工程材料的扰动状态本构模型(Ⅰ)——扰动状态概念及其理论基础

现在,弹性、塑性、热塑性、热粘塑性、连续介质损伤理论等常常被用来建立工程材料的本构模型。现介绍一种比上述理论更好的、统一的建模方法──基于扰动状态概念的本构模拟方法。扰动状态概念(DSC)是基于这样一种思想:变形材料单元可被看成是一种由处于相对完整状态和完全调整状态(即所谓的基准状态)的两种基本部分所组成的混合物。在外部荷载的作用下,材料经历由自调整过程而产生的内部的微结构变化。结果使初始的相对完整(RI)状态逐渐转变为完全调整(FA)状态。这种自调整过程可能包含能导致材料微裂纹产生、损伤或强化的颗粒的相对运动,它能引起观测响应的扰动,特别是在两种基准状态下的响应。材料单元可观测的平均响应是根据材料在两种基准状态(相对完整状态和完全扰动状态)下的响应通过扰动函数来表达的。研究成果表明:扰动状态概念为工程材料提供了一种统一的本构模拟方法,它包括其他早先的连续介质和损伤模型体系,并把它们作为特例。