损伤力学读书报告
关于损伤力学的建议与看法(可编辑修改word版)
关于损伤力学的建议与看法在别的论坛看到关于损伤力学的讨论，想起来几年前毕业的一位师兄在其论文中对损伤力学的讨论，现在发出来大家探讨一下原文如下：1.3材料疲劳分析的损伤力学方法目前，对汽轮机转子破坏过程的研究，基本采用的是线弹性断裂力学方法，其研究的是转子结构中具有明确几何边界的宏观裂纹问题。
它从整体出发，对裂纹前沿的应力、应变、位移和能量场的分析，以确定控制裂纹行为的力学参数，来实现对裂纹扩展和转子安全性进行预测。
而对裂纹萌生的宏观位置往往根据经验进行人为的假定。
事实上，实际转子服役过程中裂纹的萌生寿命往往很长，有的占总寿命的80%～90%。
在这个阶段，材料内部微细观结构逐渐劣化，并逐步发展成为宏观裂纹[25,26,27]，况且有些损伤现象并不导致断裂力学所描述的临界开裂，而且崩溃、失稳等。
因此，对上述转子损伤现象进行定量的数学描述，对于转子结构的裂纹萌生及寿命预估是非常重要的。
也是断裂力学无法解决的。
目前，对于无裂纹转子虽能大致估计其致裂寿命，但不能定量描述裂纹的形成发展过程及确切位置和形貌，而且由于往往采用线性损伤累积理论，不能正确地反映转子材料的实际损伤发展情况，因此，其分析结果往往与实际偏差较大。
近三十年发展起来的连续介质损伤力学[28]，它采用唯象学方法，引入表征损伤的内部状态变量，将损伤纳入热力学框架，重点研究微观缺陷对材料宏观整体平均力学特性的影响，因此，用损伤力学理论导得的结果，既能反映材料微观结构的变化，又能说明材料宏观力学性能的实际变化情况。
可用于分析微裂纹的演化，宏观裂纹形成直至构件的完全破坏的整个过程，弥补了微观研究和断裂力学研究的不足。
因此，损伤力学对于研究汽轮机转子结构在各种载荷环境条件下的灾变事故的产生和发展，进而对其进行复现与防治，有着极其重要的意义。
1.3.1损伤力学发展概况损伤力学的发端被公认为是1958 年Kachanov 在研究金属蠕变时所做的工作，他在当时提出了连续性因子与有效应力的概念，并利用后者给出了前者的演化方程。
损伤理论读书报告
硕士研究生课程«损伤理论及其应用»读书报告院(系): 土木工程与建筑学院专业：结构工程任课教师: 余天庆教授博士生导师研究生姓名:王熊珏学号: ********* 成绩：日期： 2014年4月30 日目录摘要┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2损伤力学基础理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3损伤力学文献综述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5损伤力学在桥梁工程中的应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12摘要既有桥梁总会存在着不同程度的结构累积损伤, 这不但影响桥梁的正常运营,而且会危及结构的使用安全。
常规桥梁承载能力试验与新近发展起来的健康监测技术都很难独自对会导致桥梁脆性破坏的损伤累积进行有效检测。
因此,提出基于损伤机理的结构损伤安全评定方法的设想,采用局部无损探测和整体、长期健康监测相结合的损伤判断、定位技术,在正确诊断桥梁损伤基础上,综合应用基于损伤力学、疲劳断裂、可靠度理论等多种方法和理论进行损伤安全评定。
因此本文根据实时安全评定结果, 按照不同桥梁结构的损伤特点,即时给出桥梁维护管理对策,以便桥梁管理部门采取相应措施保障桥梁安全使用。
关键词：损伤理论工程AbstractThere is always a different level structure of cumulative damage of bridge, this will not only affect the normal operation of bridges, but will also endanger the structure of safety. General carrying capacity of bridge health monitoring of the test and the newly developed technology of is difficult alone can lead to brittle failure of bridges for effective detection of cumulative damage. Therefore, make safety evaluation method of structural damage based on damage mechanism envisaged adopting nondestructive detection and overall, long-term health monitoring of local damage judgments, the combination of positioning technology, in