工程材料的力学分析主要采用弹塑性力学、损伤力学与断裂力学等方法。而天然岩土材料具有独特的力学特性,比如在应力水平较低时会 呈现 应变软化且先体缩后体胀,而应力水 平较高时会应变硬化及体缩,使得现有分析理论难以描述这些特性,原因是传统分析方法不能合理地考虑天然岩土材料的实际变形机理。为了对天然岩土材料的应力应变关系进行合理的描述,沈珠江院士 及其学生 自 2002年 提出 和研究 岩土破损力学的基本概念、目标 、 任务 以及方法 ,至今已有20余年。这20年来, 四川大学的 刘恩龙 教授和北京交通大学的陈铁林教授 研究团队 围绕岩土破损力学:二元介质本构模型开展了系列研究,可以分为三个研究层次或阶段:在初期阶段,主要给出了岩土破损力学的基本框架,这时二元介质模型中的参数较多,且单元体与胶结元、摩擦元处于相同或较为接近的尺度;在第二阶段,考虑了胶结元与摩擦元的相互作用,解析表达了局部应变系数,减少了模型参数,即建立了考虑宏-细观变形机理的二元介质本构模型;在第三阶段,从微观尺度考虑颗粒之间的相互作用,建立了宏-细-微观多尺度的二元介质本构模型,此时的模型参数大多有明确的物理含义,模型参数少。
岩土破损力学:二元介质本构模型是针对天然岩土材料而提出的新的分析理论,已经针对多种土料建立了相应的本构模型。本书主要介绍静力加载条件下的二元介质本构模型、强度准则以及数值模拟成果 ,以作者的研究成果为主 。
本书共6章:
第1章是关于岩土破损力学:二元介质 模型的概论,重点介绍岩土破损力学和二元介质的概念、全量和增量形式的二元介质模型、多尺度二元介质本构模型框架;
第2章介绍初期发展的二元介质本构模型,主要包括结构性土、胶结混合土、多晶冰、岩石以及冻土的本构模型;
第3章介绍宏-细观二元介质本构模型,主要包括冻融尾矿料、冻土、结构性土以及多孔岩石的本构模型;
第4章介绍多尺度二元介质本构模型,主要包括冻土和岩石的宏-细-微观本构模型;
第5章介绍基于二元介质模型的强度准则,主要包括结构性土的强度准则以及冻土的多尺度强度准则;
第6章介绍二元介质本构模型的有限元计算 结果 ,主要包括岩土类材料破损过程的模拟、比奥(Biot)固结计算以及黄土增湿变形的计算。
本书可作为土木、水利、建筑专业的科研工作者、工程技术人员的参考用书,也可供高等院校相关专业的研究生和本科高年级学生使用。
本文摘 自《 岩土破损力学:二元介质本构模型 》(刘恩龙 陈铁林著. 北京: 科学出版社,2024.4)一书“序”“前言”,有删减修改,标题为编者所加。
(本文编辑:罗莉)
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