1.3 本書主要研究內容

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。正確合理地揭示材料損傷破壞機理，已成為混凝土損傷力學能否進一步發展的關鍵。圍繞著我國西部大開發、西電東送及南水北調等戰略需求，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。

本書的主要研究內容可分為以下幾個方面。

（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，提出新的損傷基本假定，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。

（2）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：修正平行桿模型IPBS和雙本構物理模型DCPM。結合現代非線性科學中協同學、突變論等有關原理以及聲發射試驗的有關成果，確定了細觀損傷模式演化過程的特征參數。將材料整個拉伸破壞過程分為兩個損傷階段：均勻損傷階段和局部破壞階段；區分了峰值名義應力狀態和臨界狀態，強調了臨界狀態在整個拉伸破壞過程中所起的關鍵性作用。

（3）混凝土材料的動態力學性能和靜態相比有顯著的不同，一般認為混凝土動態應變率效應包括慣性效應和孔隙水黏性效應兩部分。本書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。從宏細觀相結合的角度揭示了混凝土等準脆性材料損傷破壞的力學機制。

（4）建立了考慮細觀拉伸損傷機制的混凝土單軸壓縮細觀統計損傷模型。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的壓應力-應變本構關系。預測了單軸壓縮單調加載以及循環加載全過程。進一步建立了考慮局部破壞階段尺寸效應的非局部統計損傷模型。

（5）建立了混凝土三維正交異性細觀統計損傷本構模型。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。通過預測值與試驗結果比較，表明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，可為今后混凝土結構非線性破壞過程的精細化有限元分析提供本構基礎。

（6）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和合理性。