correct diagnosis of bridge damage on the basis of integrated application based on damage mechanics, fatigue fracture reliability theory, and a variety of methods and theory in safety assessment of damage. Therefore this article according to the assessment results in real time, in accordance with the different characteristics of bridge structure damage, instant for bridge maintenance and management countermeasures in order to bridge in bridge management sector, to take appropriate measures to ensure the safe use.Keywords：bridge; damage; safety assessment ; maintenance management strategy第一部分损伤力学基础理论（课本）1、机械设备工程结构中的构件，从毛坯制造到加工成形的过程中，不可避免地会使构1的裂纹或空隙等)。
《损伤断裂力学》课件
选择合适的试样和材料
根据研究目的选择具有代表性的试样和材料， 确保实验结果的可靠性。
设计实验载荷和环境条件
根据研究目的和试样特性，设计适当的实验载荷和环境条件，如温度、湿度等 。
实验过程与数据分析
进行实验操作
严格按照实验设计进行实验操作，确保数据的准确性 和可靠性。
数据采集和处理
在实验过程中实时记录数据，并进行必要的处理和分 析，提取关键信息。
新材料性能要求高
新型材料往往具有更高的强度、轻质、耐高 温等特性，但同时也可能存在更复杂的断裂 行为和损伤机制，需要更深入的探究。
多场耦合下的损伤断裂问题
多场耦合现象普遍存在
在工程实际中，许多结构会受到多种物理场的作用，如温度场、压力场、磁场等，这些 场的相互作用会对材料的损伤和断裂产生影响。
多场耦合效应复杂
有限元法可以处理复杂的几何形状和边界条件，适用于各 种类型的材料和结构，具有较高的计算精度和稳定性。
有限元法在损伤断裂力学中广泛应用于模拟材料的断裂和 损伤行为，可以预测裂纹的扩展路径、应力强度因子等重 要参数。
边界元法
边界元法是一种基于边界积分的数值模拟方法，通过将问题转化为边界积 分方程，然后利用离散化的方法求解。
02
CATALOGUE
损伤断裂力学的基本理论
损伤理论
损伤定义
01
损伤是材料在服役过程中受到的不可逆变化，包括微裂纹、晶
界滑移等。
损伤分类
02
根据损伤程度和形态，可分为表面损伤和内部损伤，其中内部
损伤又可分为微裂纹和晶界损伤等。
损伤演化
03
损伤演化是指材料在服役过程中损伤不断扩大和发展的过程，
包括裂纹扩展、界面分离等。
损伤力学读书报告
《损伤力学》读书报告随着现代工业的飞速发展，大型机械和复杂构件的日益增加，金属构件的疲劳失效已经成为工程领域中，关系到安全、可靠以及经济性的一个重要因素。
一般认为金属的疲劳破坏形式分为如下几个阶段：裂纹形核、小裂纹扩展、长裂纹扩展以及瞬时失效阶段，一般将裂纹形核和小裂纹扩展归为第一阶段，对于这阶段的研究，其主要方法是试验与统计相结合的方法，目前较多的研究室基于细观力学、分子动力学以及断裂物理的研究较多，对于裂纹的扩展阶段，一般是采用试验与断裂力学相结合的方法，这对于飞行器以及工程构件的损伤容限设计是非常必要的手段。
但是这些方法也存在于若干不足之处：（1）、对于裂纹的曲线扩展路径的描述困难。
（2）、二维裂纹扩展和三维裂纹扩展的描述难以统一。
（3）、把第一阶段与裂纹扩展阶段视为独立的阶段。
为止，就需要一个新的固体力学工具，将裂纹形成与扩展的描述进行统一，将二维和三维裂纹的扩展研究进行统一，将裂纹的直线扩展与曲线扩展进行统一。
此时，损伤力学就应运而生，从80年代初期，到目前为止，这方面出版了许多专著，他们对损伤力学的理论以及发展做出了巨大的贡献；下面就介绍损伤力学的一些先关内容：一、破坏力学的发展及损伤力学定义破坏力学发展的三个阶段1)、古典强度理论：以材料的强度作为设计指标：[]σσ<*,即只要材料的应力*σ小于材料的许用应力[]σ就不会破坏。
2)、断裂力学：以材料的韧度为设计指标：IC IC J K J K , ,<。
3)、损伤力学：以渐进衰坏程度作为为指标：C ωω<。
损伤力学定义损伤力学是研究材料的细(微)结构在载荷历史过程中产生不可逆劣化(衰坏)过程，从而引起材料(构件)性能变化、以及变形破坏的力学规律。
二、传统材料力学的强度问题对于传统的力学材料研究首先满足：材料均匀性和连续性假设，即认为材料是 各处性质相同的连续体。
其研究理论和思想如下图所示：三、断裂力学的韧度问题对于断裂力学的研究内容，需要均匀性假设仍成立，但且仅在缺陷处不连续。
