《质量分布-变形相互作用原理》作者(2010)提出了岩土材料质量分布。变形相互作用原理。大量试验结果,特别是体积和剪切屈服轨迹的弯曲证实了该相互作用的存在。
《质量分布-变形相互作用原理》共分12章,主要内容包括:质量分布。变形相互作用原理及三个推论;屈服轨迹的弯曲;塑性应变场的局域对称性和本构场方程;本构建模的数值方法;非饱和土中的质量分布。变形相互作用;损伤力学上的应用和基于该原理阐释的摩擦力和抗剪阻力的起源等。
《质量分布-变形相互作用原理》可作为高等院校土木工程、力学、材料科学、水利、交通和地质等专业的教材,也可作为相关科研和工程技术人员的参考书,
《岩土材料质量分布与变形之间的相互作用原理》(英文第二版)一书已经翻译成中文了。在该中文版中增添了“摩擦力和抗剪阻力的起源”一章,对第7、8章做了较大的修改和补充。
本书的内容包括下面几个方面:
一、质量分布一变形相互作用原理(第5章)
作者(2006)提出了塑性体应变与剪应变之间的相互作用原理,陈述为:在岩土材料的塑性变形中存在两个相对独立的应变——体应变和广义剪应变,和它们之间复杂的相互作用。这个相互作用是岩土材料变形行为基本特性产生的根源。
本质上,塑性体应变与剪应变之间的相互作用是质量分布一变形相互作用,
基于这个原理,推导出了三个推论:
推论1质量密度控制抗剪阻力的变化。
推论2应力路径相关性是压力敏感性和剪胀性的联合效应,也就是,塑性体应变与剪应变之间相互作用的综合表现(第7章)。
推论3塑性体应变与剪应变之间的相互作用贯穿整个塑性变形过程,直到进入临界状态,相互作用消失(第7章)。
一、屈服轨迹的弯曲(第7章)
由于塑性体应变和剪应变是相互作用的两个对立面,并且它们在p-q应力平面中的等值线都可以通过三轴试验来确定。因此,选择塑性体应变和广义剪应变的等值线分别为体积和剪切屈服轨迹。我们完成了在不同应力路径下许多粘土和砂的三轴试验。从大量试验结果可发现所有用三轴试验数据确定的体积和剪切屈服轨迹都是弯曲的,对这个结果分析证明,质量分布一变形相互作用造成了屈服轨迹的弯曲。可以证明屈服轨迹的弯曲标志着相互作用必然发生。于是可以认为屈服轨迹的弯曲是相互作用的几何描述,这样,所有通过三轴试验获得的屈服轨迹都是弯曲的这一事实是岩土材料塑性变形中质量分布一变形相互作用发生的一个最有力的确认,
按照关联流动法则,塑性体应变和剪应变增量的方向分别由体积和剪切屈服轨迹的梯度方向确定,当屈服轨迹发生弯曲时,它们的方向不再始终与p轴或q轴重合(7.1节)。
这里应指出,对于砂,由于使用正交假设引起了大的负的塑性体应变的出现,这个问题实际上并不是使用关联流动法则造成的,而是使用了不合适的屈服轨迹所致。因此,并不需要使用非关联流动法则。为了真实地描述塑性体应变和剪应变增量的方向,应采用通过三轴试验获得的体积和剪切屈服轨迹和关联流动法则。
三、摩擦力和抗剪阻力的起源(第12章)
摩擦力的起源至今还未得到满意的阐释,基于相互作用原理,对摩擦定律的机理进行了分析,证明摩擦力归因于质量分布一变形相互作用,在微观上,它是大量分子之间非常复杂相互作用的结果。摩擦力并不是单纯的分子力,其中存在分子力的作用,同时伴随着大量分子较剧烈的热运动。这也证明了质量分布一变形相互作用是大量分子间复杂相互作用的宏观表现。
四、塑性应变场的局域对称性和本构场方程(第6章和第8章)
一般来说,对称性指的是一个系统结构上的对称性,然而,在自然界中还存在一种独特的对称性,即存在于基本物理定律本身中的对称性。Weyl给出了对称性的一个好的定义:一个事物是对称的,则存在我们可以对它实施的某一操作,以致完成操作后,它与原来的一样。这些操作包括空间中的平移,时间的平移和旋转等。在这些变换下各种物理规律保持不变。
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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 连续介质力学引论
1.1 连续介质的定义
1.2 变形
1.3 应力
1.4 速度场
1.5 经典守恒定律和场方程
1.5.1 连续介质运动的Lagrange和Euler描述
1.5.2 连续性方程
1.5.3 运动方程
1.5.4 动量矩
第2章 热力学基础
2.1 引论
2.2 热力学基本概念
2.3 热力学温度和热力学第零定律
2.4 能量
2.5 热力学第一定律
2.6 热力学第二定律
2.7 可逆和不可逆过程
2.8 熵和Clausius-Duhem不等式
2.9 内变量和伴随平衡状态
第3章 岩土材料变形行为的基本特性
3.1 引言
3.2 压力敏感性
3.3 剪胀性
3.4 应力路径相关性
第4章 岩土材料的本构建模
4.1 引言
4.2 塑性势理论
4.3 基于不可逆过程热力学方法
4.4 临界状态和临界状态线
4.4.1 临界状态
4.4.2 临界状态线
第5章 塑性体应变与剪应变之间的相互作用原理
5.1 背景
5.2 塑性体应变与剪应变之间的相互作用原理
5.3 塑性剪应变对塑性体应变的作用
5.4 塑性体应变对塑性剪应变的作用
5.5 相互作用原理的物理内涵
第6章 整体和局域对称性
6.1 引言
6.2 Noether定理
6.3 局域对称性
第7章 体积和剪切屈服轨迹的弯曲
7.1 塑性应变场的描述
7.2 应力路径相关性
7.3 关于岩土材料塑性势理论的一些基本问题
7.4 临界状态线
第8章 岩土材料的本构场方程
8.1 本构建模的目标
8.2 群和李群简介
8.3 塑性应变场的局域对称性和本构场方程
8.4 本构场方程另外一种表达形式
8.5 塑性体应变与剪应变之间相互作用的热力学描述
8.5.1 热力学变量和状态势
8.5.2 耗散泛函
第9章 工程材料和岩土材料的损伤
9.1 金属和一些工程材料的损伤机理
9.2 岩土材料的损伤
9.3 损伤演变的描述
第10章 岩土材料本构建模的数值方法
10.1 引言
10.2 本构建模的数值方法
10.3 粘土和砂土在不同应力路径下的塑性基模型
10.4 结束语
第11章 非饱和土中质量分布与变形之间的相互作用
11.1 引言
11.2 非饱和土中塑性体应变与剪应变之间的相互作用
11.3 基质吸力的二重性质
11.4 非饱和土的抗剪强度
11.5 非饱和土的本构场方程
11.6 非饱和土中应力路径相关性和临界状态线
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机理
12.3 摩擦定律的微观机理
12.4 结论
参考文献
索引
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