前言

與混凝土工程應用繁榮興旺的背景相比，混凝土科學，尤其是混凝土本構關系研究明顯趕不上發展的需要。準確地描述混凝土材料強度與變形破壞規律是進行工程安全性和穩定性評價的理論基礎。開展混凝土材料損傷破壞機理的研究，探尋科學合理的混凝土本構模型是一項非常重要的基礎性前沿課題。本書結合國家自然科學基金青年基金項目（51009020）、國家博士后科學基金項目（20090461166）以及大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室開放基金項目（LP1401），針對混凝土材料細觀損傷演化機制以及統計損傷本構模型進行了系統深入的研究，初步構建了相對獨立完整的混凝土統計損傷理論體系。

（1）通過對連續損傷力學與細觀統計損傷力學的基本理論進行比較，指出現有損傷力學模型的缺陷和不足，將混凝土材料細觀損傷對宏觀力學性能的影響重新概括為斷裂損傷和屈服損傷兩種模式。基于平行桿模型PBS，并結合現代非線性科學中協同學、突變論有關原理以及聲發射試驗的有關成果，確定了兩種細觀損傷模式演化過程的特征參數，建立了描述混凝土等準脆性材料單軸拉伸變形破壞全過程的細觀統計損傷模型。

（2）針對干燥混凝土建立了考慮慣性效應的單軸拉伸動態統計損傷模型，針對飽和混凝土建立了綜合考慮慣性效應和黏性效應的單軸拉伸動態統計損傷模型。材料自身的慣性效應引起材料破壞形態以及細觀損傷演化過程的改變，模型中通過調整兩種細觀損傷模式演化過程的特征參數來模擬；水的黏性效應則調整了混凝土基體的受力狀態，模型中通過并聯一個阻尼元件來模擬。

（3）混凝土的壓縮破壞過程實質上是由于泊松效應在細觀產生局部拉應變從而引起微裂紋萌生、擴展、成核的連續損傷演化過程。根據混凝土材料單軸壓縮破壞過程的細觀損傷機理，進一步建立了混凝土單軸壓縮統計損傷模型。根據泊松效應引起的橫向拉損傷的演化過程，確定了受壓方向的損傷演化規律并建立了相應壓應力-應變本構關系。

（4）將單軸拉伸、壓縮作為最基本的宏觀破壞模式，復雜應力狀態下的本構行為理解為兩種基本模式的組合形式。提出了新的“等效應變”假設，引入等效傳遞拉損傷應變和損傷影響參數，建立了宏觀拉、壓破壞模式對應的細觀損傷機制之間的等效關系，提出了混凝土三維正交各向異性統計損傷本構模型。該模型能夠模擬混凝土單軸、雙軸（拉-壓、拉-拉、壓-壓）、三軸等任意加載路徑下材料均勻損傷階段本構行為的主要力學特征，為混凝土結構非線性破壞過程的精細化有限元分析提供了本構基礎。

（5）固體的破壞過程是力學家與固體物理學家為之奮斗了3個半世紀的跨層次難題，揭示材料的損傷破壞機理，是數十年來眾多國內外研究者矢志不渝的目標和方向。基于所建立的統計損傷模型描述的混凝土細觀損傷演化機制，本書提出了新的準脆性材料破壞理論——材料內在力學性能發揮機制理論。結合協同學的觀點，將混凝土等準脆性材料看作是能動的、具有自組織行為特性的復雜系統；認為材料變形破壞過程本質上是材料以“損傷”為代價，通過自身潛在的力學性能不斷發展和釋放以適應外界荷載環境變化的能動的自組織行為過程；而這個自組織行為賴以進行所遵循的內在動力學機制由材料內在力學性能發揮機制控制。采用類比的科學分析方法，通過將材料損傷演化、生物進化、社會發展這三類客觀世界中典型的非線性運動形式進行比較，證明了本書提出的材料破壞理論的正確性與合理性。

由于作者水平有限，書中難免存在不足或錯誤之處，敬請廣大專家、讀者批評指正。

作者

2015年5月