蘇聯(lián)曾用24年的時間向地下鉆井12263米（欲打通地球），史稱“科拉超深井”，但此后這項實驗被迫停止。是什么原因讓這項實驗停止？地球究竟是否可能被挖穿？中南大學土木工程學院教授丁發(fā)興近日發(fā)布的一項研究理論，或許可以在某種程度上交上一份合理的答卷：地球深處巖石的塑性流動導(dǎo)致了鉆頭被包裹，無法進行工作。這項花費了丁發(fā)興團隊23年探索而出的原創(chuàng)性成果，不僅有望揭示這個未解之謎，還對未來的工程實施頗具指導(dǎo)性。
“基礎(chǔ)研究是整個科學體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機關(guān)?！?3年來，丁發(fā)興帶領(lǐng)團隊深耕工程材料強度理論基礎(chǔ)研究，取得了一系列成果。
2022年5月，丁發(fā)興科研團隊在科學出版社出版專著《工程材料損傷比強度理論》，構(gòu)建了三維應(yīng)力狀態(tài)下巖石和混凝土損傷比強度理論。2022年12月29日，團隊在《中國科學：技術(shù)科學》上發(fā)表研究論文，進一步構(gòu)建了平面應(yīng)力狀態(tài)下正交異性金屬損傷比屈服理論，運用此理論將繪出多種硬質(zhì)合金的屈服軌跡線，從而進一步預(yù)測其使用壽命。這一理論發(fā)現(xiàn)了材料力學基本性能的第三個參數(shù)——高壓條件下脆性材料向塑性轉(zhuǎn)變的基本參數(shù)，揭秘了工程材料破壞的原理，突破了1776年自庫倫從事砂巖復(fù)雜受力強度實驗研究以來的試驗科學和唯象科學的視角，解決了200多年來材料破壞原理認識的這一世界性難題。
據(jù)了解，丁發(fā)興教授創(chuàng)建的損傷比強度理論極具創(chuàng)新性，有望成為繼材料破壞已有的“四大古典強度理論”之后的“第五大強度理論”。該理論在現(xiàn)代建筑、水利、交通、機械、航空等工程中具有重要應(yīng)用意義。我國一些山地城市淺層地下空間開發(fā)的項目同樣面臨著重力作用下軟巖產(chǎn)生塑性流動問題，使得嵌巖樁基工程的鉆孔成型非常困難。利用此理論，丁發(fā)興科研團隊還發(fā)明了內(nèi)拉筋鋼管混凝土柱抗震技術(shù)，可以有效應(yīng)對強地震作用和“巨震不倒”的抗震設(shè)計，使建筑的抗倒塌能力提升30%—40%。
“道固遠，篤行可至”！丁發(fā)興是浙江瑞安人，從2000年9月自入讀中南大學研究生開始，就一直沉浸在工程材料強度理論基礎(chǔ)研究。他一直扎根湖湘，成長為中南大學比較年輕的博士生導(dǎo)師、教授?！把鲋畯浉?，鉆之彌堅”，丁發(fā)興說，“我們搞理論基礎(chǔ)研究，要坐得住冷板凳，久久為功，一定要堅持信念，即使當下不能有效解決問題，也要不斷尋找機會，等待突破。”教學相長，丁發(fā)興在教書育人方面也取得了很好的成績：培養(yǎng)博士后1人，博士11人，碩士51人，獲省優(yōu)秀博士論文指導(dǎo)獎1次，省優(yōu)秀碩士論文指導(dǎo)獎2次。
目前，丁發(fā)興科研團隊提出的損傷比強度理論，得到了不少國內(nèi)外學者的認可和引用。歐洲科學院院士、《中國科學：物理力學天文學》（英文版）編委劉錦茂認為，損傷比強度理論從傳統(tǒng)理論中脫穎而出，用來解釋脆性材料和金屬塑性材料的破壞機理，與彈性模量和泊松比一樣，損傷比也是材料的固有屬性，有望夯實對脆性材料破壞機理的認識。日本土木工程協(xié)會會長、日本工程院院士上田多門稱，這是“有意義，對自己研究有幫助”的理論?！睹绹炷翆W會材料》雜志副主編以及評審專家認為，該理論“具有創(chuàng)新性和非常重要的意義”。
下一步，丁發(fā)興團隊力求將損傷比強度理論推進至橫觀各向同性材料中，為我國材料強度領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破繼續(xù)貢獻自己的力量。
