损伤的概念和理论基础
岩石细观损伤力学基础-概述说明以及解释
岩石细观损伤力学基础-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在岩石力学研究领域，细观损伤力学是一个重要的研究方向。
岩石作为一种复杂的非均质材料，其力学性质与内部微观结构之间存在着密切的关系。
研究岩石的损伤力学，可以深入理解岩石在受力过程中的变形与破坏机理，为岩土工程和地质灾害预测提供科学依据。
细观损伤力学从微观尺度上研究岩石内部的微观破裂与变形行为。
通过观察和分析岩石的细观损伤特征，可以揭示岩石的力学性能、破坏机理及其变形规律，从而为岩石力学与岩土工程领域提供重要的理论基础。
文章将介绍细观损伤力学的概念和研究方法，使读者对该领域有一个整体的认识。
首先，将概述岩石细观损伤力学的研究背景和意义，介绍其在岩石力学中的应用价值。
随后，将对文章的结构和内容进行说明，明确每个章节的主要内容。
最后，明确研究的目的，即通过对岩石细观损伤力学的深入研究，为岩土工程的设计和施工提供理论指导并探索新的研究方向。
通过本文的细观损伤力学研究，我们希望能够为岩石力学领域的科研工作贡献出一份力量，为岩土工程的发展和地质灾害的防治提供有力支持。
同时，我们也希望能够通过对岩石细观损伤力学的研究，探索出更加准确、可靠的岩石力学模型，并为岩石材料的性能评价和工程实践提供参考依据。
1.2文章结构文章结构部分的内容：文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分概述了文章的主题和研究对象，说明了岩石细观损伤力学的重要性和应用领域。
同时，简要介绍了文章的结构，以帮助读者理解整个文章的脉络和内容。
正文部分主要包括两个内容：岩石细观损伤力学的概述和岩石细观损伤力学模型。
在岩石细观损伤力学的概述中，首先介绍了岩石的组成和结构特点，以及岩石在受力作用下的行为。
然后，探讨了岩石细观损伤力学的基本概念和理论基础，包括损伤、断裂和弹性等基本概念，为后续的模型建立打下基础。
在岩石细观损伤力学模型部分，列举了目前常用的岩石细观损伤力学模型，如弹塑性模型、松弛模型等。
第07讲：损伤容限设计基本概念、原理和方法
25
破损安全止裂结构
破损安全止裂结构是在安全 破坏前使裂纹不稳定快速扩展停 止在结构的某一连接区域内而设 计和制造的结构。 该结构通过残存结构中的缓慢裂 纹扩展和在后续检查中觉察损伤 来保证安全。 一般结构采用多个元件组成，适 当安置止裂带。 这种设计概念对于较长较大的构 件常考虑采用．加筋板是这种结 构的典型代表。
17
要求全尺寸损伤容限试验的结构
对一架新研制的飞机，通常全尺寸损伤容限试验的结构项 目包括(不限于如下项目) ① 机身气密舱 ② 机身与机翼的结合部 ③ 发动机架或接头 ④ 前缘襟翼 ⑤ 后缘襟翼与副翼 ⑥ 机体结构的大型锻件 ⑦ 前起落架部件 ⑧ 主起落架部件 ⑨ 全机，带一段机身的机翼，带一段机翼和一段尾翼的机身
分散系数
4-7
2
S-N曲线 理论基础
疲劳累积损伤理论
线弹性断裂力学
6
疲劳安全寿命设计和损伤容限设计对比
a1:安全寿命终结点的宏观可检裂纹；a2 :外场检测手段能测定的裂纹尺寸； a0 :损伤容限设计起点的初始裂纹尺寸；acr—不稳定扩展的临界裂纹尺寸。
7
疲劳安全寿命设计和损伤容限设计对比
均是在不同意义上解决结构的使用寿命设计及飞机安全问题，
针对不同的结构类型、裂纹形式和可检查度有不同的初始 裂纹尺寸。
39
表面结构一般为可检结构，可考虑设计成破损安全结构．内 部结构当为不可检结构时，应设计成缓慢裂纹扩展结构．
易更换的结构容易实现破损安全设计；不易更换的结构以采 取缓慢裂纹扩展结构为宜。
中医骨伤知识点总结
中医骨伤知识点总结一、中医骨伤学概述中医骨伤学是中医学的一个重要分支，它主要研究人体遭受外伤后骨骺、骨干、骨关节及周围软组织（肌肉、血管、神经等）的受损、病理变化及其病因、病机、病理演变规律及相关的中医诊断、治疗原则和方法。
中医骨伤学有着悠久的历史，早在《内经》、《黄帝内经》等古典医书中就有关于骨伤的记载。
在治骨伤方面，中医学家形成了一系列独特的理论体系、诊断方法和治疗技术。
在丰富的理论基础上，中医骨伤学通过辨证施治，运用针灸、推拿、草药、外治法（如跌打损伤的外治法）等方法，对骨伤疾病进行治疗，取得了显著的疗效。
