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Hijo de James H. Williams.

Profesor James H. Williams Jr. en Du Pont Court, Instituto Tecnológico de Massachusetts , Cambridge, Massachusetts , EE.UU., noviembre de 2000. James Henry Williams Jr. es ingen...

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Profesor James H. Williams Jr. en Du Pont Court, Instituto Tecnológico de Massachusetts , Cambridge, Massachusetts , EE.UU., noviembre de 2000.

James Henry Williams Jr. es ingeniero mecánico, consultor, comentarista cívico y profesor de ingeniería. Actualmente es profesor de Mecánica Aplicada en el Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) . Se le considera uno de los principales expertos mundiales en mecánica, diseño, fabricación y evaluación no destructiva (NDE) de estructuras y materiales compuestos reforzados con fibras no metálicas . También es profesor de Escritura y Estudios Humanísticos en el MIT.

Williams comenzó su carrera en 1960 como aprendiz de maquinista en la Newport News Shipbuilding and Dry Dock Company . En ocho años se graduó de la Apprentice School , obtuvo los títulos de ingeniería SB y SM del MIT y regresó al Astillero como ingeniero de diseño sénior. En otros dos años, obtuvo un doctorado de la Universidad de Cambridge , donde realizó teoría de elasticidad y teoría de capas. Luego decidió unirse a la facultad del MIT, donde ha pasado la mayor parte de su carrera.

Vida temprana, educación y carrera industrial

Williams nació en Newport News, Virginia , donde asistió a escuelas públicas segregadas. Era un estudiante revoltoso y "alborotador" que nunca se llevaba un libro de texto a casa. Aun así, la brillantez de Williams fue reconocida por algunos de sus maestros, quienes le permitieron leer lo que quisiera mientras estaba en la escuela y diseñaron exámenes especialmente difíciles para él, independientemente de sus compañeros de clase. Junto con uno o más de sus maestros, también ocasionalmente inventaba y calificaba los exámenes de sus compañeros de clase. Pasó a ganar premios estatales en matemáticas y ciencias. También se destacó como flautista en la banda de su escuela secundaria, y como estudiante de primer año obtuvo el primer puesto en la banda de conciertos de todo el estado. [1] [2]

En 1960, Williams fue uno de los primeros afroamericanos admitidos en la selectiva Newport News Shipyard Apprentice School. Atrae un promedio de alrededor de 4500 solicitudes por año para aproximadamente 250 vacantes, y algunos de los solicitantes han obtenido títulos de licenciatura. [3] [4] A Williams se lo considera a menudo como el mejor estudiante académico en la historia centenaria de la Apprentice School. En 1961 ganó la Medalla de Bronce Charles F. Bailey (por el récord académico más alto de un aprendiz de primer año); en 1962, la Medalla de Plata Charles F. Bailey (por el récord académico más alto de un aprendiz de segundo año); y, en 1963, la Medalla de Oro Charles F. Bailey (por el récord académico más alto de un aprendiz de tercer año). Además, en 1963, el Astillero decidió otorgarle una beca Homer L. Ferguson de cuatro años para el MIT. A lo largo de sus años como estudiante en el MIT, regresó constantemente al Astillero durante las vacaciones y los veranos. [1] [2] [5]

En 1965, la Apprentice School le otorgó a Williams el diploma de cinco años de Diseñador Mecánico. En 1967, se graduó del MIT con un SB en ingeniería mecánica, y después de completar su SM en ingeniería mecánica en el invierno de 1968, Williams regresó al Astillero. Durante ese período, realizó una serie de cálculos mecánicos en las catapultas, cables de pararrayos y sistemas de potencia y propulsión del portaaviones de propulsión nuclear USS Nimitz (CVN-68) . Durante este mismo período, tuvo el título de Ingeniero de Diseño Senior y fue el único negro entre los cientos de ingenieros del Astillero. En el otoño de 1968, Williams ingresó en la Universidad de Cambridge ( Trinity College ) en Inglaterra, obtuvo el doctorado en ingeniería y regresó a Estados Unidos a la facultad de ingeniería mecánica del MIT en 1970. [6] [1] [7] [2]

Enseñanza

A lo largo de su carrera en el MIT, Williams ha sido aclamado y honrado repetidamente con numerosos premios. [8] [9] [7] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] Sus premios de docencia en el MIT incluyen:

  • 1973: Premio conmemorativo Everett Moore Baker a la excelencia en la enseñanza de pregrado (el máximo premio de enseñanza del MIT otorgado únicamente por estudiantes; fue el primer profesor de ingeniería mecánica en recibir este premio).
  • 1981: Premio al Educador Distinguido Jacob P. Den Hartog (premio al máximo nivel docente en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT; recibió el premio inaugural ).
  • 1991: Profesor de Excelencia Docente de la Escuela de Ingeniería (fue el primer ocupante de esta cátedra del MIT).
  • 1993: MacVicar Faculty Fellow (premio al mejor docente del MIT otorgado a través de la administración ejecutiva del MIT para educación de pregrado, que requiere un amplio respaldo de profesores y estudiantes; fue el primer profesor de Ingeniería Mecánica en recibir este premio).

