材料细观力学

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1、材料细观力学MESOMECHANICSOFMATERIALS张研张子明编著科学出版社职教技术出版中心www.abook.cn北京内容简介本书主要阐述材料细观力学的基本理论和方法，在宏观和细观层次上研究各种材料、复合材料的热学和力学效应及它们之间的相互关系。全书共分九章，即：材料的多重尺度，线弹性复合材料的均匀化，热弹性及弹塑性复合材料，夹杂问题和复合材料均匀化，Hashin-Shtrikman变分方法，线弹性问题的积分方法，混凝土细观力学，特征应变问题的解法，均匀各向同性弹性体的特征应变。本书可作为高等工科院校力学、材料科学以及水利、土木、交通

2、、采矿类专业本科学生、研究生的教材或教学参考书，也可供有关专业的研究人员和工程技术人员参考。图书在版编目（CIP）数据材料细观力学/张研，张子明编著．—北京：科学出版社，2008ISBN978-7-03-021396-9Ⅰ．材…Ⅱ．①张…②张…Ⅲ．材料力学Ⅳ．TB301中国版本图书馆CIP数据核字（2008）第035286号责任编辑：何舒民/责任校对：赵燕责任印制：吕春珉/封面设计：耕者设计工作室出版北京东黄城根北街16号邮政编码：100717http://www.sciencep.com印刷科学出版社发行各地新华书店经销*2008年4月第一版

3、开本：B5（720×1000）2008年4月第一次印刷印张：15印数：1—2500字数：300000定价:30.00元（如有印装质量问题，我社负责调换〈环伟〉）销售部电话010-62136131编辑部电话010-62137026（HA08）版权所有，侵权必究举报电话：010-64030229；010-64034315；13501151303序材料细观力学是20世纪力学领域重要的科学研究成果之一，是连续介质力学和材料科学相互结合衍生而形成的新兴型学科。材料细观力学利用多尺度的连续介质力学理论和方法，研究材料细观结构与宏观性能之间的定量关系，预测材

4、料的有效弹性模量、热膨胀系数和强度等宏观性能。复合材料的性能不但取决于其组分材料的性能和细观结构的几何形状、组分结合界面的性态等，还与生成过程中的压力、温度、加工历时和周围约束等因素相关，通过对细观结构观测和生成工艺参数的适当选择，可以使材料达到预期或最佳的工作状态。值得庆幸的是，近20年来，我国的科技工作者应用材料细观力学的理论和方法，成功地研究了多种合成材料（航天复合材料、纤维增强复合材料、陶瓷、岩石和混凝土等）的增强、断裂损伤和破坏问题，给出了一些颇具特色和有价值的研究成果。河海大学材料科学系青年教师张研在法国里尔科技大学攻读博士学位期间

5、，结合学位论文，对材料细观力学进行了较深入的研究，撰写了本书中材料细观力学的理论和方法，再由张子明教授补充了混凝土材料细观力学和特征应变理论的内容构成本书。本书第一篇材料细观力学基础，首先提出了材料细观力学的基本问题，即：为什么和怎样用细观力学方法来预测材料的宏观本构关系，引出代表性体积单元和均匀边界条件的概念；随后，讨论了线弹性、弹塑性和热弹性复合材料的各种均匀化方法，根据局部应力空间中的最大塑性功原理，导出宏观应力空间中的最大塑性功原理；进而系统介绍了用初应力场、特征应变场和极应力场方法构造机科学出版社动可能的应变场和静力可能的应力场的方法

6、；同时还介绍了Hashin-Shtrikman泛函，并对基于点构型的各种方法进行对比分析。本书第二篇特征应变理论，着重职教技术出版中心探讨了弹性体中局部区域内特征应变引起的自平衡应力问题，对材料细观力学中www.abook.cn这个基本而又重要的问题作了详尽的阐述。值本书付梓之际，缀此数言，期望引起更多的工程力学和材料科学研究人员共同关注、研讨这门新兴学科，使它得到更深入广泛的发展，以迅速提高我国在此学科的研究和应用水平。前言材料细观力学是研究材料细观结构与宏观力学性能定量关系的一门新兴学科，是固体力学与材料科学紧密结合的产物，已被国际力学界列

7、为当今固体力学领域中最重要的研究方向之一。材料细观力学将连续介质力学的概念应用到材料细观结构中，利用多尺度的连续介质力学理论与方法，引入新的内变量，描述经过统计平均处理的细观特征、微观量的概率分布及其变化。细观力学的任务就是基于材料微结构的信息确定材料的宏观性能，如材料的有效弹性模量、热膨胀系数、强度性能、热传导性能、电磁性能、压电性能、扩散性能和渗透性能等。材料科学的进步也见证了细观力学的需求与发展，现在，人们可以根据不同的使用目的，通过合理的组成，复合材料，制造不同的构件。对不同材料（金属、陶瓷、复合材料、混凝土和岩石等）细观结构的研究结果

8、表明，小至微米的陶瓷中二相颗粒相变增韧，大至几千米尺度的地质材料颗粒，都可以用细观力学的方法来研究。因此，细观尺度是一个相对的尺度，对于不同的材料和研