二、中医骨伤学的基本概念1. 骨伤的概念骨伤是指人体遭受外力作用或因病理因素导致骨骼及相关软组织（如肌肉、骨膜、关节等）发生病变、损伤的一种疾病。
2. 骨伤的分类按照受伤后的病理改变，骨伤可分为骨折、关节脱位、软组织损伤等不同类型。
3. 骨伤的病因常见的骨伤病因包括外伤、摔打、跌倒、扭伤等外因，也有内因如骨质疏松、骨髓炎、骨肿瘤等。
此外，在中医看来，情志失调也可造成气血不畅，导致骨伤发生。
4. 骨伤的临床表现骨伤的临床表现主要包括疼痛、肿胀、活动受限、畸形等症状。
5. 骨伤的诊断中医骨伤的诊断主要依据临床表现、骨折部位、病因和病史等进行综合分析判断。
6. 骨伤的治疗中医治疗骨伤主要包括挽骨复位、疏通经络、活血化瘀、祛风除湿等方法。
常用的治疗手段包括针灸、推拿、热敷、外敷等。
三、中医骨伤学的理论基础1. 经络学说中医骨伤学以经络学说为理论基础。
在中医理论中，经络是人体气血运行的通道，经络的畅通与否直接影响着气血的调畅及病变的发生。
因此，在骨伤的治疗中，通过疏通经络，调和气血，可有效改善受伤部位的病理状态，促进愈合。
2. 气血学说根据中医的气血学说，气血是构成人体的重要物质基础，对身体的功能活动有着重要的调节作用。
在骨伤中，气血的调畅与否与伤损部位的康复密切相关。
因此，治疗骨伤时需要调和气血、促进气血运行的活动，以加速组织修复，促使骨折的愈合。
中医骨伤科学的基本理论和治疗原则
中医骨伤科学的基本理论和治疗原则概述：中医骨伤科学是一门重要的中医学科，主要研究骨折、关节脱位、软组织损伤等骨伤相关疾病的诊断与治疗。
本文将介绍中医骨伤科学的基本理论和治疗原则，以及中医在骨伤科学领域的独特优势。
理论基础：中医骨伤科学的理论基础主要包括气血理论、经络理论、五脏六腑理论和阴阳平衡理论等。
1. 气血理论：在中医骨伤科学中，气血被视为维持骨伤康复的关键因素。
气的运行畅通与否，影响着骨骼组织的营养供应和代谢功能。
血液的循环状态，决定了损伤部位的修复速度和质量。
2. 经络理论：中医骨伤科学将重点放在经络的研究上。
经络相当于人体的一种能量通道，通过推拿、针灸等手段，可以调节经络的气血运行，从而促进受伤部位的康复。
3. 五脏六腑理论：中医认为五脏六腑是维持身体健康的重要器官系统，而这些器官的功能状态与骨伤密切相关。
通过调理五脏功能，可以促进骨伤的康复。
4. 阴阳平衡理论：中医骨伤科学注重阴阳平衡的调节。
阴阳是中医理论的核心概念，它们两者的失衡直接影响着骨伤的康复。
通过采用中药治疗等手段，可以调节阴阳的平衡状态。
治疗原则：中医骨伤科学的治疗原则主要包括祛病扶正、活血化瘀、通经络、促进新陈代谢和调理全身状况等。
1. 祛病扶正：中医骨伤科学强调治疗的根本原则是“祛病扶正”，即既要消除病理因素，又要调节机体内环境，提高患者抵抗力。
2. 活血化瘀：中医骨伤科学注重活血化瘀，通过活血化瘀，可以促进受伤部位的血液循环，加速损伤组织的修复。
3. 通经络：经络的通畅对于骨伤康复至关重要。
中医骨伤科学借助推拿、针灸等手段，通过调节经络的气血运行，促进受伤部位的康复。
4. 促进新陈代谢：中医骨伤科学注重促进新陈代谢，通过饮食调理、中药治疗等方式，促进受伤部位的新陈代谢，加快康复进程。
5. 调理全身状况：在治疗骨伤的过程中，中医骨伤科学也注重调理患者的全身状况。
良好的心理状态、营养均衡的饮食和适当的锻炼，对骨伤康复起着重要作用。
损伤力学
➢ 尽管在各种材料、各种情况下，损伤的表现形式很多、 很复杂，但它们有一个共同的特点：都是需要耗散能量 的不可逆过程。因此，可以利用宏观不可逆过程热力学 处理它们。
➢ 采用宏观变量代表内部因损伤或其他因素而发生的变化， 叫内部状态变量，简称内变量。这种内变量的选择具有 相当的任意性。在选择时应注意到要使之确实能代表物 质的内部变化，具有明确的力学意义，还要尽量简单， 便于分析计算、间接测量与试验。
1. 无损延性断裂
不考虑损伤(即 w 0)的情况下，式(2.3.6)简化为
代入式(2.3.4)，得
~ 0 exp
d
dt
B
n 0
exp(n
)
（2.3.7） （2.3.8）
对此式积分，并利用初始条件
0
0，得
t
1 n
ln
1
nB 0nt
（2.3.9）
延性蠕变断裂的条件为 ，于是得到延性蠕变断裂的时间为
➢ 动态损伤（Dynamic damage）：在动态载荷如冲击载荷作用下，材料内 部会有大量的微裂纹形成并扩展。这些微裂纹的数目非常多，但一般得 不到很大的扩展（因为载荷时间非常断，常常是几个微秒）。但当某一 截面上布满微裂纹时，断裂就发生了。
