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损伤力学基础知识一、损伤理论的研究内容和意义机械设备和工程结构中的构件，从毛坯制造到加工成形的过程中，不可避免地会使构件的内部或表面产生微小的缺陷（如小于l mm的裂纹或空隙等）。
在一定的外部因素（载荷、温度变化以及腐蚀介质等）作用下，这些缺陷会不断扩展和合并，形成宏观裂纹。
裂纹继续扩展后，最终可能导致构件或结构的断裂破坏。
微缺陷的存在与扩展也是使构件的强度、刚度、韧性下降或剩余寿命降低的原因。
这些导致材料和结构力学性能劣化的微观结构的变化称为损伤。
损伤理论研究材料或构件从原生缺陷到形成宏观裂纹直至断裂的全过程，也就是通常指的微裂纹的萌生、扩展或演变、体积元的破裂、宏观裂纹形成、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的全过程。
损伤理论，主要是在连续介质力学和热力学的基础上，用固体力学的方法，研究材料或构件宏观力学性能的演变直至破坏的全过程，从而形成了固体力学中一个新的分支——损伤力学。
长期以来，人们对材料和构件宏观力学性能的劣化直至破坏过程的机理、本构关系、力学模型和计算方法都非常重视，并且用各种理论和方法进行了研究。
材料学家和物理学家从微观的角度研究微缺陷产生和扩展的机理，但是所得结果不易与宏观力学量相联系。
力学工作者则着眼于宏观分析，其中最常用的是断裂力学的理论和方法。
裂断力学主要研究裂纹尖端附近的应力场和应变场、能量释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。
但是断裂力学无法分析宏观裂纹出现前材料中的微缺陷或微裂纹的形成及其发展对材料力学性能的影响，而且许多微缺陷的存在并不都会简化为宏观裂纹，这是断裂力学的局限性。
经典的固体力学理论虽然完备地描述了无损材料的力学性能(弹性、粘弹性、塑性、粘塑性等)，然而，材料或构件的工作过程就是不断损伤的过程，用无损材料的本构关系描绘受损材料的力学性能显然是不合理的。
损伤理论旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、建立损伤的演变方程、计算构件的损伤程度，从而达到预估其剩余寿命的目的。
（1）什么是连续介质损伤力学？连续介质损伤力学主要可以解决哪一类问题？与传统的弹性力学，材料力学，结构力学等有什么区别？答：连续介质损伤力学是利用连续介质热力学与连续介质力学的唯象学方法，研究损伤的力学过程，它着重考察损伤对材料宏观力学性质的影响及损伤演变的过程和规律，而不细察其损伤演变的细观物理与力学过程，只求用连续损伤力学预测的宏观力学行为，符合实验结果与实际情况。
连续介质损伤力学主要研究材料内部微观缺陷的产生和发展所引起的宏观力学效应及最终导致材料破坏的过程和规律，使用它可以解决不少仅仅依靠数据与试验所不易解决的理论问题，如各种非线性累积问题：包括不同载荷，加载次序，以及蠕变和疲劳的非线性干扰等问题。
而传统的弹性力学，材料力学，结构力学等的研究对象都是理想的弹性体，即符合连续性假设、完全弹性假设、均匀性假设、各向同性假设。
（2连续介质损伤力学的基本假定是什么？应用时有什么前提条件？答：连续介质损伤力学属于唯象学理论，它既不采用物质的宏观行为由粒子统计理论推出的观点，也不分别考虑单个缺陷的作用和影响，而是采用“连续损伤介质”假设，通过宏观无穷小、微观无限大的模型，把“实际粒子加以离散”，从数学上抽象为“模型损伤介质连续”，使得与连续场论有关的数学分析都可毫无困难地进行下去。
当然这种唯象学的模型也有一定的适用条件，如果“考察的范围”小到与材料的特征尺寸或缺陷尺寸密切相关的某种尺寸以下，则该模型的误差就可能很大，有时甚至还会得出不合理的结论。
（3）连续介质损伤力学分析和解决问题的基本思路和方法是什么？答：损伤力学选取合适的损伤变量（可以是标量、矢量或张量），利用连续介质力学的唯象方法或细观力学、统计力学的方法，导出含损伤的材料的本构关系和损伤演化方程，形成损伤力学的初、边值问题的提法，并求解物体的应力变形场和损伤场。
方法:分为细观方法和宏观方法。
细观方法是根据材料的微细观成分单独的力学行为以及他们的相互作用来建立宏观的考虑损伤的本构关系，进而给出完整的损伤力学问题提法。
