带缺陷流变性材料裂尖断裂过程区的热力学性和电磁性

带缺陷流变性材料破坏过程中显现出热致磁效应的实验结果表明：在材料破坏的过程中，由于内部温度梯度的存在，导致裂尖断裂过程区具有热致磁效应．可见，热传导方程应包括电磁场的贡献．这种情况意味着断裂过程区内的磁感应场变化，不是由磁通量守恒律的局部化剩余产生，而是本构关系的直接结果，它显示为非局部效应，并参与能量耗散，因此，材料的破坏过程不是纯粹的力学过程．本文应用线性算子谱论建立了条带型断裂过程区的流变场方程并讨论了其热力学关系．最后，以对于Galilei不变式是协变的Lorentz不变式方程分析了裂尖断裂过程区的电磁场特性．本文的成果将有利于金属基复合材料、导电聚合物、定向纳米材料等新型材料的设计和制造以及有关结构物的失效分析．     

含缺陷流变物体热致磁感应强度随动跟踪测量系统的研制

含缺陷流变特体在破坏过程中存在热致磁效应，跟踪测量出这一热致磁感应强度，对含缺陷流变物体材料破坏机理的研究具有重要意义，介绍一种以单片机为核心的随动跟踪测量系统的研制及其应用，重点说明传感器的结构及跟踪测量方法，并给出主程序框图。     

论含缺陷流变性材料的基本方程组

根据缺陷演化期间裂法过程区内形成局域温度场和热磁效应的实验结果，首次提出在含缺陷流变性材料基本方程组中热－力耦合和热－电磁耦合效应的表达式。     

非局部断裂与尺寸效应

根据流变断裂学的理论和方法,结合非局部场理论和不可逆热力学,对裂纹扩展过程中的变形、热力平衡、热流变响应以及断裂的尺寸效应进行了探讨.由于变形的非协调性.以及裂纹扩展过程中新表面的产生,导致体积与表面物理量的相互转换,而使局部化假设失效,文中导出了一组更为广泛的描述裂纹扩展过程的局部热力平衡方程以及相应的边界条件,本文将断裂作为变形的极限行为,首次将它引入本构方程,把裂纹扩展表面能作为本构变量,给出了裂纹扩展对热流变响应的影响的一般形式,进一步揭示了Griffith表面能的本质和断裂的不可逆性,从而把流变与断裂在不可逆热力学基础上更紧密地结合起来了。最后,从一般的角度研究了断裂的尺寸效应,并指出非均质是产生尺寸效应的重要原因之一。     

变质量断裂模型及其实验研究(英文)

从能量方程求得具体的裂纹扩展方程是困难的,因为在一般情况下,我们还不知道断裂过程中各种能量以什么样的比例存在于系统中。鉴于此,我们考虑将动量方程用于裂纹扩展研究。建立一个以动量定律而不是以能量原理为基础的断裂模型。这种模型的建立是基于这样的认识,即裂纹体在断裂过程中,即使其整体动量,动量矩是守恒的情况下,其局部动量、动量矩也是不守恒的。或者说,动量平衡方程是非局部的,通常的局部化假设在裂纹扩展展过程中是不成立的。在此基础上种文中以裂纹尖端局部区域为研究对象,从多方面论证了该区域作用有不平衡力,正是这个不平衡力的大小,方向等的变化控制着裂纹扩展过程,建立了变质量断裂模型。该模型以随裂纹尖端运动的局部区域作为变质量系统,研究该系统质量和作用在该系统上力的变化,以此研究裂纹扩展过程,从而给出了裂纹扩展遵循的一般方程。本文用自行研制的裂纹扩展速度测定仪测得的裂纹扩展速度,在平面应力Ⅰ型裂纹条件下,在一定程度上验证了理论的正确性。     

含缺陷流变性材料破坏过程中宏、细、微观层次体系的一个统一方程

固体的不可逆形变和断裂与一类过程相关,在此过程中宏观效应是细观层次行为起着支配作用。因此,流变性材料在外力作用下的可靠预测应基于对细,微观层次中过程机理的清楚了解。显然,考虑到微,细、宏观层次中不同过程的间的相互作用,并在单一体系内对这些过程进行描述,才能够提供含缺陷流变性材料形变和断裂的充足理论。本文首次提出含缺陷流变性材料破坏过程中宏,细、微观层次体系的一个统一的方程。     

论混凝土破坏的尺寸效应

本文考虑混凝土破坏的骨料和试件尺寸效应，通过引人非局部体力场，研究了非均质材料的断裂与内部相互作用，并根据流变断裂学的方法和原理，探讨了外部物理量与内部相互作用的依赖关系，从而把断裂与裂纹体内部结构有机地结合起来．在此基础上将混凝土视为非均匀材料，以其骨料的最大粒径的倍数作为相互作用的有效范围，通过混凝土破坏试验，研究混凝土骨料对断裂特性的影响和混凝土断裂的尺寸效应．     

