清華新聞網(wǎng)3月8日電（通訊員 陳炳旭）立春之日，時隔14年，奧林匹克圣火再次在鳥巢點燃。“銀絲帶”托舉起“大雪花”，橄欖枝秀美，雪花圣潔，二者相向旋轉(zhuǎn)，正如舞者般輕盈優(yōu)雅。雪花間，圣火點燃，燭照天地，彰顯了“一起向未來”的團結(jié)向前的力量，三個冬奧場外火炬臺又一次驚艷了全世界。
然而，這樣一個極具藝術美學的方案，一開始卻被認為在工程上存在很大風險，如何在保證結(jié)構(gòu)強度的基礎上兼顧藝術美學成為難題。為此，負責北京冬奧會場外主火炬結(jié)構(gòu)強度與機械傳動保障的機械系教授田煜和課題組學生通過構(gòu)造“雪花”橄欖枝雙支撐結(jié)構(gòu)，在為受力結(jié)構(gòu)提供基礎的同時，兼顧了美學的表達，最終實現(xiàn)了大尺寸動態(tài)雕塑“動”的靈魂。“從參與主火炬臺的設計到看見‘大雪花’在全世界面前冉冉升起，那一刻，心里充滿了自豪。”
國家體育場外的雪花火炬臺
“一年的時間里，不斷在做優(yōu)化和迭代”
薄片狀結(jié)構(gòu)，接近五層樓高，連接氫氣管線，同時要考慮冰天雪地山間里不時刮起的十級大風，以及突然襲來的低溫酷寒……要想保證火炬臺強度安全的同時，兼顧整體雕塑的正常轉(zhuǎn)動，難度著實不小。甫一開始，設計團隊嘗試以雪花為整體形態(tài)、橄欖枝作為枝干結(jié)構(gòu)來構(gòu)建火炬臺，這種設計方案自身具有極高的藝術美學。但田煜課題組成員、機械系2017級直博生李新新經(jīng)過有限元受力分析，發(fā)現(xiàn)如果將整個雪花重量都壓在細小的橄欖枝條上，其結(jié)構(gòu)強度及工程實現(xiàn)上都存在問題，不得已改換了方案。
提出了新方案，卻遠非一勞永逸，“這個薄片實在太大了，在風中顯得尤為脆弱。”李新新回憶到。估算風阻，篩選結(jié)構(gòu)材料，推算結(jié)構(gòu)強度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計……李新新在田煜的指導下反復測算，來來回回不知進行了多少遍。課題組成員反復推敲藝術和工程之間的平衡點，“一直在中間做取舍。很長的一段時間，我們就在美學上和工程上相互做妥協(xié)，兩頭必須都有保證。”田煜課題組成員、機械系2017級直博生李遠哲說。
田煜團隊與美術學院團隊開會討論方案
整整一年的時間里，田煜牽頭組織，與團隊骨干教師王子羲、高志，博士生李新新、李遠哲一起，共同對方案進行連續(xù)優(yōu)化和迭代。最初在功能上提出調(diào)整方案，得到美術學院設計團隊和冬奧導演組的反饋后，再從受力結(jié)構(gòu)的角度提出軸承定位方式和零部件選型校核條件，得到設計團隊從藝術美感出發(fā)的新一輪調(diào)整建議，來回往復多次，直到最終大家都滿意。
優(yōu)化前后中心圖案的受力分析
將上下橄欖枝條中的葉子與枝條搭接，與內(nèi)環(huán)一道構(gòu)成主承載結(jié)構(gòu)，其余枝條采用薄鋼材降低總體重量，這是田煜課題組充分保證橄欖枝支撐點強度安全、兼顧美學藝術與力學要求的最終方案。“我們提出上下運動支點均采用調(diào)心軸承支撐，通過一端固定、一端預緊的軸承定位方式，以提高薄板的剛度，減小變形，降低失穩(wěn)風險。氫氣和電路通過旋轉(zhuǎn)連接器、內(nèi)部中空管道進入到火炬。大雪花和飄帶同心反向旋轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)大尺寸動態(tài)雕塑‘動’的靈魂。”田煜這樣描述到。
“直到最終完成，才會松一口氣”