Williams, que fue el primer Housemaster del dormitorio de estudiantes de pregrado del MIT, New West Campus Houses, y que supervisó más de 100 tesis de investigación, es un mentor muy respetado tanto de estudiantes de pregrado como de posgrado. [9] [12] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23] [ 24] [25]

Investigación

A principios de los años 1970, Williams intentó comprender mejor los nuevos materiales compuestos poliméricos reforzados con fibra de carbono, que se promocionaban como nuevos materiales para elevar el rendimiento mecánico de las estructuras. (Hoy en día, estos materiales se utilizan en aviones de combate y comerciales, automóviles, barcos, palos de golf, raquetas de tenis y una gran cantidad de otras estructuras). Uno de los principales fabricantes de estos nuevos materiales había observado que las estructuras recién fabricadas a partir de ellos presentaban variabilidades inaceptablemente altas, lo que daba como resultado estructuras de baja confiabilidad. Williams fue contratado como consultor para determinar por qué. [1] [26] Además, los esfuerzos de Williams fueron reconocidos tanto por la industria como por la Fundación Nacional de Ciencias y fue seleccionado, a través de un programa universitario-industrial, para pasar el verano de 1974 en una importante planta de fabricación de materiales compuestos. [27]

Williams pronto se dio cuenta de que la imprevisibilidad de las propiedades de los materiales se debía a defectos no detectados o daños en los materiales como consecuencia de una fabricación o manipulación inadecuadas, así como de la selección de los diversos componentes. Cuando examinó la literatura técnica y de investigación sobre ensayos no destructivos (END) para encontrar y caracterizar los defectos en esos materiales, encontró muy pocos. Además, los resultados de los END que encontró generalmente se relacionaban con metales, y la mayoría de ellos eran cualitativos. Luego, en 1974, Williams fundó el Laboratorio de Materiales Compuestos y Evaluación No Destructiva en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. (Prefería el término "evaluación no destructiva" al término más común de "ensayos no destructivos" para enfatizar sus intereses en el comportamiento estructural general de los materiales incluso en ausencia de defectos macroscópicos.) [1] [26]

Con sus conocimientos avanzados de matemáticas aplicadas y su experiencia en diseño mecánico, Williams buscó (y su carrera posterior se distingue por) análisis cuantitativos y caracterizaciones de las propiedades y la vida residual de los materiales compuestos basándose en una combinación de mediciones no destructivas y mecánica teórica. Estos análisis cuantitativos y caracterizaciones de materiales han elevado el campo de las pruebas no destructivas y han aumentado el uso confiable de materiales y estructuras compuestos.

Williams ha compilado posteriormente una extensa lista de resultados de investigación y consultoría, en varios casos, "primeros" innovadores, en el diseño, fabricación, análisis de resistencia, resistencia residual, vida útil por fatiga y NDE de materiales y estructuras compuestos reforzados con fibra. Como consultor industrial y gubernamental y a través de su laboratorio del MIT con sus estudiantes de investigación, avanzó en la comprensión de los materiales y estructuras compuestos modernos, así como los sistemas para probarlos experimentalmente. [28] [29] [30] Entre muchos logros, (1) realizó los análisis de tensión teóricos de carcasas isotrópicas y anisotrópicas sometidas a cargas simétricas y asimétricas; [31] [32] [33] [34] [35] (2) produjo las primeras correlaciones cuantitativas para la erosión de partículas sólidas de compuestos poliméricos de fibra de carbono; [36] (3) realizó los análisis de tensión de juntas unidas adhesivamente en compuestos; [37] [38] (4) analizó la mejora de las propiedades de los compuestos mediante la introducción de microestructuras termoplásticas; [39] [40] [41] [42] (5) llevaron a cabo el monitoreo de emisión acústica elástica y plástica de materiales y estructuras, incluyendo aceros de puentes estructurales; [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] (6) establecieron la vanguardia de los análisis termográficos cuantitativos de materiales y estructuras compuestas; [50] [51] [52] [53] [54] [55] (7) predijeron teóricamente y demostraron experimentalmente las firmas de entrada-salida de transductores ultrasónicos; [56] [57] (8) plantearon hipótesis y luego produjeron las primeras correlaciones de vida útil por fatiga de ondas ultrasónicas de compuestos recién fabricados; [58] [59] (9) plantearon hipótesis y luego produjeron las primeras correlaciones de resistencia residual de ondas ultrasónicas de compuestos dañados por impacto; [60] (10) realizaron ultrasonidos teóricos y aplicados de metales con y sin grietas macroscópicas, incluido un enfoque en aceros de puentes estructurales; [57] [61] [62] [63] [64] [65] (11) realizaron ultrasonidos teóricos y aplicados de compuestos; [56] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79 ] [80] (12) realizaron fracturas dinámicas teóricas y experimentales de materiales y estructuras compuestos; [81][82] [83] [84] [85] [86] [87] (13) realizaron análisis teóricos de propagación de ondas en medios anisotrópicos en relación con materiales y estructuras compuestos; [88] [89] [90] [91 ] [92] [93] [94] [95] (14) desarrollaron conceptos de reconocimiento de patrones estadísticos para NDE; [96] [97] (15) idearon estrategias para la predicción de la vida residual de estructuras de aeronaves compuestas; [98] [99] [100] y (16) desarrollaron correlaciones de emisión acústica y ultrasónica versus carga para líneas de amarre trenzadas sintéticas y patas de tensión compuestas para plataformas marinas de aguas profundas. [101] [102] [103] [104]

