瑞典访学随笔
 

    几周之前,我搭乘的中国国际航空公司班机,在与大风顽强斗争半小时后,终于平安降落在北京首都国际机场,机舱里响起了空中历险后喜悦而热烈的掌声......。这掌声带着我的思绪飘到了2010年,同样是搭乘中国国际航空公司班机,我来到了美丽的北欧国家———瑞典。
  在世界地图上看,瑞典国土最南部的纬度比我们国家最北部漠河的纬度还要高2度左右,想象中这儿的冬季一定是严寒刺骨,其实,却不是这样。瑞典的大部分主要城市都分布在波罗地海和北海沿岸,因此从瑞典首都斯德哥尔摩以南的沿海城市,冬季的温度甚至不低于北京,与哥本哈根隔海相望的马尔默以南更是比较温暖。即使是北部的主要城市,几乎靠近北极圈了,冬季的严寒温度大约和哈尔滨差不多,而按纬度计算,这些城市比哈尔滨要往北几乎1500公里。
  瑞典皇家工学院(KTH)的科研生活
    我是在东南大学的资助下,开始瑞典的合作研究工作的。我非常珍惜这个好机会,我能够更加自主、更加灵活地参与到北欧乃至欧洲的合作研究工作中去。
  我在瑞典的第一个也是贯穿始终的合作研究单位是瑞典四所著名工科大学之一的瑞典皇家工学院。到达皇家工学院的时候,已经是2010年的深秋时节了,我的合作教授、KTH结构工程与桥梁专业首席科学家RaidKaroumi教授热情接待了我,和系里的秘书一起帮我办理医疗保险等相关手续,并给我安排好一间独立的办公室。
  在KTH的时光过得很快,几个月的研究工作令我收获颇丰。Karoumi教授是欧洲著名的桥梁动力学专家,我和他的交流讨论很多;此外,Division里有几位工业界的兼职教授(AdjunctProfessor),其中交流比较多的是CostinPacoste教授,他是欧洲非常有影响力的工程结构动力学专家和咨询工程师。和Karoumi教授和Pacoste教授的讨论,使我对动力学有了更全面的认识,两位教授分别来自学术界和工业界,他们对结构及结构动力响应的认识,例如对阻尼、对模态等这些耳熟能详的基本概念的解读,令我耳目一新。正是在这段时间学术交流中,在潜移默化中,积累和丰富了我的知识和经验。
  在KTH的这一段时间,我重点对一座在欧洲有代表性的钢-混凝土组合梁结构的铁路桥梁进行动力分析和计算,连续奋战了100多个日日夜夜,在精细化的有限元模型基础上,开发了比较实用的移动荷载、移动车辆耦合振动的计算模型以及相应的数值计算方法。特别是在耦合振动研究中采用的是精细化的桥梁结构模型,这是和以往多数车桥耦合振动模型不同的地方,初步解决了一个关键科学技术问题。
  与吕勒奥工业大学(LTU)LennartElf-gren院士相识及合作
    2011年的春天,北欧半岛冰)逐渐消融,万物复苏。一次偶然的机会,我认识了瑞典吕勒奥工业大学的LennartElfgren教授。Elfgren教授是瑞典皇家工程院院士,同时是欧盟第六框架项目的SustainableBridge的首席科学家,欧洲土木工程领域著名的大教授,也是北欧安全防务领域的智囊人物。
  Elfgren教授听说我在KTH所做的工作后非常感兴趣,并多次邀请我讨论相关课题的合作(相关讨论中一起参加的还有Jan-ErikJonasson等教授),讨论内容不仅有桥梁结构(特别是铁路桥梁,包括钢桥、混凝土桥以及钢混组合梁桥)在重载车辆下的动力响应研究,而且还包括长期作用下的(预应力)混凝土桥梁结构性能。在与瑞典的交流合作过程中,Elfgren还邀请我与他一道合作指导博士生Natali-a。我在KTH和Karoumi教授合作的项目是Elfgren教授领导的欧盟框架项目Sus-tainableBridge后续项目的一部分,而且那时候Elfgren教授正在联合欧洲十几个国家的大学、研究所以及德国、瑞典等国家的铁道部(铁路局)联合申请欧盟第七框架项目Mainline,其中KTH也是合作单位之一。这样,因为项目的原因,我同时与Karoumi教授、Elfgren教授以及LTU土木工程系的同事开始了合作研究工作。LTU因此成了我在瑞典的第二个主要合作研究单位。
  2011年秋天,我在瑞典合作指导的博士生Natalia告诉我,Elfgren教授作为项目负责人和首席科学家的欧盟第七框架项目Mainline申请成功了。我也感到非常高兴,这样,我就可以继续同时和LTU及KTH合作了。