2.2 损伤类型及损伤变量
❖ 根据不同的损伤变量，如果不考虑损伤的各项异性， 损伤变量可以是一个标量；如果考虑到损伤的各项 异性，损伤可以是矢量或者张量；
➢ 目前微细观结构的变异与宏观力学性能之间的相互关 系和解释仍然是一个难题。但此仅仅使用微观方法很 难解释宏观的现象并用于宏观现象的计算和分析。
损伤力学的研究方法
➢ 宏观方法：就是从宏观的现象出发并模拟宏观的力学 行为。宏观唯象学研究的目的是在材料的本构关系中 掺入损伤变量，使得含有损伤变量的本构关系能真实 描述受损材料的宏观力学性能；
损伤力学_??????
25
2.1 一维损伤状态的描述
连续度是单调减小的，假设 当达到某一临界值 c 时，材料发生断裂，于 是材料的破坏条件表示为
c
（2.1.3）
Kachonov取 c=0 ，但试验表明对于大部分金属材料 0.2c0.8。
10:16
26
2.1 一维损伤状态的描述
第二种定义（Rabotnov损伤变量） 1963年，著名力学家Rabotnov同样在研究金属的蠕变本构方程问题时建议
10:16
21
2.1 一维损伤状态的描述
这里介绍4种早期损伤变量的引入方式。 所有损伤变量的引入方式，都是基于简单拉伸模型：
图 2.1
10:16
22
2.1 一维损伤状态的描述
第一种定义（Kachanov损伤变量）
1958年，Kachanov提出用连续度的概念来描述材料的 逐渐衰变。从而，材料中复杂的、离散的衰坏耗散过程得 以用一个简单的连续变量来模拟。这样处理，虽然一定程 度上牺牲了材料行为模拟的准确性，但却换来了计算的简 便，更为重要的是，Kachanov损伤理论推动了损伤力学的 建立和发展，此后众多的损伤模型的形成都不同程度上借 鉴了Kachanov损伤模型的思想。
28
2.1 一维损伤状态的描述
第三种定义 在Kachanov连续度概念 的基础上，有的学者这样引入损伤变量
1 1
1
（2.1.7）
相应地，有效应力为
（2.1.8）
10:16
29
2.1 一维损伤状态的描述
第四种定义（Broberg损伤变量）
Broberg将损伤变量定义为
相应地有效应力为
图 2.1
A
A
10:16
损伤力学基础知识损伤理论的研究内容和意义机械设备和工程结构中
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。
中医伤科学讲义1960
中医伤科学讲义1960中医伤科学讲义1960是一本关于中医伤科学方面的书籍，以下是书中部分内容的概括：一、中医伤科学的基本概念中医伤科学是以中医理论为基础，研究人体损伤的病因、病机、诊断、治疗和康复的一门学科。
中医伤科学认为，人体损伤是由多种因素引起的，包括外因和内因，其中外因为致病因素，如风寒暑湿燥火等自然因素和跌仆、闪挫、挤压、烧伤等人为因素；内因为人体正气不足，脏腑虚弱，气血失调，筋肉失养，筋骨不坚等。
因此，中医伤科学的治疗原则是调理气血、平衡阴阳、扶正祛邪、舒筋活络、活血化瘀、祛腐生肌、促进伤口愈合和功能康复。
二、中医伤科疾病分类中医伤科疾病包括骨折、脱位、筋伤、伤科疮疡、皮外伤及内脏损伤等。
这些疾病具有不同的症状和体征，需要进行个体化治疗。
中医伤科疾病的分类不仅有助于医生对疾病进行诊断和治疗，还可以为患者提供更加全面和系统的治疗方案。
三、中医伤科诊断方法中医伤科诊断方法主要包括望、闻、问、切四诊合参。
望诊包括观察患者的面色、神态、体态、舌象等；闻诊包括听患者声音、呼吸、咳嗽等；问诊包括了解患者的病史、症状、体征等；切诊包括脉诊和触诊。
四诊合参有助于医生全面了解患者的病情，为诊断和治疗提供更加准确的依据。
四、中医伤科治疗方法中医伤科治疗方法包括内治法和外治法。
内治法包括中药内服、针灸等，外治法包括膏药外敷、按摩、推拿等。
这些治疗方法具有不同的作用机制和适应症，需要根据患者的具体情况进行选择。
此外，中医伤科还注重预防和康复治疗，如调养脾胃、调理气血、锻炼肌肉等。
以上只是中医伤科学讲义1960的部分内容，该书内容丰富，涉及中医伤科学的多个方面。
如果您对中医伤科学感兴趣，可以阅读原书以获取更全面和准确的信息。
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损伤力学已在工程实际中成功地得到应用，解决 了核电站管接头的低周疲劳、飞机涡轮发动机叶片和 涡轮盘的蠕变疲劳、混凝土梁的断裂、金属塑性成形 及复合材料压力容器损伤监测等工程问题。