断裂力学的热力学框架

本文提出了一个与热力学基本定律相容的、严密的非线性断裂力学理论.本文指出.采用一个适于物体中有一条扩展裂纹的广义雷诺输运方程.各局部平衡方程均可从假设的整体平衡方程推出.本文还给出了新断裂表面上所应满足的必要条件.在局部理论范围内本文提出的基本方程组可应用于几何及物理非线性问题,可应用于具有内变量及衰退记忆的材料.作为一个特殊情况,还给出了无穷小热粘弹性断裂力学的基本方程组。     

时间相关的含缺陷材料的流变破坏理论

含缺陷物体的与时间相关的失效过程是一个热力学开放的，远离平衡态的系统，失效过程中发生耗散结构的自组织现象，不同尺度上耗散结构的自相似性可供从微观过度到细观和宏观，基于缺陷演化过程国局域温度场和热磁效应的实验研究，从统一的宏、细、微观层次体系出发。研究了与时间相关的缺陷体的失效过程，结果表明。这个失效过程并非纯力学过程，其中的热力耦合和热磁效应不容忽略。     

关于裂纹扩展的连续介质热力学(Ⅰ)——平衡定律和断裂准则

本文克服了Liebowitz和Eftis在有关文献中出现的矛盾,从不可逆过程热力学观点,导出了裂纹体的总体平衡方程,裂纹体内的局部平衡方程和断裂表面的局部平衡方程,为在各种复杂条件下,正确建立裂纹体的断裂准则,提供了必要的理论基础。     

裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区温度场的理论和实验研究

本文根据流变断裂学理论,结合非平衡态热力学,对裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区由于内耗热而形成的温度场,进行了理论和实验研究。在理论上分析了材料内部的不可逆变化及熵产生、熵流等内耗机制,得到内耗热源函数,指出裂尖温度场的成因,从而进一步得到控制温度场分布和变化的热传导方程。在讨论内耗对裂纹扩展的影响时,我们推出耗散型能量守恒方程的微分和积分形式以及裂纹扩展的耗散型控制方程。在实验研究中,我们测定了裂尖区的温度场,从而验证了本文的理论,指出经典断裂力学的不足。     

论非线性断裂力学的基本平衡定律（Ⅱ）——非局部理论（主要结果简介）

本文建立了非线性断裂力学基本平衡定律非局部理论的基础，给出了物体体内，物体原表面，特别是新断裂表面上的平衡方程．后者正是裂纹扩展过程中所应满足的一组必要条件，包括质量条件、动量条件、动量知条件、能量条件及熵条件等．结论是：断裂过程是一个部分诸体内量毁灭和部分诸表面量在新断裂表面上创生的过程．该结果在局部理论范围内是无法解释的．本文是前文［１～３］局部理论结果的继续和推广，本文把前文及非局部连续统理论［４］作为特殊情况包括在内．     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

对含缺陷高分子材料破坏理论未来研究方向与应用前景的思考

在含缺陷分子材料破坏过程中多场耦合跨物质层次分析成果的基础上，以裂尖过程区为重点，以能量耗散机制为主线，对含缺陷高分子材料破坏理论的未来研究方向与应用前景进行了概括性探讨。     

某导弹弹托热流变机制及成形过程分析

本文用热变加工的观点讨论了导弹弹托的热流变机制和成形过程。本文中,材料被认为是具有微极特性的广义连续介质。基于弹粘性微极理论,在本构方程中加入反映材料屈服特性的项λ_p,并将弹一粘性微极本构方程推广为弹一粘一塑性微极本构方程。根据这些条件,得到了描述材料在模腔内流动的基本方程,并建立了柱坐标形式下的流动方程。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅱ）

本文根据非局部场理论,从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察和研究,建立了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程。在引入质量、线动量和能量等的贡献之后,证明了裂纹体的局部动量和局部能量在裂纹扩展过程中均不守恒,而且诸热力学量对裂纹扩展所造成的新表面的贡献可用其局部化剩余来表示。从流变理论和耗散理论出发,建立非局部热力平衡基本方程后,论证了前文提出的关于裂纹扩展过程的五个基本观点。从耗散势函数出发建立了热流变性材料的非局部本构关系。如果这种本构关系对于每个独立体元和时间增量均能导出它的局部化形式,则可提出表面-体积能量密度理论。在体积随表面变化的意义上,给出耗散与不可逆性的定义。从而正确认识涉及体积和表面变化的热能与机械能交换的本质。本文与前文证明了裂纹扩展的全过程本质上是一个非线性非平衡态不可逆热力学过程,进一步完善了流变断裂学的理论基础。     