连续损伤力学报告
连续损伤力学中的代表性体积单元
n
~ A
a
b
A
损伤变量
Kachanov（1958）连续性因子
S / S0
Rabotnov（1963）损伤度
Sd / S0
损伤本构方程
利用等效性假设 根据不可逆热力学理论
基于等效性假设的损伤本构方程（Lemaitre，1971） 损伤材料的本构关系与无损状态下的本构关系形式相同， 只是将其中的真实应力换成有效应力。 一维情形
2.粘脆性（蠕变）损伤理论
蠕 变：粘弹性或粘塑性固体材料在恒应力作用 下，其应变随时间逐渐增加的现象。 应力松驰：在恒应变作用下，其应力随时间缓慢 降低的现象。 材料在蠕变时往往伴随着微结构变化或缺陷的产 生与扩展而构成损伤。
蠕变损伤
金属在高温下承载时，塑 性应变中包含了粘性。 应变足够大时，产生沿晶 开裂而引起损伤。 通过蠕变使应变率有所增 长。
E
E 1 D
根据不可逆热力学理论导出损伤本构方程：
损伤过程是不可逆热力学过程 损伤材料存在一个应变能密度和一个耗散势 利用它们，根据内变量的正交流动法则导出损伤－ 应变耦合本构方程、损伤应变能释放率方程（即损 伤度本构方程）和损伤演化方程的一般形式
连续损伤力学的工程应用
图1近似表征损伤从孔 边开始，等损伤边界 为三角形，D1=0.05 ，这与实验结果是一 致的。图2和图3显示 ，随外载荷a∞增加， 损伤区由孔边向材料 内部逐步加大;损伤区 内各处的损伤程度也 逐渐加强(由D1值增加 表征)。图4表示 a11∞=0.04268GPa时 的等损伤线，靠近孔 边的等损伤三角形 D1=0.95，它与孔边 之间的材料已经完全 破坏。
损伤力学
损伤力学的基本概念
损伤变量及其确定 损伤力学的分类 损伤力学的研究方法
一维损伤理论 三维各向同性损伤理论 基于细观力学的损伤理论 损伤结构的有限元分析方法
损伤力学的基本概念和基本原理
2.2 损伤类型及损伤变量
按照材料变形和状态区分
弹性损伤（ Elastic damage )：弹性材料中应力作用而导致的损伤。材料 发生损伤后没有明显的不可逆变形，又称为弹脆性损伤； 塑性损伤（Plastic damage)：塑性材料中由于应力作用而引起的损伤。要 产生残余变形。 蠕变损伤（Creep damage)：材料在蠕变过程中产生的损伤，也称为粘塑 性损伤。这类损伤的大小是时间的函数。 疲劳损伤（Fatigue damage）：由应力重复作用而引起的，为其循环次数 的函数，往往又与应力水平有关； 动态损伤（Dynamic damage）：在动态载荷如冲击载荷作用下，材料内 部会有大量的微裂纹形成并扩展。这些微裂纹的数目非常多，但一般得 不到很大的扩展（因为载荷时间非常断，常常是几个微秒）。但当某一 截面上布满微裂纹时，断裂就发生了。
2.1 一维损伤状态的描述
考虑一均匀受拉的直杆（图2.1），认为材料劣化的主要机制是由于 微缺陷导致的有效承载面积的减小。设其无损状态时的横截面面积为A， ~ 损伤后的有效承载面积减小为 A ，则连续度的物理意义为有效承载面积 与无损状态的横截面面积之比，即
~ A A
（2.1.1）
显然，连续度是一个无量纲的标量场变量， 1 对应于完全没有缺陷的理想材料状态， 0对应 于完全破坏的没有任何承载能力的材料状态。 ~ 将外加荷载F与有效承载面积 A 之比定义为有 ~ 效应力 ，即
损伤力学读书报告
材料结构性能学读书报告专业：材料工程专业班级: SＪ1162班学号: ２姓名：杨艳鸽专题名称：《损伤力学》读书报告损伤力学基本假定是损伤力学研究中非常关键的内容.不同的基本假定导致不同的损伤变量定义模式和不同的损伤本构关系。
为得到与研究对象相应的损伤本构关系,必须对受损伤物体的特性进行合理假定。
损伤理论中的基本假定主要有以下三种：应变等价假定、应力等价假定、弹性能等价假定.应变等价假定认为,应力作用在受损材料上引起的应变与有效应力作用在无损材料上引起的应变等价。
基于应变等价假定,受损结构的本构关系可通过无损时的形式描述,只需将其中名义应力换成有效应力即可.应力等价假定认为,损伤状态下真实应变对应的应力和与虚构无损状态下有效应变对应的应力等价。
应变等价假定实际上包含了应力等价假定。
弹性能等价假定认为，损伤状态下真实应变和应力对应的弹性余能和虚构无损伤状态下有效应变和有效应力对应的弹性余能等价。
基于能量等价得到的损伤本构关系和损伤的定义与基于应变或应力等价得到的关系式有所不同.此外，还有载荷等效性假设，即拉伸会引起试棒横向收缩,即从额定面积Ｓ.变到真实面积S；考虑材料损伤后又从真实面积Ｓ压改到有效承载面积~S。
因此，可以定义三种拉伸应力，即设真实承载的拉伸棒等效于一虚拟拉伸棒，可以导出有效应力与真实应力之间的关系：2．１．５损伤本构热力学损伤是与材料内部微观结构组织的改变相关联的，是物质内部结构的不可逆变化过程。
损伤演变与塑性变形一样都会造成材料的不可逆能量耗散，故损伤变量是一种内变量。
材料的损伤本构方程可采用带内变量的不可逆过程热力学定律来研究，即让损伤变量以内变量的形式出现在热力学方程中。
2。
2主要理论２。
