材料構(gòu)型力可有效解決傳統(tǒng)損傷與斷裂力學(xué)理論無(wú)法解決的工程材料與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜失效破壞問(wèn)題。本書(shū)詳述材料構(gòu)型力的基本理論及其在工程中的應(yīng)用。第1～4章介紹材料構(gòu)型力的起源與現(xiàn)狀、基本概念、數(shù)值計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，第5～9章介紹材料構(gòu)型力在裂紋擴(kuò)展、多缺陷失效破壞、損傷力學(xué)、納米缺陷材料失效分析、力電耦合材料失效分析中的具體應(yīng)用。
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國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目非均質(zhì)材料斷裂問(wèn)題的構(gòu)型力理論，編號(hào)11772245，負(fù)責(zé)人
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 材料構(gòu)型力的起源 2
1.2 材料構(gòu)型力的現(xiàn)狀 3
第2章 材料構(gòu)型力的基本概念 9
2.1 Jk積分 9
2.1.1 Jk積分的基本概念 9
2.1.2 Jk積分的物理意義 10
2.1.3 Jk積分的路徑無(wú)關(guān)性 13
2.2 M積分 14
2.2.1 M積分的基本概念 14
2.2.2 M積分的物理意義 15
2.2.3 M積分的路徑無(wú)關(guān)性 18
2.3 L 積分 20
2.3.1 L積分的基本概念 20
2.3.2 L積分的物理意義 23
2.3.3 L積分的路徑無(wú)關(guān)性 25
2.4 材料構(gòu)型力的其他性質(zhì) 27
2.4.1 Jk積分的守恒定律 27
2.4.2 材料構(gòu)型力與坐標(biāo)系變化的關(guān)系 28
2.4.3 Jk積分、M積分和L積分的勢(shì)函數(shù)表達(dá)式 29
2.4.4 Jk積分、M積分、L積分與Bueckner功共軛積分 30
第3章 材料構(gòu)型力的數(shù)值計(jì)算方法 35
3.1 材料構(gòu)型力的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法 35
3.1.1 Jk積分的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法 35
3.1.2 M積分的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法 37
3.1.3 L 積分的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法 38
3.2 基于ABAQUS平臺(tái)的材料構(gòu)型力數(shù)值計(jì)算 38
3.3 基于ANSYS平臺(tái)的材料構(gòu)型力數(shù)值計(jì)算 42
3.3.1 Jk積分的APDL命令流 43
3.3.2 M積分的APDL命令流 45
3.3.3 L積分的APDL命令流 48
第4章 材料構(gòu)型力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法 53
4.1 Jk積分的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法 53
4.1.1 J1積分的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法 53
4.1.2 Jk積分的DIC測(cè)量方法 55
4.2 M 積分的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法 60
4.2.1 M積分的傳統(tǒng)測(cè)量方法 60
4.2.2 M積分的間接測(cè)量方法 62
4.2.3 M積分的DIC測(cè)量方法 63
第5章 材料構(gòu)型力在裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用 74
5.1 J 積分?jǐn)嗔褱?zhǔn)則 74
5.2 Jk積分在復(fù)合型裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用 75
5.2.1 基于Jk積分的復(fù)合型裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則 75
5.2.2 基于Jk積分裂紋擴(kuò)展的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法 76
5.3 Jk積分在線彈性復(fù)合型疲勞裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用 88
5.3.1 基于Jk積分的復(fù)合型疲勞裂紋擴(kuò)展模型 88
5.3.2 疲勞裂紋擴(kuò)展數(shù)值計(jì)算方法 89
5.3.3 疲勞裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬與結(jié)果討論 90
