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第1章 岩石-岩体损伤力学引论1

参考文献4

第2章 岩石-岩体损伤力学的概念6

2.1 损伤力学概念和岩体的损伤6

2.2 损伤力学有效应力的概念8

2.3 损伤力学的基本假定9

2.3.1 应变等效假定9

2.3.2 余应变能等效假定10

2.3.3 基于两种假设的损伤变量12

2.4 岩体的各向异性损伤张量13

2.4.1 各向异性损伤张量13

2.4.2 各向异性主损伤变量16

2.4.3 岩体中损伤变量的确定方法17

2.5 各向异性主损伤的有效应力模型18

2.5.1 三维空间模型18

2.5.2 二维空间模型21

2.6 各向同性材料的双标量损伤变量理论24

2.6.1 各向同性材料的双标量损伤变量特征24

2.6.2 各向同性双标量损伤变量的定义25

2.6.3 双参数损伤影响张量的特性30

2.6.4 双参数损伤的应变能释放率32

2.6.5 双标量损伤变量模型特征的讨论37

2.6.6 各向同性双参数损伤模型的对比验证39

2.6.7 双参数损伤变量的可易性-广义双参数损伤模型43

2.6.8 双标量损伤影响张量的适用条件47

参考文献51

第3章 岩石-岩体损伤力学的分形研究55

3.1 岩体损伤特征的分形描述55

3.2 岩石破裂事件的分形特征55

3.2.1 岩石破裂事件空间分布的分形特征55

3.2.2 岩石破裂事件时间分布的分形特征57

3.2.3 岩石微裂隙损伤演化的分形特征60

3.3 损伤演化中岩石孔隙体积分维测定及规律62

3.4 岩石断裂过程的分形行为和分形效应64

3.4.1 微观断裂与分形64

3.4.2 动静态分形裂纹扩展65

3.4.3 岩石节理的分形特征68

3.5 岩石分形破碎和能量耗散70

3.5.1 破碎块度分布的分形性质70

3.5.2 断裂破碎与能量耗散71

参考文献73

第4章 岩石-岩体连续损伤力学基础75

4.1 连续损伤力学的热力学基础75

4.1.1 热力学第一和第二定律75

4.1.2 各向异性损伤材料的自由能和耗散不等式76

4.1.3 各向异性损伤材料的机械耗散势与对偶关系式77

4.2 岩石的损伤应变能释放率78

4.3 岩石的弹性损伤力学模型79

4.3.1 损伤岩石的三维弹性本构模型79

4.3.2 损伤岩石的二维弹性本构模型82

4.4 岩石的弹-塑性损伤力学模型82

4.4.1 非关联流动法则模型83

4.4.2 各向异性损伤弹-塑性屈服模型88

4.4.3 各向异性损伤强（弱）化模型90

4.4.4 损伤耗散与塑性流动势的联合模型93

4.4.5 损伤结构弹-塑性分析的静态等效95

4.5 岩石类介质的黏-弹-塑性动力损伤模型96

4.5.1 岩石类介质的黏-弹-塑性破坏特征96

4.5.2 黏-弹-塑性动力损伤模型100

4.5.3 黏-弹-塑性动力损伤有限元算法104

4.6 岩石的脆性动力损伤力学模型109

4.6.1 岩石类介质的脆性非线性破坏特征109

4.6.2 最小耗能原理与各向同性脆性损伤-断裂准则109

4.6.3 动力损伤发展方程的指数函数模型111

4.6.4 各向异性脆性损伤速率模型112

4.6.5 莫尔-库仑脆性损伤模型112

4.6.6 裂隙损伤孔隙介质的有效渗透特性121

4.6.7 裂隙损伤孔隙介质渗透特性的讨论125

4.6.8 损伤结构的阻尼矩阵128

4.6.9 动力损伤发展方程的时间积分133

参考文献139

第5章 冲击荷载的侵彻损伤与破碎力学模型142

5.1 脆性岩石冲击的动力损伤破碎响应行为142

5.1.1 声波衰减系数与损伤能量的关系142

5.1.2 冲击破碎损伤演化方程的建模143

5.1.3 动态本构关系建模144