2．1各向同性和各向异性弹脆性损伤的一般理论先进的复合材料等固体材料的力学性能（包括刚度、强度等）往往是各向导性的．设这种材料在受载过程中塑性变形较小而加以忽咯,但容易发生诸如基沐微裂纹、纤维断裂和界而脱胶等损伤（这些损伤往往是随机的和大量的，同时具有局部性和各向异性。
损伤与断裂力学读书报告
中国矿业大学2012 级硕士研究生课程考试试卷考试科目损伤与断裂力学考试时间2012. 12学生姓名张亚楠学号ZS12030092所在院系力建学院任课教师高峰中国矿业大学研究生院培养管理处印制《损伤与断裂力学》读书报告一．断裂力学1．基本概念及研究内容断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支，它将力学、物理学、材料学以及数学、工程科学紧密结合，是一门涉及多学科专业的力学专业课程。
随时间和裂纹长度的增长，构件强度从设计的最高强度逐渐地减少。
假设在储备强度A点时，只有服役期间偶而出现一次的最大载荷才能使构件发生断裂；在储备强度B点时，只要正常载荷就会发生断裂。
因此，从A点到B点这段期间就是危险期，在危险期中随时可能发生断裂。
如果安排探伤检查的话，检查周期就不能超过危险期。
如下图所示：问题是储备强度究竟是个什么样的参量？它与表征裂端区应力变场强度的参量有何关系？如何计算它？如何测量它？它随时间变化的规律如何？受到什么因素的影响？这一系列问题如能找到答案的话，则提出的以上五个工程问题就有可能得到解决。
断裂力学这门学科就是来解决这些问题的。
1.1影响断裂力学的两大因素a．荷载大小b.裂纹长度考虑含有一条宏观裂纹的构件，随着服役时间后使用次数的增加，裂纹总是愈来愈长。
在工作载荷较高时，比较短的裂纹就有可能发生断裂；在工作载荷较低时，比较长的裂纹才会带来危险。
这表明表征裂端区应力变场强度的参量与载荷大小和裂纹长短有关，甚至可能与构件的几何形状有关。
1.2脆性断裂与韧性断裂韧度（toughness ）：是指材料在断裂前的弹塑性变形中吸收能量的能力。
它是个能量的概念。
脆性（brittle ）和韧性（ductile ）：一般是相对于韧度低或韧度高而言的，而韧度的高低通常用冲击实验测量。
高韧度材料比较不容易断裂，在断裂前往往有大量的塑性变形。
如低强度钢，在断裂前必定伸长并颈缩，是塑性大、韧度高的金属。
金、银比低强度钢更容易产生塑性变形，但是因为强度太低，因此吸收能量的能力还是不高的。
损伤力学
关变形等
3. 通过细观尺度上的平均化方法将细观结果反映到宏观本
构、损伤演化、断裂等行为上
22:03
绪论：损伤力学的分类
基
于 细 观 的 唯 象 损 伤 力 学 （ Meso-Continuum Damage
Mechanics, MCDM）
研究思想：结合连续损伤力学和细观损伤力学主要思想
建立损伤材料的宏细微观结合的本构理论，把宏观力
方程，形成损伤力学的初、边值问题，然后采用连续介质
力学的方法求解。
特点：注重损伤对材料宏观性质的影响，以及材料和结构 损伤演化的过程和规律，忽略损伤演化的细观机理和力学 过程。
22:03
绪论：损伤力学的分类
连续损伤力学（Continuum
Damage Mechanics,用寿命
22:03
绪论：损伤变量
对损伤变量的理解
损伤是一个能量耗散的不可逆过程，损伤变量是用宏观变 量代表内部因损伤或其他因素而发生的变化，叫做内部状 态变量，简称内变量，可以利用宏观不可逆过程热力学来 处理。
由于各种物理或化学的变化，如受载、承受高温、受到辐 射或腐蚀、氧化而造成的各种物理的或化学变化，如结构 改变、相变化、成分变化都属于损伤的内容。只不过在宏 观的角度，人们更多注意的是材料结构的改变（微裂纹、 微孔洞等）在宏观上的表现以及由此造成的材料的力学性 能劣化。
辐照损伤：辐照引起材料性能变化
剥落损伤：材料剥落引起有效材料的减少
22:03
绪论：损伤的分类
按照宏观的材料变形特征分类（广义上分类）
脆性损伤、韧性损伤和准脆性损伤
脆性损伤：材料在变形过程中存在为裂纹的萌生与扩展；
航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响共3篇
航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响共3篇航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响1航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响航空发动机叶片疲劳是指发动机叶片在长时间的运作过程中，由于受到热量、转动力矩和空气流动等多重因素的影响，出现疲劳裂纹并逐渐扩大，最终导致叶片失效的现象。
发动机叶片的失效会对飞机的安全性造成重大威胁，因此对其进行疲劳损伤的研究十分必要。
航空发动机叶片的损伤力学是指疲劳裂纹从微观层面到宏观层面的演化过程。
其中，微观层面主要研究叶片材料的组织结构、力学性质及其对应的疲劳损伤机理；宏观层面则涵盖了叶片的动静载荷、叶片结构设计等方面，探究叶片疲劳裂纹和叶片失效的机制。