5.4 Jk 積分在復(fù)合型彈塑性疲勞裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用 97
5.4.1 彈塑性材料的Jk積分 97
5.4.2 基于Jk積分的復(fù)合型彈塑性疲勞裂紋擴(kuò)展模型 98
5.4.3 彈塑性疲勞裂紋實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法 99
5.4.4 彈塑性疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果 103
5.5 Jk積分在界面裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用 111
5.5.1 界面裂紋的裂尖Jk積分 112
5.5.2 裂尖Jk積分的數(shù)值計(jì)算 114
5.5.3 修正的裂尖材料構(gòu)型力J2r 121
5.5.4 界面Jk積分的算例驗(yàn)證 122
5.5.5 基于Jk積分的界面斷裂準(zhǔn)則 125
第6章 材料構(gòu)型力在多缺陷失效破壞中的應(yīng)用 128
6.1 基于Jk積分的夾雜相變材料失效或強(qiáng)化 128
6.1.1 基于Jk積分揭示裂紋和夾雜相的干涉效應(yīng) 129
6.1.2 顆粒/纖維復(fù)合材料的相變?cè)鲰g機(jī)理 131
6.1.3 異質(zhì)夾雜與裂紋的干涉機(jī)理 136
6.2 基于M積分的脆性體中微裂紋聚合 138
6.2.1 微裂紋聚合有限元計(jì)算模型及結(jié)果分析 139
6.2.2 臨界M積分與兩條裂紋構(gòu)型的相關(guān)性 143
6.3 基于M積分的脆性體中孔洞聚合 144
6.3.1 孔洞聚合有限元計(jì)算模型及結(jié)果分析 144
6.3.2 臨界M積分與兩孔洞方位角的相關(guān)性 147
6.4 M積分與含夾雜/缺陷有效彈性模量的顯式關(guān)系 149
6.4.1 單向加載下的含夾雜M積分 149
6.4.2 復(fù)雜加載下的含夾雜M積分 153
6.4.3 M積分與含夾雜材料有效彈性模量的顯式關(guān)系 157
6.4.4 M積分與含多孔缺陷材料有效彈性模量的顯式關(guān)系 160
6.5 基于M積分的含復(fù)雜多缺陷材料的損傷評(píng)估 164
6.5.1 基于M積分等效的損傷評(píng)估方法 164
6.5.2 典型缺陷構(gòu)型損傷評(píng)估的數(shù)值算例分析 166
6.6 M 積分在含多缺陷材料疲勞失效中的應(yīng)用 170
6.6.1 基于M積分的含缺口彈塑性材料損傷標(biāo)定 170
6.6.2 基于M積分的含復(fù)雜多缺陷材料疲勞失效模型 172
6.6.3 含多缺陷材料疲勞失效實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析 174
6.7 基于M積分的黏塑性多裂紋問(wèn)題研究 179
6.7.1 黏塑性材料本構(gòu)模型 180
6.7.2 基于M積分的黏塑性材料裂紋擴(kuò)展分析 183
第7章 材料構(gòu)型力在損傷力學(xué)中的應(yīng)用 188
7.1 損傷模型 188
7.1.1 基于材料構(gòu)型力的損傷模型 188
7.1.2 材料構(gòu)型力損傷模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)與算例分析 195
7.2 腐蝕損傷模型 203
7.2.1 基于材料構(gòu)型力的腐蝕損傷模型 204
7.2.2 材料構(gòu)型力腐蝕損傷模型的數(shù)值算例分析 206
7.3 疲勞損傷累積模型 210
7.3.1 基于材料構(gòu)型力的疲勞損傷累積模型 211
7.3.2 材料構(gòu)型力疲勞損傷累積模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn) 212
第8章 材料構(gòu)型力在納米缺陷材料失效分析中的應(yīng)用 220
8.1 M積分在含納米缺陷材料失效分析中的應(yīng)用 221
8.1.1 多納米孔洞彈性場(chǎng) 221
8.1.2 多納米孔洞干涉問(wèn)題的M積分 228
8.2 雙態(tài)M積分在含納米缺陷材料失效分析中的應(yīng)用 233
8.2.1 納米尺度下雙態(tài)M積分基本理論 233
8.2.2 多納米孔洞的雙態(tài)M積分分析 236
第9章 材料構(gòu)型力在力電耦合材料失效分析中的應(yīng)用 242
9.1 壓電功能材料中的材料構(gòu)型力理論及應(yīng)用 242
9.1.1 壓電功能材料中的材料構(gòu)型力概念 242
9.1.2 材料構(gòu)型力在壓電功能材料裂紋-電疇干涉問(wèn)題中的應(yīng)用 255
9.1.3 壓電功能材料中的材料構(gòu)型力與Bueckner 功共軛積分的關(guān)系 261
9.1.4 三維非線性多晶體中的材料構(gòu)型力理論 265
9.2 撓曲電材料中的材料構(gòu)型力理論及應(yīng)用 273
9.2.1 撓曲電材料中的材料構(gòu)型力概念 274
9.2.2 撓曲電材料的Ⅲ型裂紋分析 285
參考文獻(xiàn) 301
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