学术大师|生物力学之父:冯元桢

文摘   2024-05-24 20:58   英国  

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冯元桢(1919年9月15日-2019年12月15日),Yuan-Cheng Fung,美籍华人。他是生物力学、生物工程、组织工程的奠基人,当代新学科“生物力学”的创立者,在连续介质力学有重要成就,在国际学术界被誉为“生物力学之父”。今天就由生物力学俱乐部1号成员张运霄介绍这位大师级人物冯元桢教授。

冯于1919年出生于中国江苏省,江苏武进人。1934年毕业于北京四中。1937年毕业于苏外中学高中部,考入国立中央大学航空工程系。他于1941年和1943年分别获得中央大学学士学位和硕士学位。师承钱学森,黄玉栅。并于1948年获得美国加州理工学院博士学位。冯曾任加州大学圣地亚哥分校名誉教授和研究工程师。

1966年以前,冯元桢主要从事航空工程和连续介质力学方面的研究,早年做气动弹性。1966年,47岁的他离开了举世闻名的加州理工大学航空系,来到了刚成立不久的圣迭戈分校。1966年以后,致力于生物力学的开拓。他在生物力学、航空工程、连续介质力学等领域有重要成就。从航空泰斗到生物力学之父,他完成了科学史上最华丽的转身。他的著作《连续介质力学初级教程》我一年看三遍,每一遍都有新收获。

是美国圣迭戈加州大学教授,曾出任世界生物力学组织主席、美国生物医学工程学会主席等职。他是一个传奇人物,多院院士:美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国国家医学院院士、中央研究院院士、中国科学院外籍院士。曾获美国“百年大奖”、美国国家工程院“奠基者奖”等多个奖项。在中国获南京大学世纪校友学术成就金质奖章。2000年获美国科学最高荣誉“美国国家科学奖章”,为获此荣誉的第一位生物工程学家。2002年,获中央大学名誉工学博士。2003年,获成功大学名誉博士。2007年,获拉斯奖。冯元桢兴趣广泛,工作之余会以画油画、练书法与刻篆章。2019年12月15日,冯在加州圣地亚哥雅各布斯医疗中心去世,享年100岁。

生物力学领域内,冯元桢和他的实验室取得了三个具有里程碑性质的成就:

  • 生物软组织本构关系的研究主要建立了生物软组织力学性质实验研究的方法,以及关于生物软组织本构关系的准线性粘弹性理论和有限变形的拟弹性假说。这一本构关系对生物软组织具有普适性,其系数的唯一性优于其他类型本构方程。

  • 肺血流动力学规律的研究。冯元桢把力学方法和解剖学、生理学方法有机结合起来,获得了肺循环以流体动力学规律,并为肺循环生理现象提供了定量解释,由此,还为生物力学的研究建立了一大套方法学的规范,在组织—器官层次上解决了力学方法如何与生物学的方法相结合这一关键问题,从而奠定了生物力学这一新兴独立学科的方法学基础。

  • 生物组织器官生长和应力的关系的研究冯元桢从生物组织零应力状态的测定、残余应力的分析出发,揭示了生物组织器官的生长与所受应力的关系,提出了关于组织和器官生长和应力关系的新假说,并获得了众多实验的支持,从而提出了"组织工程"的新概念,进而发展成为生物医学工程中的一个跨世纪新领域。

冯著名的心肌本构方程(Fung's Law)为:

其中E是格林-拉格朗日应变张量,下标f,s,n分别是正交心肌材料的三个方向的分量,b和C是与硬度有关的参数,其中C有的kPa单位。

在1992年前,冯元桢就出版了学术专著7本、主编学术文集6部、发表学术论文282余篇。他的第一部专著《Theory of Aero-elasticity》是有关气动—弹性力学领域的著作。还有一部著作是《Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues》

冯元桢先生一生坚守自己的人生信条,“听从自己内心的声音,永不放弃对未知的探索,生命不息,奋斗不止”,为人类与科学做出了伟大的贡献。(中国科学院文献情报中心评)

参考文献:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Yuan-Cheng_Fung

  2. https://baike.baidu.com/item/%E5%86%AF%E5%85%83%E6%A1%A2/2428129?fr=ge_ala




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