材料构型力可有效解决传统损伤与断裂力学理论无法解决的工程材料与结构的复杂失效破坏问题。本书详述材料构型力的基本理论及其在工程中的应用。第1～4章介绍材料构型力的起源与现状、基本概念、数值计算方法和实验测量方法，第5～9章介绍材料构型力在裂纹扩展、多缺陷失效破坏、损伤力学、纳米缺陷材料失效分析、力电耦合材料失效分析中的具体应用。

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国家自然科学基金面上项目非均质材料断裂问题的构型力理论，编号11772245，负责人

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 材料构型力的起源 2
1.2 材料构型力的现状 3
第2章 材料构型力的基本概念 9
2.1 Jk积分 9
2.1.1 Jk积分的基本概念 9
2.1.2 Jk积分的物理意义 10
2.1.3 Jk积分的路径无关性 13
2.2 M积分 14
2.2.1 M积分的基本概念 14
2.2.2 M积分的物理意义 15
2.2.3 M积分的路径无关性 18
2.3 L 积分 20
2.3.1 L积分的基本概念 20
2.3.2 L积分的物理意义 23
2.3.3 L积分的路径无关性 25
2.4 材料构型力的其他性质 27
2.4.1 Jk积分的守恒定律 27
2.4.2 材料构型力与坐标系变化的关系 28
2.4.3 Jk积分、M积分和L积分的势函数表达式 29
2.4.4 Jk积分、M积分、L积分与Bueckner功共轭积分 30
第3章 材料构型力的数值计算方法 35
3.1 材料构型力的数值实现方法 35
3.1.1 Jk积分的数值实现方法 35
3.1.2 M积分的数值实现方法 37
3.1.3 L 积分的数值实现方法 38
3.2 基于ABAQUS平台的材料构型力数值计算 38
3.3 基于ANSYS平台的材料构型力数值计算 42
3.3.1 Jk积分的APDL命令流 43
3.3.2 M积分的APDL命令流 45
3.3.3 L积分的APDL命令流 48
第4章 材料构型力的实验测量方法 53
4.1 Jk积分的实验测量方法 53
4.1.1 J1积分的国家标准测量方法 53
4.1.2 Jk积分的DIC测量方法 55
4.2 M 积分的实验测量方法 60
4.2.1 M积分的传统测量方法 60
4.2.2 M积分的间接测量方法 62
4.2.3 M积分的DIC测量方法 63
第5章 材料构型力在裂纹扩展中的应用 74
5.1 J 积分断裂准则 74
5.2 Jk积分在复合型裂纹扩展中的应用 75
5.2.1 基于Jk积分的复合型裂纹扩展准则 75
5.2.2 基于Jk积分裂纹扩展的数值实现方法 76
5.3 Jk积分在线弹性复合型疲劳裂纹扩展中的应用 88
5.3.1 基于Jk积分的复合型疲劳裂纹扩展模型 88
5.3.2 疲劳裂纹扩展数值计算方法 89
5.3.3 疲劳裂纹扩展数值模拟与结果讨论 90
5.4 Jk 积分在复合型弹塑性疲劳裂纹扩展中的应用 97
5.4.1 弹塑性材料的Jk积分 97
5.4.2 基于Jk积分的复合型弹塑性疲劳裂纹扩展模型 98
5.4.3 弹塑性疲劳裂纹实验和数值模拟方法 99
5.4.4 弹塑性疲劳裂纹扩展结果 103
5.5 Jk积分在界面裂纹扩展中的应用 111
5.5.1 界面裂纹的裂尖Jk积分 112
5.5.2 裂尖Jk积分的数值计算 114
5.5.3 修正的裂尖材料构型力J2r 121
5.5.4 界面Jk积分的算例验证 122
5.5.5 基于Jk积分的界面断裂准则 125
第6章 材料构型力在多缺陷失效破坏中的应用 128
6.1 基于Jk积分的夹杂相变材料失效或强化 128
6.1.1 基于Jk积分揭示裂纹和夹杂相的干涉效应 129
6.1.2 颗粒/纤维复合材料的相变增韧机理 131
6.1.3 异质夹杂与裂纹的干涉机理 136
6.2 基于M积分的脆性体中微裂纹聚合 138
6.2.1 微裂纹聚合有限元计算模型及结果分析 139
6.2.2 临界M积分与两条裂纹构型的相关性 143
6.3 基于M积分的脆性体中孔洞聚合 144
6.3.1 孔洞聚合有限元计算模型及结果分析 144
6.3.2 临界M积分与两孔洞方位角的相关性 147
6.4 M积分与含夹杂/缺陷有效弹性模量的显式关系 149
6.4.1 单向加载下的含夹杂M积分 149
6.4.2 复杂加载下的含夹杂M积分 153
6.4.3 M积分与含夹杂材料有效弹性模量的显式关系 157
6.4.4 M积分与含多孔缺陷材料有效弹性模量的显式关系 160
6.5 基于M积分的含复杂多缺陷材料的损伤评估 164
6.5.1 基于M积分等效的损伤评估方法 164
6.5.2 典型缺陷构型损伤评估的数值算例分析 166
6.6 M 积分在含多缺陷材料疲劳失效中的应用 170
6.6.1 基于M积分的含缺口弹塑性材料损伤标定 170
6.6.2 基于M积分的含复杂多缺陷材料疲劳失效模型 172
6.6.3 含多缺陷材料疲劳失效实验验证及结果分析 174
6.7 基于M积分的黏塑性多裂纹问题研究 179
6.7.1 黏塑性材料本构模型 180
6.7.2 基于M积分的黏塑性材料裂纹扩展分析 183
第7章 材料构型力在损伤力学中的应用 188
7.1 损伤模型 188
7.1.1 基于材料构型力的损伤模型 188
7.1.2 材料构型力损伤模型的数值实现与算例分析 195
7.2 腐蚀损伤模型 203
7.2.1 基于材料构型力的腐蚀损伤模型 204
7.2.2 材料构型力腐蚀损伤模型的数值算例分析 206
7.3 疲劳损伤累积模型 210
7.3.1 基于材料构型力的疲劳损伤累积模型 211
7.3.2 材料构型力疲劳损伤累积模型的数值实现 212
第8章 材料构型力在纳米缺陷材料失效分析中的应用 220
8.1 M积分在含纳米缺陷材料失效分析中的应用 221
8.1.1 多纳米孔洞弹性场 221
8.1.2 多纳米孔洞干涉问题的M积分 228
8.2 双态M积分在含纳米缺陷材料失效分析中的应用 233
8.2.1 纳米尺度下双态M积分基本理论 233
8.2.2 多纳米孔洞的双态M积分分析 236
第9章 材料构型力在力电耦合材料失效分析中的应用 242
9.1 压电功能材料中的材料构型力理论及应用 242
9.1.1 压电功能材料中的材料构型力概念 242
9.1.2 材料构型力在压电功能材料裂纹-电畴干涉问题中的应用 255
9.1.3 压电功能材料中的材料构型力与Bueckner 功共轭积分的关系 261
9.1.4 三维非线性多晶体中的材料构型力理论 265
9.2 挠曲电材料中的材料构型力理论及应用 273
9.2.1 挠曲电材料中的材料构型力概念 274
9.2.2 挠曲电材料的Ⅲ型裂纹分析 285
参考文献 301