Durante la década hasta 2012, él y sus estudiantes de investigación se han centrado en la evaluación de daños a la integridad estructural y la reparación de compuestos modernos, con énfasis en las estructuras navales; y continúa escribiendo documentos de autor único sobre una variedad de temas técnicos, incluidas varias de las áreas mencionadas anteriormente, la vibración mecánica y la mitigación de impactos, y la biomimética. [6]

Desde mediados de la década de 1970 hasta principios de la década de 2000, Williams también (1) realizó análisis teóricos sobre el aislamiento sísmico de edificios y estructuras ideando el concepto altamente poco convencional de apoyarlos sobre cimientos deslizantes; [105] [106] (2) desarrolló análisis ondulatorios de la dinámica y el control de grandes estructuras espaciales para sistemas estructurales en órbita terrestre; [107] [ 108] [109] [110] [111] [112] [113] y (3) realizó numerosas consultas gubernamentales e industriales importantes, como se describe brevemente a continuación.

A principios de los años 1980, había ideado sistemas de laboratorio ultrasónicos para monitorear la integridad estructural de estructuras compuestas en aeronaves de alto rendimiento. [56] [114] Es conocido por haber producido "los primeros modelos teóricos que predijeron las formas de onda acústico-ultrasónicas tal como se observaron realmente" en experimentos y prácticas, como los realizados en NASA Lewis y en otros lugares. [57] Hoy, Williams es ampliamente reconocido como uno de los principales investigadores del mundo en la mecánica y las pruebas no destructivas de materiales y estructuras compuestos: fue elegido por el consejo editorial de la Sociedad Estadounidense de Pruebas No Destructivas para ser el primer editor técnico invitado de su número de Enfoque Especial sobre las END de Compuestos. [26]

Williams también ha demostrado sentido del humor; 1) dirigió a un grupo de estudiantes en la construcción del yo-yo más grande del mundo y lo probó desde el edificio más alto de Cambridge, Massachusetts; [27] [115] [116] (2) ha sido llamado uno de los hombres de elegancia y estilo de Boston; [13] [117] [118] [ 119] [120] y (3) derivó una prueba matemática del número contraintuitivo de rotaciones realizadas por un cilindro más pequeño antideslizante que rueda alrededor de un cilindro estacionario más grande, como se presenta en la popular columna "Pregúntale a Marilyn" de la revista Parade Magazine , de 72 años de antigüedad , que se inserta en alrededor de 700 periódicos dominicales de EE. UU. [121] [122]

Consultante

Durante su carrera, Williams ha llevado a cabo docenas de consultas industriales y gubernamentales, incluyendo (1) rodillos de calandria para fabricación de papel , por lo que "se le considera, en virtud de su amplio trabajo en el campo, el principal experto del país en tensiones en secadoras de papel rotativas"; [33] [123] (2) el primer sistema automatizado para instalar reflectores de delineación de carriles de autopista empotrados; [124] (3) un análisis sísmico del sistema de bus de 500 KV de la central hidroeléctrica de Columbia Británica (Canadá) y el diseño de un sistema de aislamiento para proteger sus líneas eléctricas durante la actividad sísmica; [125] (4) el diseño de carcasas de motores de cohetes compuestos; [126] (5) la predicción de la vida residual de estructuras de aeronaves compuestas; [127] (6) el análisis de tensiones de un sistema de pulsos ópticos de alta velocidad; [128] (7) el análisis de tensiones de implantes pélvicos y prótesis óseas para la Unidad de Ortopedia del Hospital General de Massachusetts; [129] (8) el efecto de la irradiación ultrasónica en la mejora de la fabricación de materiales compuestos; [130] (9) la delineación mediante NDE ultrasónica de los modos de resistencia y ruptura en uniones unidas adhesivamente; [11] [12] (10) el diseño de sistemas compuestos de amarre en aguas profundas para plataformas petrolíferas en alta mar; [131] [132] [133] (11) un régimen de NDE para la aceptación estructural de ballestas automotrices compuestas; [134] entre otros.