论流变断裂学的理论基础Ⅰ——热流变性材料响应和热—力平衡要求

首先,关于流变断裂我们不能不说几句,因为这个课题一般被理解是自相矛盾的。实际上,整六十年前Griffifh的工作标志着断裂力学的开始,他那时就认识到并研究了固体中的破裂和流动现象。可是必须提及,流变力学在六十年前还没有很好发展起来。今天,我们从流变力学知道,由于温度和力场的变化可引起任一材料发生流动。若将(?)定义为质点×存参考构形(?)的实质迷向群,则固体是迷向群为正交群的材料,而流体就是迷向群为全幺模群的材料。整个连续变形形成对称群。破裂时,群的性质改变。换句话说,可以把变到破裂状态看作是一种渐近现象,它给场张量不变量以限制。在这个新的看法中,流动和破裂都是物理量,而任一物理量都有它自身的数学背景。流动的数学背景可视为从一个拓扑空间到另一拓扑空间的映射,而破裂的数学背景则是相应的映射变为奇异的,这是由于破裂时宏观组元破坏,变换模趋于无穷大的缘故。从而,它们是彼此相关的。流变断裂学就是建立存这个数学背景上。我们另一文的结论是,断裂是不受表面能影响的一个纯粹流变过程。可是,把表而能引入断裂过程的连续统力学描述中,才主要地使它从适用于未裂体的力学独立出来。但我们认为,由于这项引入,使得经典连续统力学惯刚的把相应局部平衡方程作为整体平衡描述的直接结论的可能性就丧失掉。它们必须代以作为裂开的附加假设。当把物体的开裂视作为一个非平衡不可逆热力学过程,表面能的整个热力学性质也就清楚了。流变性材料的任何力学过程都要耗散能量。因此,为能正确地描述裂纹扩展,就需要把流变固体从力学上看作是耗能型介质,从而在整体能量平衡规律中必须计及标志流变性材料特性的耗能率。根据扩展裂纹表面的特征,平衡方程是实质率型方程。此外,我们从连续统热力学知道,不可逆过程必然伴有熵产生。在某种情况下,不可逆的裂纹扩展向开裂体提供了熵含量,从而为了正确的看待,应将断裂视作为带有记忆的流变过程。为给流变断裂学以正确的理论基础,对这里提出的不仅涉及热力学第一定律而且涉及第二定律的一些看法,就需要加以解释和数学论证。本文给出流变断裂学的这样理论基础。我们表明,根据热流变性材料响应,只要时间和温度历史间存在一定关系,热流变性记忆材料就可定义为一种粘弹性记忆材料。由于甚至物体的整体状态是一种平面应力状态时,平面应变裂纹增长公式也适用,这仅要求对于是平面应变的裂纹尖端邻域来说,衰坏区足够小。所以,我们应用Graham的广义粘弹对应性原理,从而简化了流变体的断裂问题。     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上，应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型，研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律，讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程，并在理论分析的基础上，具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为，预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

论各向同性记忆材料的屈服与断裂

本文论述了在各向同性记忆材料屈服与断裂中流变现象的重要性问题。应用Coleman的记忆衰退原理和分析方法,我们得到:可以把材料变到屈服状态看作是一种渐近现象,它给埸张量不变量以限制。其次,我们对各向同性记忆材料的断裂条件作了理论探讨,得到单质材料的率型本构方程,并对断裂条件加以定义。这些条件不仅取决于现时应力,而且取决于应力本征值的过去历史。我们还证明了线性算子的零空间就是和的两个线性算子零空间的直和,即在这里自然地可以将断裂分成两类。当和分别说是法向断裂和剪切断裂。从而,对于变形的断裂判据就是在形变梯度历史的条件,即线性算子是奇异的;而断裂扩延则是在零空间的6维矢量空间的非零元。本文的结论是:断裂过程是一个不受表面能影响的纯粹流变过程。     

基于非局部理论的一维广义热弹问题研究

在Lord-Shulman理论和Eringen非局部理论的背景下,研究了材料特性与温度相关、受移动热源作用的两端固定杆的一维动态响应问题。建立了杆的非局部热弹耦合控制方程,运用拉普拉斯变换及其数值反变换求解控制方程,得到了无量纲温度、位移和应力的分布规律。详细讨论了材料特性参数、移动热源速度和非局部效应参数对所考虑变量分布的影响。结果表明:材料特性参数对各变量有显著影响;非局部效应参数对位移和应力影响较大,对温度影响不大;移动热源速度对各变量都有明显的影响,主要体现在其峰值的变化上。