及交互作用引起材料的强韧化机制，获得跨尺度力学理论解与CBR解的关联区域。实验发现纳米金属准静态拉伸等产生晶界偏位错，尺寸效应产生与晶界-位错的交互作用；发现并阐明强韧化的点阵及交互作用机制，为孪晶与偏位错在纳米晶金属强韧化中的主导作用提供了微观物理基础。
科研成果应用：高温发动机叶片涂层界面的强韧设计、近空间飞行器表层材料结构的抗热冲击失效分析以及材料跨尺度力学性能参数的系统化获取。
长期坚守教学科研第一线
魏悦广院士在教书育人方面做出了重要贡献。他在北京大学为本科生开设了《弹性力学》课程，并为北京大学、中国科学院大学的研究生开设了课程，包括《断裂力学》、《工程问题的力学建模》和《板壳理论》。此外，他在中科院力学所为博士生开设了博士生综合基础课《断裂力学》，持续了13年之久。
报告结束时，魏悦广院士继续用科学精神勉励大家，要长期坚持“胸怀祖国、服务人民的爱国精神；勇攀高峰、敢为人先的创新精神；追求真理、严谨治学的求实精神；集智攻关、团结协作的协同精神以及甘为人梯、奖掖后学的育人精神”。
报告交流
交流讨论环节，由汪芳教授主持，北京航空航天大学姚仰平教授、北京大学大学研究生院综合办刘佰军副主任、北京大学李东锋研究员作为讨论嘉宾。
汪芳教授提到，开始走上学术之路时，许多情况都是未知的，魏院士在面对困难时，始终坚持不懈，最终柳暗花明。我们要学习魏院士在科研过程中，常怀有感恩之心，保持传承，不畏艰难，最终水到渠成；科研工作应紧密结合实践，服务于国家、时代的需求。姚仰平教授总结了魏悦广院士的讲座内容，认为其风趣且实在，并提炼出三个关键词：出身学校、奋发精神以及名师指点；还讨论跨尺度、人工智能和塑性力学等具体领域的科研进展。刘佰军副主任就学校层面如何促进学科交叉进行了讨论，李东锋研究员则探讨了基础理论与国家重大战略需求的结合问题。
问答环节中，师生们就如何平衡身体锻炼与高强度科研、如何正确面对科研挑战等问题展开讨论。魏悦广院士强调，好的身体是科研工作的保障，倡导科研工作者保持健康的生活方式，以为祖国健康工作50年为目标；对于正确面对科研挑战，指出科研人员需要在适应环境的同时坚持走好自己路，找到并专注于自己擅长的科研领域。这次交流使师生们对科研工作的特点有了更深刻的认识。
图 交流讨论环节
力学是自然科学领域的基础学科，也是建筑学、土木学科等工程类学科的基础理论。经典力学不仅与众多学科有着深度交叉与融合，更影响了科学哲学的发展，塑造了一代又一代科研工作者的思维方式。魏悦广院士在分享深耕力学领域的学术成就的同时，为学为人的真知灼见以及服务国家的报国之志，同样让与会的同学、老师们受益匪浅。以此汲取力量，践行胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先、追求真理、严谨治学的科学家精神。
本次“传道经纬：科学家的故事”吸引来自北京航空航天大学、北京建筑大学、中国矿业大学、中国地质大学、北京林业大学、西北农林科大、北京师范大学、北京体育大学等多所高校，以及北京大学工学院、环工学院、城环学院、景观学院、地空学院、物理学院、材料学院、前沿交叉研究院等兄弟院系的老师、同学们参与讨论。
图 讲座后魏悦广院士与现场观众合影
主讲人
魏悦广 院士，北京大学
