《質量分布-變形相互作用原理》作者(2010)提出了巖土材料質量分布。變形相互作用原理。大量試驗結果,特別是體積和剪切屈服軌跡的彎曲證實了該相互作用的存在。
《質量分布-變形相互作用原理》共分12章,主要內容包括:質量分布。變形相互作用原理及三個推論;屈服軌跡的彎曲;塑性應變場的局域對稱性和本構場方程;本構建模的數值方法;非飽和土中的質量分布。變形相互作用;損傷力學上的應用和基于該原理闡釋的摩擦力和抗剪阻力的起源等。
《質量分布-變形相互作用原理》可作為高等院校土木工程、力學、材料科學、水利、交通和地質等專業的教材,也可作為相關科研和工程技術人員的參考書,
《巖土材料質量分布與變形之間的相互作用原理》(英文第二版)一書已經翻譯成中文了。在該中文版中增添了“摩擦力和抗剪阻力的起源”一章,對第7、8章做了較大的修改和補充。
本書的內容包括下面幾個方面:
一、質量分布一變形相互作用原理(第5章)
作者(2006)提出了塑性體應變與剪應變之間的相互作用原理,陳述為:在巖土材料的塑性變形中存在兩個相對獨立的應變——體應變和廣義剪應變,和它們之間復雜的相互作用。這個相互作用是巖土材料變形行為基本特性產生的根源。
本質上,塑性體應變與剪應變之間的相互作用是質量分布一變形相互作用,
基于這個原理,推導出了三個推論:
推論1質量密度控制抗剪阻力的變化。
推論2應力路徑相關性是壓力敏感性和剪脹性的聯合效應,也就是,塑性體應變與剪應變之間相互作用的綜合表現(第7章)。
推論3塑性體應變與剪應變之間的相互作用貫穿整個塑性變形過程,直到進入臨界狀態,相互作用消失(第7章)。
一、屈服軌跡的彎曲(第7章)
由于塑性體應變和剪應變是相互作用的兩個對立面,并且它們在p-q應力平面中的等值線都可以通過三軸試驗來確定。因此,選擇塑性體應變和廣義剪應變的等值線分別為體積和剪切屈服軌跡。我們完成了在不同應力路徑下許多粘土和砂的三軸試驗。從大量試驗結果可發現所有用三軸試驗數據確定的體積和剪切屈服軌跡都是彎曲的,對這個結果分析證明,質量分布一變形相互作用造成了屈服軌跡的彎曲。可以證明屈服軌跡的彎曲標志著相互作用必然發生。于是可以認為屈服軌跡的彎曲是相互作用的幾何描述,這樣,所有通過三軸試驗獲得的屈服軌跡都是彎曲的這一事實是巖土材料塑性變形中質量分布一變形相互作用發生的一個最有力的確認,
按照關聯流動法則,塑性體應變和剪應變增量的方向分別由體積和剪切屈服軌跡的梯度方向確定,當屈服軌跡發生彎曲時,它們的方向不再始終與p軸或q軸重合(7.1節)。
這里應指出,對于砂,由于使用正交假設引起了大的負的塑性體應變的出現,這個問題實際上并不是使用關聯流動法則造成的,而是使用了不合適的屈服軌跡所致。因此,并不需要使用非關聯流動法則。為了真實地描述塑性體應變和剪應變增量的方向,應采用通過三軸試驗獲得的體積和剪切屈服軌跡和關聯流動法則。
三、摩擦力和抗剪阻力的起源(第12章)
摩擦力的起源至今還未得到滿意的闡釋,基于相互作用原理,對摩擦定律的機理進行了分析,證明摩擦力歸因于質量分布一變形相互作用,在微觀上,它是大量分子之間非常復雜相互作用的結果。摩擦力并不是單純的分子力,其中存在分子力的作用,同時伴隨著大量分子較劇烈的熱運動。這也證明了質量分布一變形相互作用是大量分子間復雜相互作用的宏觀表現。
四、塑性應變場的局域對稱性和本構場方程(第6章和第8章)
一般來說,對稱性指的是一個系統結構上的對稱性,然而,在自然界中還存在一種獨特的對稱性,即存在于基本物理定律本身中的對稱性。Weyl給出了對稱性的一個好的定義:一個事物是對稱的,則存在我們可以對它實施的某一操作,以致完成操作后,它與原來的一樣。這些操作包括空間中的平移,時間的平移和旋轉等。在這些變換下各種物理規律保持不變。
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中文版序言
英文第二版序言
英文第一版序言
第1章 連續介質力學引論
1.1 連續介質的定義
1.2 變形
1.3 應力
1.4 速度場
1.5 經典守恒定律和場方程
1.5.1 連續介質運動的Lagrange和Euler描述
1.5.2 連續性方程
1.5.3 運動方程
1.5.4 動量矩
第2章 熱力學基礎
2.1 引論
2.2 熱力學基本概念
2.3 熱力學溫度和熱力學第零定律
2.4 能量
2.5 熱力學第一定律
2.6 熱力學第二定律
2.7 可逆和不可逆過程
2.8 熵和Clausius-Duhem不等式
2.9 內變量和伴隨平衡狀態
第3章 巖土材料變形行為的基本特性
3.1 引言
3.2 壓力敏感性
3.3 剪脹性
3.4 應力路徑相關性
第4章 巖土材料的本構建模
4.1 引言
4.2 塑性勢理論
4.3 基于不可逆過程熱力學方法
4.4 臨界狀態和臨界狀態線
4.4.1 臨界狀態
4.4.2 臨界狀態線
第5章 塑性體應變與剪應變之間的相互作用原理
5.1 背景
5.2 塑性體應變與剪應變之間的相互作用原理
5.3 塑性剪應變對塑性體應變的作用
5.4 塑性體應變對塑性剪應變的作用
5.5 相互作用原理的物理內涵
第6章 整體和局域對稱性
6.1 引言
6.2 Noether定理
6.3 局域對稱性
第7章 體積和剪切屈服軌跡的彎曲
7.1 塑性應變場的描述
7.2 應力路徑相關性
7.3 關于巖土材料塑性勢理論的一些基本問題
7.4 臨界狀態線
第8章 巖土材料的本構場方程
8.1 本構建模的目標
8.2 群和李群簡介
8.3 塑性應變場的局域對稱性和本構場方程
8.4 本構場方程另外一種表達形式
8.5 塑性體應變與剪應變之間相互作用的熱力學描述
8.5.1 熱力學變量和狀態勢
8.5.2 耗散泛函
第9章 工程材料和巖土材料的損傷
9.1 金屬和一些工程材料的損傷機理
9.2 巖土材料的損傷
9.3 損傷演變的描述
第10章 巖土材料本構建模的數值方法
10.1 引言
10.2 本構建模的數值方法
10.3 粘土和砂土在不同應力路徑下的塑性基模型
10.4 結束語
第11章 非飽和土中質量分布與變形之間的相互作用
11.1 引言
11.2 非飽和土中塑性體應變與剪應變之間的相互作用
11.3 基質吸力的二重性質
11.4 非飽和土的抗剪強度
11.5 非飽和土的本構場方程
11.6 非飽和土中應力路徑相關性和臨界狀態線
第12章 摩擦力和抗剪阻力的起源
12.1 引言
12.2 Coulomb定律和摩擦定律的物理機理
12.3 摩擦定律的微觀機理
12.4 結論
參考文獻
索引
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