基于细观孔结构的混凝土损伤劣化特性分析

通过冻融循环试验,探讨了在不同损伤定义下,普通混凝土与高性能混凝土的宏观强度损伤与细观孔洞结构的相互关系和混凝土损伤劣化特性规律,进而得到了反映混凝土损伤劣化特性的重要结论.     

材料微损伤在高速变形过程中的演化及其对率型本构关系的影响

材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化。根据锆合金中孪晶演化，钛合金中绝热剪切带演化，以及铸镁合金、有机玻璃和水泥砂浆中微裂纹演化的实验观察，基于热激活机制，提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律，及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系。     

混凝土的动态损伤演化

在实验研究的基础上,建立了混凝土的类似于位错运动热激活机制的率型损伤演化律,将ZWT方程推广应用到混凝土类材料,提出了混凝土计及损伤演化的率型非线性粘弹性本构关系。数值拟合表明理论预示与实验的吻合性相当好。     

陶粒混凝土冲击损伤演化的三维数值模拟

为了研究陶粒混凝土在冲击载荷下的损伤演化规律, 利用蒙特卡洛随机数和背景网格建模方法, 建立了陶粒混凝土的三维数值模型, 模拟了冲击载荷下陶粒混凝土的损伤演化过程. 研究表明: 冲击载荷下陶粒混凝土的细观损伤演化速度随着陶粒体积分数的增加和加载脉冲的增加而增加. 细观数值模拟还显示了陶粒混凝土的破坏过程, 即损伤演化从陶粒骨料开始, 之后向砂浆基体延伸扩展.     

动载荷下颗粒增强高聚物中的损伤演化

本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律．文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系．然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性．本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演化．拉应力波的作用将可能导致由于界面脱粘引起的微损伤成核，已经成核的微损伤(微孔洞)的长大与汇合将最终造成材料的动态失效．研究表明，影响微损伤演化的因素有：粒径分散度，平均粒径和界面粘结能等．然而，与准静态加载不同，在动态条件下，以上这些因素对损伤演化的影响并不十分明显．理论分析的结果是：材料的层裂破坏强烈地依赖于飞片对靶板的撞击速度，最后，本文还根据损伤演化的特征建议了一个关于粒子填充高聚物的层裂准则．     

水泥砂浆的率型本构方程

水泥砂浆的动态力学行为具有应变率敏感的非线性粘弹特性,并伴随着微损伤的率型演化,给出的水泥砂浆计及损伤演化的率型本构方程,与实验结果吻合良好。     

ZWT非线性热粘弹性本构关系的研究与应用

回顾和介绍了源于高分子材料非线性热粘弹性本构特性研究的ZWT（朱玉唐）本构模型。该模型揭示了高聚物在跨越准静态到冲击动态8个量级应变率范围和大应变下的本构非线性来自纯弹性响应而其率相关响应基本呈线性;发现准静响应和高应变率响应分别由各自的特征松弛时间控制,而各自的影响域仅为4．5个量级应变率;在同时考虑湿度效应后发展了非线性热粘弹性本构模型,并建立了相应的时间／速率与温度间的互换／等效关系;实验证实ZWT方程对热固性塑料、热塑性塑料和高聚物基复合材料都适用,并可推广到混凝土;在研究了材料内部损伤在冲击大变形下的率相关抽伤学化律后,进一步提出了计及损伤率型演化的ZWT方程和相应的双变量（应变、应变率）动态破坏准则;基于ZWT方程研究了粘弹性波的弥散和衰减特性,指出存在一个由高应变率松驰时间占统治地位的“有效传播时间”或“有效传播距离”;进而一方面提出了一个确定高聚物在高应变下粘弹性本构方程的反问题解法,另一方面把传统的SHPB弹性压杆技术推广到粘弹性压杆,从而可对低波阻抗材料进行冲击试验研究。     

横观各向同性材料椭圆片状裂纹问题的新方法

严格从三维横观各向同性材料弹性力学理论出发,用超奇异积分方程的方法对椭圆类片状裂纹问题进行了重新研究.超奇异积分方程中的未知位移间断近似地表示为基本密度函数与多项式之积,其中基本密度函数反映了椭圆片状裂纹前沿应力场的奇异性.椭圆片状裂纹在均布载荷作用下,通过巧妙地引入椭球坐标系,进一步得到了未知位移间断的封闭解.使用这些近似封闭解和应力强度的定义,精确地得到了裂纹前沿Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子以及电位移强度因子的表达式.该结果与现有精确解完全一致.     

高聚物计及损伤演化的动态变形和断裂

实验结果表明：高聚物在高应变率下的率相关的变形过程通常伴随着内部损伤的演化，这种演化导致了高聚物的最后断裂．采用改进了的熔丝网络模型及蒙特卡罗随机方法进行的数值模拟以及基于热激活机理所作的分析，得出了率相关的损伤演化律．相应地导出了计及损伤的率相关的非线性粘弹性本构关系，以考虑损伤弱化效应．进而提出了一个动态断裂判据，其同时与应变、应变率相关。采用SHPB技术与反向传播神经网络相结合的新方法，进一步证实了上述主要结果．     

粘弹性材料中部分脱粘微孔洞的增长

分析了无限大粘弹性材料中粒子界面部分脱粘后所形成的微孔洞的变形规律。采用Laplace变换和Eshelby等效夹杂理论,导出了不同成核时间所对应的孔洞应变表达式。分析结果表明：成核孔洞的应变不仅与远场应变历史有关,而且也与该孔洞的成核时间有关。给出了孔洞变形的数值结果。本研究对于分析粘弹性材料中微损伤演化规律具有重要意义。