  在接下来的几个月,我完成的主要工作是一座典型的铁路用钢筋混凝土拱桥(Lang-forsenBridge,单拱跨度89米;该铁路桥梁的研究由欧盟和瑞典铁路局资助)和一座钢桁架桥(byBridge)的精细化模型分析、现场实测以及列车荷载作用下的动力响应分析,还包括列车提重和提速后的桥梁承载力评估等。这些都需要精细化的桥梁结构在移动荷载和移动车辆下的计算分析才能给出定量的评价结果,特别是对于钢桁架桥梁的疲劳检算,更是需要对钢桥的关键部位进行有效疲劳应力幅(及循环次数)进行量化计算。
  在瑞典的研究工作,外松内紧,要求很高。他们的工科大学的风格是直接面向工业界的,大部分研究成果也直接要向工业界的专家汇报,而且研究成果很快就会在实践中被检验。因此,研究结果尤其需要务实和准确。例如,对每一座桥梁结构都要构建精细化模型,进行精确计算。无论是现场试验或者足尺试验,都需要依据精细化模型给出的初步预测结果,来布置高精度的测试传感器。如果预测结果不准确将直接造成传感器布置点不合理,可能导致实测结果不够准确或者重要的信息遗失。对我而言,希望能够把这些工作做到尽可能好一些。
  远在海外的中国人,处于客居他国的位置,我们的精神风貌、工作态度和学术水平,不仅仅代表了自己,更是一个展现蒸蒸日上、逐步繁荣强大的祖国国家形象的微元体,因此,合作的科研工作必须尽可能地做好。也正是这个原因,我尤感压力巨大。我建立的有限元预测模型和数值计算模型的预测结果在试验实测前就交给瑞典的同事,然后我和他们一起参与试验方案设计和现场实测;所有实测工作结束后,由Niklas和Thomas博士以及博士生Natalia提取实测结果来验证模型。每到这个时候,我总是不禁有点汗涔涔,但当发现Lang-forsenBridge和AbyBridge两座桥梁的实测和预测都几乎完美吻合时,甚至在钢桁架桥梁(AbyBridge)实测中,模型的预测结果还帮助Niklas和Natalia找到了一些没有注意的实测结果时(他们使用的第一种算法只能找到部分实测结果,后来根据预测结果的提示,他们使用第二种算法,找到了几乎所有的预测结果),我尤感兴奋和振奋。
  记得2011年秋天,当LangforsenBridge的预测结果和实测结果分析报告会结束的时候,我们向参加会议的专家展示了精细化模型及计算结果,小会议室里在座的教授们沉默了几秒钟,随后是一阵掌声。包括后来LangforsenBridge在列车作用下的动力响应预测与实测,我都是主要工作的实施者之一,甚感荣幸和高兴。
  前面提到的钢桁架桥梁(AbyBridge)是一座在欧洲具有代表性的铁路桥梁,结构细部非常复杂。这座桥梁的建模、实测和动力响应分析,是瑞典的同事和我以及我的研究生王志兰共同合作开展的。现场实测工作完成后,来了不少人参加项目进展报告会,不仅包括学校和工业界的专家,还有瑞典的LKAB(瑞典国有Luossavaara-Ki-irunavaara铁矿石公司)和瑞典铁路局的技术管理人员AndersCarolin博士等人。我和我的研究生的工作得到了LKAB和瑞典铁路局人员的肯定。这个项目报告会结束后,我很快就要回国了,临走前Thomas博士对我说,你和你指导的研究生的工作给参会专家留下了非常深刻的印象……我想,正是这些努力以及平时真诚的合作态度,以及严格守信的处事风格,使得我在瑞典的合作研究打开了局面。在国外,我不仅仅是来学习先进知识和先进经验的,更是来宣传高速发展中的中国的,是来建立互利合作和长久交流之桥的。
  2011年9月,Elfgren教授和吕勒奥工业大学校长JohanSterte先生着实给了我一个惊喜,基于我在与瑞典吕勒奥工业大学合作研究中所做的贡献,他们决定授予我GuestProfessor的荣誉,并由校长JohanSterte先生亲自授予我GuestProfessor的聘书。我当时真的很开心。这可能是对我几个月勤奋努力工作的最好的评价和证明了吧。
  此外,我抓住这个机会,向LTU宣传东南大学,并在东南大学土木学院领导的支持下,向LTU表达了希望建立长期合作,特别是学生、教师合作交流机制的意向。这些工作目前正在紧密的开展过程中。
  瑞典研究生培养模式
    在瑞典合作交流期间,除了研究工作之外,我作为合作导师(co-advisor)指导了1名博士生和5名硕士生,而且还观摩了他们的研究生教学,并对他们的研究生培养,尤其是博士制度有了比较深的了解。