5.2 脆性岩石冲击动力损伤所致的破碎144

5.2.1 脆性岩石的碎裂概念144

5.2.2 损伤演化导致的碎裂145

5.2.3 碎裂行为的描述146

5.2.4 材料碎裂参数的确定147

5.3 冲击荷载的侵彻损伤分析148

5.3.1 侵彻问题引论149

5.3.2 材料的侵彻损伤与破坏149

5.3.3 侵彻损伤过程中材料的本构方程149

5.3.4 侵彻损伤的基本方程与数值计算技术150

5.4 脆性岩石冲击动力损伤所致的破碎分析算例152

5.4.1 数值应用及验证的例子152

5.4.2 脆性岩石由于动力损伤的碎裂分析算例155

5.5 有限厚混凝土弹靶的侵彻损伤分析算例159

5.5.1 计算条件159

5.5.2 弹头侵彻的分析算例159

5.5.3 高速弹头侵彻混凝土模拟算例的结果161

5.5.4 结论及期望162

参考文献163

第6章 损伤力学理论模型的初步应用166

6.1 简单结构中的损伤模型验证166

6.1.1 莫尔-库仑损伤理论模型的实验验证166

6.1.2 各向异性弹性损伤理论模型的数值分析验证172

6.2 损伤局部特征的损伤力学数值分析174

6.2.1 厚壁筒壁内局部缺陷的损伤力学分析174

6.2.2 裂纹端部局部损伤的各向异性分析研究178

6.3 动力损伤演化模型的数值分析181

6.3.1 结构动力损伤概述181

6.3.2 损伤简支深梁的动力响应182

6.3.3 结构动态响应中的损伤演化过程186

6.4 简单的黏-弹-塑损伤模型验证194

6.4.1 简单的黏-弹-塑损伤模型验证技术194

6.4.2 黏-弹-塑损伤与演化特性的讨论196

参考文献200

第7章 工程结构的损伤力学分析应用202

7.1 混凝土大坝的动力损伤与破坏概述202

7.2 混凝土大坝及岩基的二维脆性动力损伤分析203

7.2.1 龙滩混凝土重力坝的结构与岩基的地质构造203

7.2.2 龙滩重力坝与岩基的脆性动力损伤分析206

7.3 混凝土大坝及岩基的二维黏-弹-塑性动力损伤分析214

7.3.1 用黏-弹-塑性动力损伤模型分析混凝土重力坝的意义214

7.3.2 计算参数及分析网格模型215

7.3.3 数值分析结果216

7.4 混凝土重力坝的安全评估222

7.4.1 混凝土大坝抗震安全评价的回顾222

7.4.2 各国现行抗震设防标准的基本框架224

7.4.3 坝体混凝土材料动力特性的评估226

7.4.4 对混凝土大坝抗震安全评价的几点看法和建议227

7.4.5 小结229

7.5 爆炸荷载作用下重力坝三维脆性动力损伤分析230

7.5.1 三维重力坝分析概述230

7.5.2 堤坝系统三维脆性动力损伤的数学分析模型230

7.5.3 爆炸荷载下重力坝的三维脆性动力损伤分析234

7.5.4 三维脆性动力损伤的模拟结果235

7.6 爆炸冲击荷载下拱坝脆性动力损伤分析240

7.6.1 拱坝抗爆安全的概述240

7.6.2 分析对象的初始损伤张量估计241

7.6.3 拱坝脆性动力损伤的三维数值模拟的模型241

7.6.4 拱坝脆性动力损伤结果分析243

7.6.5 结果讨论246

7.7 地震作用下混凝土拱坝脆性动力损伤有限元分析247

7.7.1 拱坝抗震安全的概述247

7.7.2 拱坝系统地震损伤的三维有限元分析模型247

7.7.3 模拟计算结果与分析249

7.7.4 结果讨论253

7.8 拱坝在地震中组合荷载作用下动力损伤的分析253

7.8.1 拱坝在地震中的客观研究253

7.8.2 由地震引起拱坝损伤机理的动力诠释255

7.8.3 混凝土材料本构关系中的动力损伤行为257

7.8.4 动力方程的时间积分算法262

7.8.5 计算机算法实现263

7.8.6 地震中拱坝复杂荷载响应的数值结果265

参考文献273