前言

与混凝土工程应用繁荣兴旺的背景相比，混凝土科学，尤其是混凝土本构关系研究明显赶不上发展的需要。准确地描述混凝土材料强度与变形破坏规律是进行工程安全性和稳定性评价的理论基础。开展混凝土材料损伤破坏机理的研究，探寻科学合理的混凝土本构模型是一项非常重要的基础性前沿课题。本书结合国家自然科学基金青年基金项目（51009020）、国家博士后科学基金项目（20090461166）以及大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室开放基金项目（LP1401），针对混凝土材料细观损伤演化机制以及统计损伤本构模型进行了系统深入的研究，初步构建了相对独立完整的混凝土统计损伤理论体系。

（1）通过对连续损伤力学与细观统计损伤力学的基本理论进行比较，指出现有损伤力学模型的缺陷和不足，将混凝土材料细观损伤对宏观力学性能的影响重新概括为断裂损伤和屈服损伤两种模式。基于平行杆模型PBS，并结合现代非线性科学中协同学、突变论有关原理以及声发射试验的有关成果，确定了两种细观损伤模式演化过程的特征参数，建立了描述混凝土等准脆性材料单轴拉伸变形破坏全过程的细观统计损伤模型。

（2）针对干燥混凝土建立了考虑惯性效应的单轴拉伸动态统计损伤模型，针对饱和混凝土建立了综合考虑惯性效应和黏性效应的单轴拉伸动态统计损伤模型。材料自身的惯性效应引起材料破坏形态以及细观损伤演化过程的改变，模型中通过调整两种细观损伤模式演化过程的特征参数来模拟；水的黏性效应则调整了混凝土基体的受力状态，模型中通过并联一个阻尼元件来模拟。

（3）混凝土的压缩破坏过程实质上是由于泊松效应在细观产生局部拉应变从而引起微裂纹萌生、扩展、成核的连续损伤演化过程。根据混凝土材料单轴压缩破坏过程的细观损伤机理，进一步建立了混凝土单轴压缩统计损伤模型。根据泊松效应引起的横向拉损伤的演化过程，确定了受压方向的损伤演化规律并建立了相应压应力-应变本构关系。

（4）将单轴拉伸、压缩作为最基本的宏观破坏模式，复杂应力状态下的本构行为理解为两种基本模式的组合形式。提出了新的“等效应变”假设，引入等效传递拉损伤应变和损伤影响参数，建立了宏观拉、压破坏模式对应的细观损伤机制之间的等效关系，提出了混凝土三维正交各向异性统计损伤本构模型。该模型能够模拟混凝土单轴、双轴（拉-压、拉-拉、压-压）、三轴等任意加载路径下材料均匀损伤阶段本构行为的主要力学特征，为混凝土结构非线性破坏过程的精细化有限元分析提供了本构基础。

（5）固体的破坏过程是力学家与固体物理学家为之奋斗了3个半世纪的跨层次难题，揭示材料的损伤破坏机理，是数十年来众多国内外研究者矢志不渝的目标和方向。基于所建立的统计损伤模型描述的混凝土细观损伤演化机制，本书提出了新的准脆性材料破坏理论——材料内在力学性能发挥机制理论。结合协同学的观点，将混凝土等准脆性材料看作是能动的、具有自组织行为特性的复杂系统；认为材料变形破坏过程本质上是材料以“损伤”为代价，通过自身潜在的力学性能不断发展和释放以适应外界荷载环境变化的能动的自组织行为过程；而这个自组织行为赖以进行所遵循的内在动力学机制由材料内在力学性能发挥机制控制。采用类比的科学分析方法，通过将材料损伤演化、生物进化、社会发展这三类客观世界中典型的非线性运动形式进行比较，证明了本书提出的材料破坏理论的正确性与合理性。

由于作者水平有限，书中难免存在不足或错误之处，敬请广大专家、读者批评指正。

作者

2015年5月