【正文】 容,損傷力學的研究方法從立足點和研究尺度大致(d224。此后20年，這些概念和方法僅局限于分析蠕變斷裂。因此，它是經(jīng)典的固體力學理論的發(fā)展和補充。zh236。 斷裂力學無法分析宏觀裂紋出現(xiàn)以前材料中的微缺陷或微裂紋的形成及其發(fā)展對材料力學性能的影響，而且許多微缺陷的存在并不都能簡化為宏觀裂紋，這是斷裂力學的局限性。n li232。 l236。 長期以來，人們對材料和介質宏觀力學性能的劣化直至破壞全過程的機理、本構關系、力學模型和計算方法都非常重視，并且用各種理論和方法進行了研究。,第五頁，共四十三頁。)基礎,1.1 材料的損傷與損傷力學 損傷是指材料或介質中各種非設計缺陷的存在和發(fā)展。x236。,第3章 巖體損傷檢測方法 3.1 質量(zh236。)大學 葉 萬 軍 2014年 9 月,第一頁，共四十三頁。,目 錄,第1章 損傷力學(l236。li224。ng)規(guī)律 4.3 巖石細觀損傷 CT數(shù)分布規(guī)律的數(shù)學分析 4.4 巖石細觀損傷 CT數(shù)與巖石損傷密度的關系 4.5 巖石細觀損傷CT數(shù)據(jù)傷變量公式討論,第四頁，共四十三頁。材料力學中假設材料是均勻的各向同性介質，但在顯微鏡或光學顯微鏡下看到的材料組織(zǔzhī)并非均勻，存在著如裂紋、夾渣、氣泡、孔穴等缺陷。,第六頁，共四十三頁。材料和物理學家從微觀的角度研究微缺陷產(chǎn)生和擴展的機理，但是所得結果不易與宏觀力學量相聯(lián)系。 xu233。 l236。經(jīng)典的固體力學理論雖然完備地描述了無損材料的力學性能（彈性、粘彈性、塑性、粘塑性等），然而，材料或介質的工作過程就是不斷損傷的過程，用無損材料的本構關系描繪受損材料的力學性能顯然是不合理的。)從原生缺陷到形成宏觀裂紋直至斷裂破壞的全過程，也就是通常指的微裂紋的萌生、擴展或演變、宏觀裂紋形成、裂紋的穩(wěn)定擴展和失穩(wěn)擴展的全過程。 損傷的概念最早起源于1958年Kachanov研究蠕變斷裂時引用“連續(xù)性因子”和有效應力的概念。到70年代后期，原子能工業(yè)和航天技術工業(yè)材料行為的研究遇到許多問題，損傷的概念又開始被重視起來。zh236。g242。顧名思義，只有仔細地看，才能看清（用肉眼看不清，或看不見；借助普通放大鏡，放大數(shù)倍，才可看清）。g242。,第十一頁，共四十三頁。)。 細觀損傷主要從材料內的顆粒、晶體、微裂紋、空洞等細觀結構層次上研究各類損傷的形態(tài)、分布及其演化特征，從而預測材料的宏觀力學特征。,第十二頁，共四十三頁。 國內余壽文在材料斷裂損傷的細觀力學方面進行了較早的研究；夏蒙芬提出了統(tǒng)計細觀力學的思想，他認為材料細觀損傷力學應該包括3個層次的描述，即細觀描述、統(tǒng)計描述，然后才能上升到宏觀層次上進行描述分析。它基于連續(xù)(li225。)體，認為損傷作為一種場變量在其中連續(xù)(li225。 宏觀損傷力學用不可逆熱力學內變量來描述材料內損傷缺陷及其變化，而不去更細致地考慮其變化的機制。,連續(xù)介質損傷力學分析過程一般(yībān)分為4個階段 （1）選擇合適的損傷變量 描述材料中損傷狀態(tài)的場變量稱為損傷變量，它屬于本構理論中的內部狀態(tài)變量。,第十五頁，共四十三頁。如Krajcinovic（1981）從材料微缺陷模型出發(fā)，對脆彈性材料中的扁平缺陷用矢量作為損傷描述，Vakulenko和Kachanov（1971）在處理脆彈性損傷時，提出用微裂紋的法向矢量。損傷張量階次的增加，可以更多地考慮損傷的影響因素，使損傷的分析更為精細。,（2）建立損傷演化方程 材料內部的損傷是隨外界因素（如載荷、溫度變化等）作用的變化而變化的。 （4）根據(jù)初始條件（包含初始損傷）和邊界條件求解材料各點的應力(y236。,第十七頁，共四十三頁。研究不可逆熱力學是要明確不可逆過程必須滿足的約束條件和基本定律，從而找到建立材料損傷狀態(tài)方程的基準和方法。 當增量無限小，且（1－1）式中各量均是時間的可微函數(shù)時，上式可寫成率的表述形式 （12）,第十九頁，共四十三頁。nglǜ)反映出哪些能量參與了能量的轉化與平衡？,第二十頁，共四十三頁。nɡ)，即 （16） 式中 dSe ——外熵增量； dSi ——內熵增量。)為： （不可逆過程） （1－8a） （可逆過程） （1－8b） （1－8a）式又被稱為Prigogine“熵平衡方程”， 時稱為等熵過程，一個絕熱過程成為等熵過程的充要條件是該過程是可逆的。,由（1－10）式得 （111） 利用散度定理，Clausius－Duhem不等式的局部(j)表述為 式中 ＞0——不可逆過程； ＝0——可逆過程。如果一個狀態(tài)變量不是以前所發(fā)現(xiàn)的那些狀態(tài)變量的函數(shù)，它就被稱為基本的狀態(tài)變量。基本狀態(tài)變量是互相獨立的變量。 損傷變量是一種用于描述材料內部損傷狀態(tài)變化發(fā)展及其對材料力學作用影響的內部狀態(tài)變量。,上述基本狀態(tài)變量和內變量的完整集合體的選擇并不是唯一的，取決于力學模型的層次、實際系統(tǒng)的復雜過程以及需要在怎樣的精度和變形范圍內去描述系統(tǒng)的熱力學狀態(tài)等。當然如果能夠與微觀（或細觀）的分析（如金相學或細觀力學的分析）結合起來搞清楚其損傷機制，則對損傷內變量及其發(fā)展規(guī)律的研究無疑(w 下表給出了一部分常用的基本狀態(tài)變量（外變量）和內變量與對偶變量的