断裂力学的发展与损伤演化方程的建立

【作者】 余寿文；

【机构】 清华大学工程力学系；

【摘要】 本文首先代表国际断裂学会向全国疲劳断裂大会介绍即将于2017年6月在希腊召开的第14届国际断裂大会的概况。在梳理断裂力学在国际和我国发展的基础上,研讨断裂力学学科面对的矛盾和研究的方法。在简要概述了断裂与断裂力学的基础上,回顾与国内外断裂力学的发展的历史过程。指出我国断裂力学的发展是从断裂力学的应用发端,进而在断裂力学理论上作出不少重要的成果,在国际断裂力学界已占有了一席之地。简要管窥分析了中国断裂力学发展的特点。本文辨析研究断裂与疲劳的损伤力学演化方程的推导方法。在微裂纹中扩展模型中,引入了微裂纹扩展的细观断裂力学准则与相应的细观参数,构建了一个在准脆性固体损伤描述下相对理论上严格的演化方程。其损伤的演化数学上严格地反映在损伤的扩展区Ω中,作为微裂纹扩展区的集合,严格地定义了准脆性损伤的演化。对于比较复杂的多场耦合(力一热一电—磁耦合)的问题,例如铁电材料电力耦合的疲劳问题,其本构模型中,引入了畴变体积百分比fd来刻划力一电疲劳引致的损伤。对于可癔合的生物系统的一个构元一骨骼,这一类的损伤力学演化规律的描述,现今只能用宏观的包含有损伤与癒合的简单演化规律来描写。虽然其演化方程可根据医疗一线的观察加以拟合,纳入诸如力一电一磁等广义的载荷的作用,并计入"生长因子"的作用,来描述损伤与瘛合的竞争机制,用来定性和半定量地来描述其损伤变量的非线性且又非单调变化的演化规律。在断裂与完整性、损伤与愈合,增韧与增强,弥散与局部化;破坏与安全,确定性与随机性的诸多矛盾及其统一协同的问题中,探究以安全和谐为目的断裂损伤力学研究的价值。指出聚焦断裂推动力与阻力及其平衡,建立各类损伤演化方程,是断裂损伤力学分析与应用研究的中心环节。更多还原