外物损伤也是导致叶片失效的一个重要因素。
航空飞行过程中，发动机叶片很容易受到雨、雪、鸟击等外物的损伤，从而引发或加剧叶片的疲劳裂纹。
因此，疲劳损伤模型的研究需要考虑外物损伤的影响。
此外，在叶片结构设计中，还需考虑如何在保证稳定性的基础上，增强叶片的抗外部损伤能力。
对于航空发动机叶片的疲劳损伤研究，近年来国内外学者们已经取得了大量的研究成果。
其中，材料方面的研究集中在了金属材料、复合材料、压缩层和生物材料等，特别是高温高压复合材料和非金属材料方面的研究，对提高发动机叶片的耐久性和安全性有重要作用。
在疲劳损伤模型方面，发动机叶片疲劳损伤过程主要包括裂纹产生、裂纹扩展和失效三个阶段，学者们通过数值模拟等手段研究了疲劳裂纹扩展速度、损伤积累规律等关键参数。
在增强发动机叶片抗外部损伤能力方面，学者们也进行了大量的研究。
其中，叶片喷涂、塑性变形、球显微组织改变、复合材料等技术应用广泛。
总的来说，航空发动机叶片的疲劳损伤是一个非常复杂的问题，需要从宏观和微观层面多方面考虑，才能为发动机叶片的设计和疲劳寿命提供有价值的参考。
在未来，可以通过加强材料科学基础研究、提高数值模拟和测试手段的精度、拓展喷涂和复合材料在发动机叶片中的应用，为发动机叶片的安全性提供更多保障综合考虑，航空发动机叶片的疲劳损伤问题是一个需要多方面研究的复杂问题。
损伤力学(中科院课件)
Gibson and Ashby (1997) Cellular solids
LNM
有缺陷、不均匀不一定是坏事！
类金刚石薄膜
注意观察－－ 不均匀是普遍的， 均匀是相对的。
LNM
介质的复杂性
缺陷在不断演化！
缺陷在不断演化！
真实裂纹尖端的高 倍 照 片
群体损伤缺陷的随机性与离散性
应力－应变曲线软化部分的不确定性
应力 1
2
3
1 3
2
应变
损伤演化过程
损伤力学－力学性质 蜕化了的材料性质。
断裂力学－宏观裂纹 裂尖附近的应力应变场。
均匀介质是假定，实际材料都不均匀
何时为均匀，何时不可以？！
有缺陷是材料的本性？！
介质的复杂性
复合材料本身意味其不均匀！
微结构也有缺陷，不均匀？！
讨论线索
• 损伤力学诞生的根源－与断裂力学的关系-面对实际，抽象问题； • 损伤力学的几个基本概念－以当前与将来科学与工程应用为目标； • 损伤力学已辐射到多个学科分支-发展是硬道理； • 损伤研究已从被动的·理论描述发展到主动的·安全控制； • 损伤力学应用的典型例子；
群体损伤缺陷的损离伤散性与, 损断伤局裂部化的与耦强各合向异问性题
学到的与遇到的有差别。 应当也敢于面对实际？！
LNM
固体物理学的研究成果
LNM
LNM
损伤力学研究已辐射到许多学科分支
• 复合材料损伤； • 岩土的损伤； • 环境的复杂性与多场偶合； • 愈合，智能材料，监测； • 非传统力学的方法：＃＃＃
损伤力学有更广阔的发展空间
• 愈合 ---- 尚未认真研究的重要分支； • 抑制 ---- 延长枪炮寿命的有效手段； • 控制 ----智能诊断，智能修复，前途无量；
关于损伤力学的建议与看法
关于损伤力学的建议与看法在别的论坛看到关于损伤力学的讨论，想起来几年前毕业的一位师兄在其论文中对损伤力学的讨论，现在发出来大家探讨一下原文如下：1.3 材料疲劳分析的损伤力学方法目前，对汽轮机转子破坏过程的研究，基本采用的是线弹性断裂力学方法，其研究的是转子结构中具有明确几何边界的宏观裂纹问题。
它从整体出发，对裂纹前沿的应力、应变、位移和能量场的分析，以确定控制裂纹行为的力学参数，来实现对裂纹扩展和转子安全性进行预测。
而对裂纹萌生的宏观位置往往根据经验进行人为的假定。
事实上，实际转子服役过程中裂纹的萌生寿命往往很长，有的占总寿命的80%～90%。
在这个阶段，材料内部微细观结构逐渐劣化，并逐步发展成为宏观裂纹[25,26,27]，况且有些损伤现象并不导致断裂力学所描述的临界开裂，而且崩溃、失稳等。
因此，对上述转子损伤现象进行定量的数学描述，对于转子结构的裂纹萌生及寿命预估是非常重要的。
也是断裂力学无法解决的。
目前，对于无裂纹转子虽能大致估计其致裂寿命，但不能定量描述裂纹的形成发展过程及确切位置和形貌，而且由于往往采用线性损伤累积理论，不能正确地反映转子材料的实际损伤发展情况，因此，其分析结果往往与实际偏差较大。
近三十年发展起来的连续介质损伤力学[28]，它采用唯象学方法，引入表征损伤的内部状态变量，将损伤纳入热力学框架，重点研究微观缺陷对材料宏观整体平均力学特性的影响，因此，用损伤力学理论导得的结果，既能反映材料微观结构的变化，又能说明材料宏观力学性能的实际变化情况。
可用于分析微裂纹的演化，宏观裂纹形成直至构件的完全破坏的整个过程，弥补了微观研究和断裂力学研究的不足。
因此，损伤力学对于研究汽轮机转子结构在各种载荷环境条件下的灾变事故的产生和发展，进而对其进行复现与防治，有着极其重要的意义。
1.3.1 损伤力学发展概况损伤力学的发端被公认为是1958年Kachanov 在研究金属蠕变时所做的工作，他在当时提出了连续性因子与有效应力的概念，并利用后者给出了前者的演化方程。
混凝土随机损伤力学 读书报告
