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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 岩土材料流—固耦合研究现状2

1.3 损伤力学在岩土力学中的应用5

1.4 双标量参数损伤模型的发展8

1.5 本书主要内容8

第2章 损伤力学基础10

2.1 引言10

2.2 损伤力学基本概念11

2.2.1 损伤变量11

2.2.2 有效应力12

2.2.3 基本假定13

2.3 热力学基础15

2.3.1 热力学第一和第二定律15

2.3.2 损伤材料的自由能和耗散不等式16

2.3.3 损伤材料的机械耗散势与对偶关系式18

2.3.4 损伤应变能释放率19

2.4 最小耗能原理表达的损伤及其本构理论20

2.5 本章小结23

第3章 双标量损伤变量理论及其发展24

3.1 弹塑性损伤的有限变形理论25

3.1.1 基于构形的应力张量描述25

3.1.2 应力和应变转换27

3.1.3 弹塑性损伤耦合模型31

3.1.4 弹塑性损伤有限变形理论34

3.2 双标量损伤变量理论46

3.2.1 各向同性损伤变量46

3.2.2 损伤材料的应力—应变关系47

3.2.3 双标量损伤变量47

3.2.4 损伤应变能释放率53

3.2.5 双标量损伤变量模型特征的讨论58

3.2.6 双标量损伤变量的可易性63

3.2.7 多孔介质损伤效应函数问题分析71

3.2.8 多孔介质孔隙度问题74

3.2.8.1 Mori-Tanaka理论74

3.2.8.2 考虑温度和孔隙压力的动态损伤演化模型76

3.2.8.3 孔隙度与分形维数之间的关系77

3.3 本章小结77

第4章 孔隙介质损伤渗流分析模型研究79

4.1 前言79

4.2 管涌计算模型概述80

4.3 管涌发生过程的描述81

4.4 岩土介质的有效渗透特性84

4.4.1 孔隙率与损伤变量的关系84

4.4.2 孔隙介质完备的有效Darcy定律84

4.4.3 岩土体渗透特性的讨论87

4.4.3.1 常规渗透系数的特性87

4.4.3.2 有效渗透系数的特性89

4.4.3.3 层状介质的有效渗透特性90

4.5 渗流分析的完备有效基本方程91

4.5.1 完备有效渗透孔隙介质的渗流微分方程91

4.5.2 用体积孔隙率表示的微分方程95

4.6 渗流场中的势函数和流函数96

4.6.1 孔隙介质中流体的有效势函数与有效流函数96

4.6.2 孔隙介质中流体的流线和流网97

4.7 孔隙介质渗流的损伤破坏准则99

4.8 孔隙率和渗透系数演化的数学模型102

4.9 本章小结106

第5章 流—固耦合损伤有限元程序编制107

5.1 有效应力应变及损伤影响张量107

5.1.1 损伤材料的应力—应变关系107

5.1.2 双标量参数各向同性损伤模型108

5.1.3 单标量参数的各向同性损伤模型112

5.2 基本方程112

5.2.1 应力平衡方程112

5.2.2 损伤孔隙介质的有效应力112

5.2.3 变形几何方程113

5.2.4 渗流力学方程117

5.2.5 损伤孔隙介质的应力—应变本构方程119

5.2.6 损伤孔隙介质的演化方程125

5.2.7 边界条件127

5.3 有限元方程的建立129

5.3.1 空间8结点等参元129

5.3.2 位移和孔压的离散模式130

5.3.3 Biot固结方程的变分离散格式推导131

5.3.4 损伤孔隙介质流—固耦合有限元变分与离散135

5.3.5 损伤孔隙介质流—固耦合有限元方程137

5.4 有限元方程的求解141

5.4.1 迭代概述141

5.4.2 一般原理141

5.5 程序研制与使用说明145

5.5.1 编程步骤145

5.5.2 其他问题146

5.5.3 程序使用说明147

5.6 程序验证149

5.7 本章小结153

附录：弹塑性塑性矩阵及损伤增量等公式的详细推导154

第6章 Biot固结损伤有限元在软土路基沉降中的应用156

6.1 软土路基有限元简化模型156

6.1.1 损伤固结问题有限元分析156

6.1.2 有限元模型参数156

6.2 结果分析159

6.2.1 单标量和双标量损伤模型计算结果对比分析159

6.2.2 小变形和有限变形损伤模型计算结果对比分析170

6.2.3 时间差分格式对Biot固结损伤有限元分析的影响171

6.2.4 损伤变量与损伤应变能释放率的性态176

6.2.5 应力曲线和应变曲线180

6.3 本章小结183

第7章 结论与展望185

7.1 本书的主要工作及结论185

7.1.1 本书的主要工作185

7.1.2 结论186

7.2 下一步工作的展望187

参考文献188