1.3 本书主要研究内容

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。正确合理地揭示材料损伤破坏机理，已成为混凝土损伤力学能否进一步发展的关键。围绕着我国西部大开发、西电东送及南水北调等战略需求，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。

本书的主要研究内容可分为以下几个方面。

（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，提出新的损伤基本假定，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。

（2）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：修正平行杆模型IPBS和双本构物理模型DCPM。结合现代非线性科学中协同学、突变论等有关原理以及声发射试验的有关成果，确定了细观损伤模式演化过程的特征参数。将材料整个拉伸破坏过程分为两个损伤阶段：均匀损伤阶段和局部破坏阶段；区分了峰值名义应力状态和临界状态，强调了临界状态在整个拉伸破坏过程中所起的关键性作用。

（3）混凝土材料的动态力学性能和静态相比有显著的不同，一般认为混凝土动态应变率效应包括惯性效应和孔隙水黏性效应两部分。本书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。从宏细观相结合的角度揭示了混凝土等准脆性材料损伤破坏的力学机制。

（4）建立了考虑细观拉伸损伤机制的混凝土单轴压缩细观统计损伤模型。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的压应力-应变本构关系。预测了单轴压缩单调加载以及循环加载全过程。进一步建立了考虑局部破坏阶段尺寸效应的非局部统计损伤模型。

（5）建立了混凝土三维正交异性细观统计损伤本构模型。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。通过预测值与试验结果比较，表明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，可为今后混凝土结构非线性破坏过程的精细化有限元分析提供本构基础。

（6）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和合理性。