混凝土随机损伤力学的研究思想（混凝土随机损伤力学读书报告）2010年12月目录0 前言 (1)1 为什么要进行随机结构非线性分析？ (2)2 损伤力学的基本原理是什么？ (3)3 什么是经典混凝土本构？ (5)3.1 经典弹性本构 (5)3.2 经典塑性本构 (6)4 什么是弹塑性损伤本构？ (6)5 什么是随机损伤本构？ (9)6 怎么进行混凝土随机损伤非线性反应分析？ (10)7 小结 (10)附录作业 (12)参考文献 (13)0 前言由于混凝土材料抗压强度高，钢筋抗拉强度高，两者结合后协同工作，利用混凝土抗压和钢筋抗拉，能使得两者材料各尽其能，组成性能良好的结构构件。
同时，由于混凝土的包裹，钢筋不容易被腐蚀，使得钢筋混凝土结构耐久性较好。
正是钢筋混凝土结构的这些优点，从其出现于中国至今，已在建筑、隧道、桥梁、高速公路、地铁、大坝、港口等各个领域都得到了广泛的应用。
混凝土是以水泥为胶结材料，以天然砂石为骨料加水拌合，经过浇筑成型、凝结硬化形成的固体材料[1]。
它是一种多相颗粒复合材料，从宏观结构来看，它是骨料分散在水泥浆基体中的二相材料；从微观来看，它是由水泥凝胶、氢氧化钙结晶、未水化的水泥颗粒、毛细管及孔隙水、空气泡等组成。
对于混凝土力学性能的研究，固体力学假设其为处处连续，毫无初始缺陷的均匀各向同性材料，这与混凝土材料的实际情况不一致。
经典材料强度理论假设材料为均匀连续，分析结构的应力状态，根据材料的屈服或者极限应力判断结构是否达到屈服或者破坏，即在此理论下，混凝土只有两个状态：正常服役状态（无损伤）和破坏状态。
然而，结构的破坏一般不会突然发生，它是由于结构在建造过程中产生的微裂纹在外界荷载的作用下长大、汇合成宏观裂纹，并继续扩展，导致结构强度、刚度持续下降，最终失去承载能力，也就是说，混凝土的全寿命分析与微裂纹的产生、扩展密不可分。
为了确定微裂纹的演化，必须对裂纹的产生、扩展的规律有所研究，才能深入分析裂纹的扩展规律及其对结构的影响。
损伤力学基础讲解
4. 宏细微观相结合的研究(yánjiū)方法
损伤的形态及其演化的过程是发生在细观层次上的物 理现象，必须用细观观测的手段和细观力学方法加以研究； 而损伤对于材料力学(cái liào lì xué)性能上的影响是细观的成因在
宏观上的 结果和表现，因此要想从根本上解决问题，就必须运用宏细 微观相结合的方法研究损伤力学的问题。
口、孔洞附近细观微空间)，颗粒的脱胶，颗粒微裂纹引起微空洞形核、扩展
剥落(散裂)损伤：冲击载荷引起弹塑性损伤；细观孔洞、微裂纹－均匀分布 (fēnbù)孔洞扩展与应力波耦合
疲劳损伤：重复载荷引起穿晶细观表面裂纹；低周疲劳－分布(fēnbù)裂纹
蠕变损伤：由蠕变的细观晶界孔洞形核、扩展，主要由于晶界滑移、扩散
拉博特诺夫，1963，损伤因子的概念 勒梅特，1971，损伤的概念重新提出 莱基 & 赫尔特,1974,蠕变损伤研究的推进(tuījìn) 70年代中末期，CDM（连续介质损伤力学）的框架逐步形成 穆拉卡米，20世纪八十年代，几何损伤理论 80年代中布伊、戴森、西多霍夫等人的工作对损伤力学的发
塑性应变小于弹性应变， 即解理力小于产生滑移的 力但大于脱键力。
特征：损伤局部化程度较 高。
精品资料
延性(yánxìng)损伤
拉伸时以“颈缩” 为先导。 细颈中心承受三向拉应力,
微孔洞首先在此形成, 随后 长大聚合成裂纹, 最终在细 颈边缘处,沿与拉伸轴45o方 向被剪断, 形成“杯锥”断 口(duànkǒu)。 损伤与大于某一门槛值的塑 性应变同时发生。
精品资料
蠕变(rú biàn)损伤
➢ 金属(jīnshǔ)在高温下承载时，塑性应变中包 含了粘性。
➢ 应变足够大时，产生沿晶开裂而引起损伤。 ➢ 通过蠕变使应变率有所增长。
浅谈损伤力学
浅谈损伤力学专业：结构工程浅谈损伤力学摘要：本文主要简要介绍损伤的概念，损伤力学的研究内容，并简单介绍了损伤诱发的材料和结构物理力学性能改变、有效应力和等效应变以及有效应力和等效应变与真应力真应变的关系，同时，还包括损伤力学的研究方法、损伤诱发的各向异性、损伤的测量方法及其表征与演化模式刻画。
此外，还叙述了损伤力学与实际工程的关系，以及作者对损伤力学方面文献的一点收获。
关键词损伤；损伤力学；各向同性；各向异性；损伤变量；有效应力；等效应变；演化1、前言损伤力学是固体力学的分支。
研究材料或构件在各种加载条件下，其中损伤随变形而演化发展并最终导致破坏的过程中的力学规律。
损伤力学认为，材料内部存在着分布的缺陷，如位错、微裂纹、微空洞、剪切带等，这些不同尺度的细结构是损伤的典型表现。
物体中的损伤有多种，如脆性损伤、塑性损伤、蠕变损伤、疲劳损伤等。
损伤力学选取合适的损伤变量（可以是标量、矢量或张量），利用连续介质力学的唯象方法或细观力学、统计力学的方法，导出含损伤的材料的本构关系和损伤演化方程，形成损伤力学的初、边值问题的提法，并求解物体的应力变形场和损伤场。
损伤力学近年来得到发展并应用于破坏分析、力学性能预计、寿命估计、材料韧化等方面。
从1958 年P.M.卡恰诺夫提出完好度（损伤度）概念至今，损伤力学仍处在发展阶段。