  这儿的博士生通常是雇员制,也就是正式的工作人员,拿的是工资,享受和大学教职人员或者公司员工完全一样的福利待遇。所以,如果被招为博士生,那就是开始工作了。在瑞典招博士生,首先需要教师或者研究人员申请到“博士生项目”,一个博士生项目资助期是4年,如果博士生有教学任务的话,可以延长为5年,而这多出来的一年的工资和福利要由学校(政府)承担。招聘博士生的时候,要签署一个详细的雇佣合同,上面的权利和义务以及研究课题的目标、时间节点和考核指标都会写得很明确。
  博士生阶段的课程很多,这点和国内不太相同,而且每个课程都有若干个大作业,完成一个大作业可不是一件轻松的事情。由于瑞典的人力资源费用很高,,经常是一门博士生课程由几所大学共同承担,以实现资源共享,成本节约。例如瑞典的土木工程四校联盟就是这样,CTH、KTH、LTU和LTH会联合起来开设若干门博士生课程,有时候甚至联合丹麦和挪威的高校,例如丹麦工业大学(DTU)和挪威科技大学(NTNU),实现更广泛的资源共享。当某一门课程开放的时候,博士生就会像开会一样,需要先注册缴费(这些在博士生项目合同里面都有预算),然后到某所大学去集中上几天课;一门课还可能分为几个部分,不同的部分会在不同的大学里上。
  此外,瑞典的博士生通常都会承担一部分助教工作,所以博士生同时也就是助教(TeachingAssistant)。博士生不仅要求很高的学术潜力,而且要求很强的沟通能力,特别是独立研究和工作的能力。例如,我合作指导的博士生Natalia,以前是SAAB公司(著名的鹰狮战斗机就是该公司生产的)的工程师,数学专业毕业的,而她读结构工程专业的博士学位,桥梁结构试验测试方案、传感器布设这些工作,包括后期的数据处理等,都是独立完成的。
  一般而言,当一个博士生项目被批准的时候,投资方(主要是工业界,其次是政府)第一次支付前2年的经费;2年之后,博士生有一个考核过程,撰写副博士论文(LicentiateThe-sis),答辩副博士学位(LicentiateDegree)。如果考核合格,博士生项目的后两年的资助会顺利下拨,否则就会被终止。完成博士生项目之后,发表若干篇国际核心期刊的论文,完成项目报告,就可以申请博士学位答辩了。瑞典的教师和研究人员从开始招收博士生到退休,能培养的博士生数量通常是很有限的,他们的博士生培养绝对是精耕细作。
  硕士生的培养相比之下要灵活一些,一般学制2年,前期以上课为主,最后半年需要参与博士生的项目,然后撰写硕士论文。特别有意思的是这儿的授课制度,和我国大相径庭。例如,他们的结构动力学课程,7.5个学分,授课时间5周半左右,总课时80小时左右,每周课时多达15小时,其中授课环节约6小时,练习课9小时,课程授完后的两三天之内就考试。按照惯例,只有推荐参考书,没有统一教材。而且每周布置一道题目,一共5道题目,这5道题目是相关的,合起来就是一个完整的小型科研项目,所有这些题目有一个共同特点:既需要建立有限元模型,也需要编制计算程序。这对于还在忙于理解、消化结构动力学这样大部头课程的硕士生而言难度是可想而知的。
     结语与感悟
     瑞典留学的随笔到此也就告一段落了,心中仿佛有许多话要说,却囿于文笔而不能。
  我想,其实千言万语,最想也最需要表达的是一份热爱之情。人在异国的时候,对日益强大的祖国的那份热爱与眷恋,如惊涛骇浪般汹涌澎湃,强烈异常,以至于那时候我在睡梦中都会梦到自己大声用英语反复背诵一些很少遇到的单词或者句子,以便在白天遇到个别和我讨论政治问题的同事的时候,能够强烈而准确地表达中国的立场。
  我想,还特别需要表达的就是一份感恩心情:最需要感谢我的导师吕志涛院士,润物细无声,我的每一次机会,每一点成绩都离不开导师的指导和支持!感谢院系领导和老师在我出国合作交流期间对我理解与帮助!正是他们的理解和支持,才使得我能够有勇气和信心去尝试一些全新的领域。
  另外,还要特别感谢我的妻子吉远辉对我的帮助和支持!有了她,我可以在困顿和彷徨的时候,灵魂深处依旧宁静。

(作者为土木工程学院 涂永明)

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