北京冬奧會開幕式上，由90余個代表團的小雪花引導牌匯聚而成的碩大雪花，在舞臺間徐徐飄落，最終于藍色星球上折射出耀眼的光輝。場館外，光彩輝映的銀絲帶和橄欖枝大雪花非勻速雙向同心運動，流光溢彩的飛揚姿態(tài)間展現(xiàn)圣潔的冰雪之美。“太驚艷了！”李新新感嘆道。雪花運轉(zhuǎn)正常，在整個展示過程中與其他元素共同融成了“中國人的浪漫”，想到自己在其中還有一份貢獻，李新新倍感自豪：“我仍然會感覺到，雪花當中的某一筆、某一畫，曾經(jīng)就在我的電腦上出現(xiàn)過。”
李遠哲也很難忘記那一天，北京大雪，戶外的雪花主火炬與紛紛揚揚的雪花交相輝映，星光燈光傾瀉，美不勝收。“實話說，這個項目和平常的科研工作差別很大。”討論項目時田煜老師的感慨言猶在耳，令李遠哲印象深刻。在他和田煜看來，平時一般性的科研工作以國家重大需求為導向，更主要的目標還是完善自己學科的發(fā)展，但這種國家大事則完全不一樣，“這是迫切的國家需求，沒有什么好講的，我們必須盡全力把它做好。”
田煜（左二）與導演團隊共同考察火炬臺選址
世界矚望，壓力不可謂不大。“安全可靠”成了田煜在攻關之初就浮現(xiàn)在腦海的關鍵詞，一直陪伴他和課題組學生度過了主火炬設計的全過程。
“心上大石落地”的感覺，田煜和李新新、李遠哲都感受過很多次。只有不斷地優(yōu)化完善，最后達到預期的要求，心里才能踏實。“不知道哪里會有什么問題，只能預先盡可能把各方面都想到，其實一直到這個環(huán)節(jié)最終完成，才會松一口氣。”“這種國家大事就是如此，得奔著100%去，‘萬無一失’四個字，重若千鈞。”田煜鄭重說道。
“學高為師，身正為范”
田煜在組會之后向課題組講授黨課
“我給大家講一下十九大報告的精神！”正值十九大閉幕不久，在一次組會上田煜講起了主題黨課，李遠哲和其他同學們都有些驚訝，但這也正是田煜的一貫風格。在學生眼中，田煜始終與“又紅又專”“自強不息，厚德載物”的清華氣質(zhì)完美契合。
“除了每周科研上的交流指導，田老師還經(jīng)常身體力行地引導我們了解祖國的科技發(fā)展進程、以及背后一代代科學家無私奉獻的事跡。在我看來，田老師的這種教育絕不是說教式的，而是自然而然流露出的真情實感。”在田煜的影響下，李遠哲積極向黨組織靠攏，從當年的入黨積極分子，成為如今的班級支部黨支書。
田煜在組會上板書
在田煜看來，教育，最關鍵的始終在于培養(yǎng)人。田煜動員李新新和李遠哲參與冬奧火炬臺項目的初衷也是如此。他表示，在項目中同學們不僅能綜合利用所學的各類知識，還能掌握學科之間交叉融合的尺度，同時也在自己的人生經(jīng)歷中，畫下與祖國發(fā)展同向同行的濃墨重彩的一筆。“一般的研究課題在完成之后，往往很難在領域內(nèi)的科技史上留下印記，而像冬奧這樣的國家重大項目的價值就在于，你所學知識真的可以服務國家，你也可以銘記它一輩子。”
李新新也很欣慰自己在研究生生涯遇到了田煜，他表示，田煜對他的期待和指引，讓他在科研道路上能夠穩(wěn)步向前。“田老師常常跟我們說，不管是老師還是學生，最根本的還是要將個人的發(fā)展融入我們國家的發(fā)展中，思考我們在整個科技發(fā)展中所處的位置。這是我們走好人生道路的關鍵所在。”得益于田煜在求職季為每位學生設身處地的分析利弊，課題組的畢業(yè)生如今在各行各業(yè)發(fā)光發(fā)熱。
田煜課題組合影
田煜始終保持“追求卓越”的清華精神，對清華大學成為世界一流大學前列的愿景滿懷期待。“2050年，現(xiàn)在的年輕人正是年富力強之時，祖國就要靠這群人來建設。我們要成為世界一流的大學，首先就要保證自己的水平跟得上、超得過，得在全世界的教科書上多寫上幾筆，這才是我們現(xiàn)在培養(yǎng)人應該瞄準的目標。”“‘學高為師，身正為范’，我想這是對田老師最恰當?shù)脑u價。”李遠哲在畢業(yè)論文的致謝里，留下了對田煜深情的感謝。
供稿：研工部
編輯：覃霞
審核：詹萌