它与断裂力学一起组成破坏力学的主要框架，以研究物体由损伤直至断裂破坏的这样一类破坏过程的力学规律。
2、损伤力学的研究内容和方法所谓损伤是指冶炼、冷热工艺过程或荷载、温度、环境等的作用，使材料的微细结构发生变化，引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇合，导致材料宏观力学性能的劣化，最终形成宏观开裂或材料破坏。
从细观的物理学的观点来看，损伤是材料组分晶粒的错位、滑移、微孔洞、微裂隙等微缺陷形成和发展的结果；从宏观的、连续介质力学的观点来看，损伤又可认为是材料内部微细结构状态的一种不可逆的、耗能的演变过程。
损伤力学
（1）什么是连续介质损伤力学？连续介质损伤力学主要可以解决哪一类问题？与传统的弹性力学，材料力学，结构力学等有什么区别？答：连续介质损伤力学是利用连续介质热力学与连续介质力学的唯象学方法，研究损伤的力学过程，它着重考察损伤对材料宏观力学性质的影响及损伤演变的过程和规律，而不细察其损伤演变的细观物理与力学过程，只求用连续损伤力学预测的宏观力学行为，符合实验结果与实际情况。
连续介质损伤力学主要研究材料内部微观缺陷的产生和发展所引起的宏观力学效应及最终导致材料破坏的过程和规律，使用它可以解决不少仅仅依靠数据与试验所不易解决的理论问题，如各种非线性累积问题：包括不同载荷，加载次序，以及蠕变和疲劳的非线性干扰等问题。
而传统的弹性力学，材料力学，结构力学等的研究对象都是理想的弹性体，即符合连续性假设、完全弹性假设、均匀性假设、各向同性假设。
（2连续介质损伤力学的基本假定是什么？应用时有什么前提条件？答：连续介质损伤力学属于唯象学理论，它既不采用物质的宏观行为由粒子统计理论推出的观点，也不分别考虑单个缺陷的作用和影响，而是采用“连续损伤介质”假设，通过宏观无穷小、微观无限大的模型，把“实际粒子加以离散”，从数学上抽象为“模型损伤介质连续”，使得与连续场论有关的数学分析都可毫无困难地进行下去。
当然这种唯象学的模型也有一定的适用条件，如果“考察的范围”小到与材料的特征尺寸或缺陷尺寸密切相关的某种尺寸以下，则该模型的误差就可能很大，有时甚至还会得出不合理的结论。
（3）连续介质损伤力学分析和解决问题的基本思路和方法是什么？答：损伤力学选取合适的损伤变量（可以是标量、矢量或张量），利用连续介质力学的唯象方法或细观力学、统计力学的方法，导出含损伤的材料的本构关系和损伤演化方程，形成损伤力学的初、边值问题的提法，并求解物体的应力变形场和损伤场。
方法:分为细观方法和宏观方法。
细观方法是根据材料的微细观成分单独的力学行为以及他们的相互作用来建立宏观的考虑损伤的本构关系，进而给出完整的损伤力学问题提法。
弹性力学在材料损伤分析中的应用
弹性力学在材料损伤分析中的应用材料的损伤分析对于各行各业的工程师和科学家而言都是一个重要的课题。
在工程实践中，材料的损伤会导致结构的失效甚至是灾难性的后果。
因此，了解材料损伤的行为和机理对于预防和修复损伤至关重要。
弹性力学成为了在材料损伤分析中广泛应用的工具之一。
本文将介绍弹性力学在材料损伤分析中的应用，并探讨其优势和局限性。
1. 弹性理论基础弹性力学是研究物体变形和应力之间关系的力学分支。
它的基础是胡克定律，即应力与应变之间成正比。
弹性力学的基本原理被广泛应用于材料力学和结构力学中。
在材料损伤分析中，弹性力学提供了一个可靠的框架来模拟和分析材料的变形和应力状态。
2. 材料弹性行为分析在材料损伤分析中，我们需要了解材料的弹性行为以及在外界加载下的应力分布和变形情况。
通过弹性参数如弹性模量、泊松比等的测量和计算，我们可以对材料的弹性行为进行建模和分析。
弹性行为的研究可以帮助我们预测材料的应力和应变分布，并评估材料对外部加载的响应。
3. 损伤力学模型材料损伤分析的一个关键任务是建立损伤力学模型来描述材料的损伤行为。
弹性力学提供了一个理想的基础来构建这些模型。
通过采用合适的弹性模型，我们可以考虑材料的损伤导致的强度和刚度的变化。
损伤力学模型通常基于实验结果和数学方程，可以预测材料在不同损伤程度下的力学性能。
4. 弹性力学的优势弹性力学作为材料损伤分析的工具具有一些显著的优势。
首先，弹性力学的数学模型相对简单且易于理解。
它的理论基础已经得到了广泛研究和验证，因此应用起来可靠性较高。
其次，弹性力学模型可以提供快速的分析结果，对于工程实践中的即时决策非常有用。
此外，弹性力学还可以为其他更复杂的分析方法提供基础和参考。
5. 弹性力学的局限性然而，弹性力学在材料损伤分析中也存在一些局限性。
首先，弹性力学模型通常只适用于小应变情况。
当材料受到大应变或破坏性加载时，弹性模型就不再适用，需要考虑非线性和破坏力学。
其次，弹性力学无法考虑材料的动态响应和耗散行为。
损伤力学理论及其应用ch2
若应用直角坐标系，则给出质点的速度 分量，所以在这坐标系中的物质导数为
Df Dt
g
(x, t
t)
i
g ( x, t ) xi
Df g(x,t) gradg(x,t)
Dt t
加速度的空间描述
a grad
t 式中的第一项代表由于速度场的不定常