Controversias

Protesta de ayuno en el MIT

El profesor James H. Williams Jr. sentado en protesta frente a la Oficina del Presidente y Rector del MIT, el 3 de abril de 1991.

En abril de 1991, Williams —en aquel momento, el único profesor negro nacido en Estados Unidos en la Escuela de Ingeniería y la Escuela de Ciencias del MIT— realizó una sentada de ayuno todos los miércoles durante todo el mes de abril. Protestaba por la falta de profesores negros y por la falta de una educación inspiradora para los estudiantes de minorías. [135] [136] Durante su protesta, instaló una oficina temporal en el pasillo de la entrada de las oficinas del presidente y el rector del MIT. Observó que algunos aspectos de la comunidad negra han sufrido desproporcionadamente los efectos de la integración porque, en el sentido más amplio, muchos negros talentosos han abandonado la comunidad negra (sin importar dónde exista) —ya no viven en ella ni se relacionan con ella; "se les ha animado a escapar de sus raíces". La comunidad negra residual es menos educada y económicamente más pobre. Caracterizó este fenómeno como "neocolonialista". [137] [18] [25] [ 136] [138 ] [139] [140] [ 141] [142] [143] [144] [145] [146] [147]

Accidente del vuelo 587 de American Airlines

El 12 de noviembre de 2001, poco después de despegar del Aeropuerto Internacional John F. Kennedy , el vuelo 587 de American Airlines , un Airbus Industrie A300-600 , se estrelló en Queens, Nueva York, matando a 251 pasajeros, una tripulación de 9 y 5 personas en tierra.

A petición de varios pilotos de American Airlines, Williams analizó y luego impugnó los requisitos de inspección y las conclusiones de la investigación del accidente de Airbus Industrie, la Administración Federal de Aviación (FAA) y la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) , todos los cuales, en diversos grados, culparon al copiloto del vuelo 587 por el accidente. La investigación y la controversia en torno al accidente se centraron en (1) las acciones del copiloto durante el despegue y (2) el estabilizador vertical de la sección de cola del avión, una estructura compleja de compuestos avanzados. El estabilizador vertical del vuelo 587 se desprendió y aterrizó en Jamaica Bay, lejos del lugar del accidente del fuselaje.

Según Williams, Airbus adoptó una política de inspección inadecuada para su cola compuesta, la FAA aprobó la política de inspección deficiente de Airbus y la NTSB analizó mal la causa del desastre de la aerolínea.

En lo que respecta al estabilizador vertical, la política de inspección no destructiva de Airbus consistía en que los daños que no se podían ver a simple vista no comprometían su integridad estructural. Ese protocolo de inspección preocupó mucho a Williams, que lo calificó de "una política lamentablemente ingenua". [148] [149] Williams afirmó además, y fue citado con frecuencia en los medios impresos y audiovisuales, que la política de inspección de Airbus era "análoga a evaluar si una mujer tiene cáncer de mama simplemente mirando su retrato familiar". [150] [151] [152] [148] [153] [154]

A través de publicaciones en Internet, [148] artículos de opinión, [153] artículos de revistas industriales, [149] cartas, [155] entrevistas en revistas y periódicos [150] [151] [156] [157] y apariciones en televisión, [152] [158] [154] Williams cuestionó las observaciones preliminares y el informe final de la investigación del accidente de la NTSB. Aunque hubo varios críticos de la investigación, incluidos varios pilotos y expertos, Williams es ampliamente considerado como la principal voz de ingeniería que se opone a la conclusión de que el desastre aéreo fue esencialmente culpa del copiloto.

Basándose en gran medida en las firmes críticas a Airbus y la NTSB por parte de Williams, en un recorrido de fuerza de ingeniería y comentarios cívicos, claramente influyó tanto en la NTSB [159] como en Airbus [160] para que revirtieran sus posiciones sobre la causa del accidente del avión 587 de American Airlines, así como los procedimientos de inspección requeridos, salvando así probablemente cientos de vidas de pasajeros actuales y futuros de aerolíneas comerciales. [150] [151] [157] [159]

Publicaciones

Williams ha escrito cientos de publicaciones técnicas en revistas arbitradas, actas de congresos e importantes informes para agencias industriales y gubernamentales, docenas de artículos de opinión y comentarios políticos no técnicos y dos libros. Es autor del libro de texto introductorio Wave Propagation y del libro de texto no convencional Fundamentals of Applied Dynamics, que es una mezcla de historia, dinámica y vibración.

Referencias

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