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第一章 绪论 1

1.1 损伤力学的发展历史 1

1.2 工程中的损伤力学问题 1

1.3 损伤力学的研究方法概述 3

1.3.1 金属物理学方法(细观方法) 4

1.3.2 唯象学方法(宏观方法) 4

1.3.3 统计学方法 4

1.3.4 宏细微观相结合的研究方法 5

第二章 损伤力学的基本概念和基本原理 7

2.1 Kachanov损伤概念及其延伸 7

2.2 损伤类型及损伤变量 8

2.2.1 损伤类型 8

2.3.1 连续介质力学基础 9

2.3 损伤唯象理论的基本方程 9

2.2.2 损伤变量 9

2.3.2 不可逆热力学基础 11

思考题 15

第三章 各向同性损伤问题及其本构模拟 16

3.1 有效应力和应变等效原理 16

3.1.1 有效应力 16

3.1.2 应变等效原理 17

3.1.3 有效应力概念的推广 17

3.2 自由能函数、损伤耗散势和损伤演化方程 19

3.2.1 热力学势(自由能函数) 19

3.2.2 耗散势 21

3.3 各类损伤问题及其本构模拟 23

3.3.1 延性损伤模型及其应用 23

3.3.2 疲劳损伤模型及其应用 26

3.3.3 蠕变损伤模型及其应用 28

思考题 31

第四章 各向异性损伤理论 32

4.1 材料损伤机理及其各向异性损伤性能 32

4.1.1 弹性和弹塑性损伤 32

4.1.2 剥裂损伤 35

4.1.3 蠕变损伤 35

4.1.4 疲劳损伤 37

4.1.5 蠕变疲劳损伤 39

4.2 各向异性损伤变量的定义及其物理意义 41

4.2.1 基于有效面积减小的材料损伤变量定义 41

4.2.2 其他各向异性损伤模量 43

4.3.1 弹性和弹塑性损伤 46

4.3 各向异性损伤模型及其应用 46

4.2.3 有效应力的要求 46

4.3.2 剥裂损伤 51

4.3.3 蠕变损伤 52

思考题 60

第五章 混凝土等脆性材料损伤理论 61

5.1 混凝土、岩石类材料中的损伤现象和损伤机制 61

5.1.1 损伤现象 61

5.1.2 损伤机制 62

5.1.3 损伤的观察和测量 63

5.2 混凝土损伤本构模拟 64

5.2.1 Loland模型和Marzars模型 64

5.2.2 Krajcinovic损伤模型 66

5.2.3 徐变损伤模型 68

5.3.1 材料的应变率相关性和黏塑性 71

5.3 脆性材料非弹性性能的损伤本构模拟 71

5.3.2 损伤演变规律 74

5.3.3 一维问题参数讨论及模拟计算 75

5.3.4 损伤面和屈服面 79

5.3.5 复杂应力状态下黏塑性损伤本构方程 82

5.4 脆性材料局部损伤和软化的本构模拟 85

5.4.1 塑性软化本构关系 87

5.4.2 黏塑性软化本构关系 88

5.4.3 软化模拟计算 91

思考题 92

第六章 材料损伤理论研究的方向和趋势 93

6.1 损伤力学和断裂力学的结合 93

6.1.2 模糊裂缝、钝裂纹或裂纹带的概念 94

6.1.1 虚裂缝模型 94

6.2 唯象损伤模型的细观力学基础 95

6.2.1 内变量理论 95

6.2.2 损伤变量 97

6.2.3 应变能密度 98

6.2.4 运动学方程 100

6.2.5 结论 100

6.3 材料宏观变形响应与损伤细观演化之间的关联 101

6.3.1 问题的提出 101

6.3.2 实验细节 102

6.3.3 表面裂纹图像处理及其量化 103

6.3.4 实验结果及其探讨 105

6.3.5 裂纹演化和变形响应之间的关联 108

6.4.1 基于细观结构几何形状和不可逆变形的运动学建立的损伤模型 111

6.4 损伤的宏、细、微观相关理论研究 111

6.4.2 基于微裂纹的细观模式建立的损伤模型 113

6.4.3 宏观和细观结合的损伤模型研究的共同特点 114

第七章 结构损伤分析理论 115

7.1 结构损伤类型及实例 116

7.1.1 结构损伤类型 116

7.1.2 结构损伤方式 117

7.2 结构损伤力学定解问题 117

7.2.1 一般性描述 118

7.2.2 结构脆性损伤分析的定解问题 119

7.2.3 结构蠕变损伤分析的定解问题 121

7.3 损伤结构的有限元分析 124

7.3.1 便于有限元计算的损伤本构方程表达式 124

7.4.1 有限元分析方法 127

7.4 损伤结构有限元分析方法及其实施策略 127

7.4.2 损伤与变形耦合计算的特点及方法 129

第八章 损伤力学在工程中的应用 131

8.1 混凝土重力坝坝底裂纹追踪 131

8.2 钢筋混凝土梁的徐变损伤分析 132

8.3 大跨钢桥结构的疲劳损伤分析 136

8.3.1 钢桥疲劳损伤问题 137

8.3.2 钢桥高周疲劳的损伤力学模型 138

8.3.3 桥梁疲劳损伤监测和疲劳寿命评估 142

8.3.4 桥梁结构疲劳损伤的有限元分析 148

8.3.5 桥梁结构疲劳损伤分析和疲劳寿命评估 151

8.4 损伤力学应用前景展望 152

思考题 154

参考文献 155