性引起的速度变化，称为局部导数或就 地导数，第二项代表由于速度场的不均 匀性引起的速度变化，称为位变导数或 对流导数。
t
div()dV
0
质量守恒定律与连续性方程
grad div 0
t
D div 0
Dt
如果物质是不可压缩的，于是连续性方程化为：
div 0
§2—3 动量守恒定律与运动方程 质量为m的质点的线动量守恒定律
指出，质点线动量的变化率等于作 用在该质点上的合力P，即
D m P
Dt
对于连续体，这个合力包括在R域内每单 位质量的体力的合力以及作用在R的表面 上的面力的合力
dA
Ds Dt
dV
h T
div
q T
dV
0
热力学第二定律·熵不等式
因为 所以
div q
t DsT
1 divq q gradT
T
T2
h divdq 1 q gradT
0
Dt
T
令： g 1 gradT
T
于是得到克劳修斯—杜哈梅不等式
s
h
1
divq
1
g
q
0
T T
T
对于绝热过程（即h=0,q=0），上式被简化为
D Dt
adV
bdV
nds
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材料结构性能学读书报告
专业：材料工程专业
班级：SJ1162班
学号：************
*名：***
专题名称：《损伤力学》读书报告
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损伤扩展力张量R的含义是表征材料提供产生新的弹脆性损伤的能力，数量上等于损伤扩展所耗散的能量密度。
因此，R也可称为损伤能耗散串密度或损伤能释放率密度。
2.1.4基本假定
损伤力学基本假定是损伤力学研究中非常关键的内容。
不同的基本假定导致不同的损伤变量定义模式和不同的损伤本构关系。
为得到与研究对象相应的损伤本构关系，必须对受损伤物体的特性进行合理假定。
损伤理论中的基本假定主要有以下三种：应变等价假定、应力等价假定、弹性能等价假定。
应变等价假定认为，应力作用在受损材料上引起的应变与有效应力作用在无损材料上引起的应变等价。
基于应变等价假定，受损结构的本构关系可通过无损时的形式描述，只需将其中名义应力换成有效应力即可。
应力等价假定认为，损伤状态下真实应变对应的应力和与虚构无损状态下有效应变对应的应力等价。
应变等价假定实际上包含了应力等价假定。
弹性能等价假定认为，损伤状态下真实应变和应力对应的弹性余能和虚构无损伤状态下有效应变和有效应力对应的弹性余能等价。
基于能量等价得到的损伤本构关系和损伤的定义与基于应变或应力等价得到的关系式有所不同。
此外，还有载荷等效性假设，即拉伸会引起试棒横向收缩，即从额定面积S。
变到真实面积S；考虑材料损伤后又从真实面积S压改到有效承载面积~S。
因此，可以定义三种拉伸应力，即
设真实承载的拉伸棒等效于一虚拟拉伸棒，可以导出有效应力与真实应力之间的关系：
2.1.5损伤本构热力学
损伤是与材料内部微观结构组织的改变相关联的，是物质内部结构的不可逆变化过程。
损伤演变与塑性变形一样都会造成材料的不可逆能量耗散，故损伤变量是一种内变量。
材料的损伤本构方程可采用带内变量的不可逆过程热力学定律来研究，即让损伤变量以内变量的形式出现在热力学
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方程中。
2.2主要理论
2.2.1各向同性和各向异性弹脆性损伤的一般理论
先进的复合材料等固体材料的力学性能(包括刚度、强度等)往往是各向导性的.设这种材料在受载过程中塑性变形较小而加以忽咯,但容易发生诸如基沐微裂纹、纤维断裂和界而脱胶等损伤(这些损伤往往是随机的和大量的,同时具有局部性和各向异性。
沈为在书中介绍了耗散势和损伤扩展力的概念和计算。
若设损伤度ω或连续性ψ仅是状态的函数而与过程无关，即
实验表明，某些材料在较小应变下不发生损伤，只有当应变超过它的阈值时才发生损伤，随后，损伤随应变不断加剧并不断扩大。
当单元损伤达到它的临界状态时，单元发生破坏且不能承受外载。
沈为和邓玉昆分别在各自的《损伤力学》中分别阐述了1维情况和多维情况的损伤与破坏准则。
沈为还在书中介绍了耗散势和损伤扩展力的概念和计算。
2.2.2粘脆性损伤理论
粘弹性或粘塑性固体材料在恒应力作用下，其应变随时间逐渐增加，称为蠕变，在恒应变作用下，其应力随时间缓慢降低，称为松弛。
这两种情况，统称流变。
金属材料在恒定单轴拉伸应力下的蠕变典型曲线如图所示。
若拉应力低于材料的比例极限，材料
的弹性应变一般不随时间改变(用AB线
表示)，不出现蠕变现象。
若拉伸应力超
过比例极限，材料在瞬态响应后发生蠕
变，其蜕变曲线由oACDEF表示。
实际上，材料在不同的应力水平或不
同的温度环境下，可能处于不同蠕变阶
段，具有不同的蠕变机制和微结构变化。
材料在蠕变时往往伴随着微结构变化或缺陷的产生与扩展而构成损伤。
在低应力下，材料变形很小，损伤归因于微裂纹的产生、扩散与聚合，最后造成脆性断裂，属长期蠕变断裂。
在高应力下，材料有大量晶格滑移
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