经典的固体力学理论虽然完备地描述了无损伤 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 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。
损伤力学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。因此，它 是经典的固体力学理论的发展和补充。
损伤力学的内容资料和仅供参方考,不当法之处，请，联系改既正。 联系和发源于古典的 材料力学和断裂力学，又是它们的必然发展和必要补 充。损伤力学主要研究宏观可见缺陷或裂纹出现以前 的力学过程，含宏观裂纹物体的变形以及裂纹的扩展 的研究则是断裂力学的内容。所以人们常将损伤力学 与断裂力学联结在一起，构成破坏力学或破坏理论的 主要内容。
损伤力学、断裂力学和细观力学都是研究不可 逆的破坏过程的科学，它们三者组成了从细观尺度直 考,不当之处，请联系改正。
3）损伤力学的发展历史 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 损伤力学是近20年发展起来的一门新学科，是材
料与结构的变形与破坏理论的重要组成部分。
与断裂力学的关系： * 无耦合的分析方法： 70年代末，损伤力学限制在只 研究材料在宏观裂纹出现以前的阶段，当宏观裂纹出 现以后则用断裂力学的理论和方法进行研究。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
无耦合的分析方法
* 耦合的计算方法
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
当宏观裂纹出现以后，材料的损伤对裂纹尖端
附近及其它区域的应力和应变都有影响。
耦合的计算方法
损伤理论，是将固体物理学、材料强度理论和 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 连续介质力学统一起来进行研究的。因此，用损伤理 论导得的结果，既反映材料微观结构的变化，又能说 明材料宏观力学性能的实际变化状况，而且计算的参 数还应是宏观可测的，这一定程度上弥补了微观研究 和断裂力学研究的不足，也为这些学科的发展和相互 结合开拓了新的前景。
70年代后期，法资国料仅供的参考,不L当之e处，m请联系a改i正t。re、Chaboche、美国 的Krempl、Krajcinovic、日本的Murakami（村上澄 南）、瑞典的Hult、英国的Hayhurst和Leckie等人采 用连续介质力学的方法，把损伤因子进一步推广为一 种场变量，逐渐形成了“连续介质损伤力学”这一门 新的学科。
* 与细观力学的关系 细观力学是直接研究材料的细观组元（即材料在
光学或常规电子显微镜下可见的微细结构），利用多 重尺度的连续介质力学的方法来研究经过某种统计平 均处理的细观特征，并需借助电子计算机巨大的运算 能力和容量，才能模拟较复杂介质的力学行为。
损伤力学不分别考虑某个微细缺陷，如位错、 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 微孔洞、微裂纹等的影响，而是通过引入“损伤变量” 来描述分布于整个材料介质内部的微细缺陷损伤，研 究的重点是材料内部损伤的产生和发展引起的受损材 料的宏观力学行为的变化。
微缺陷的存在与扩展，是使构件的强度、刚度、 韧性下降或剩余寿命降低的原因。
* 损 伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 缺陷（如微裂纹、微空洞）引起的材料与结构的劣化 过程，称为损伤。
** 损伤力学： 研究含损伤材料的性质（应力、应 变），以及在变形过程中损伤的演化发展直至破坏 （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）力学过程的 学科。
材料和物理学家从微观的角度研究微缺陷产生的 扩展的机理，但所得的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与发展对材料力学性能的影响， 而且许多微缺陷或微裂纹并不都能简化为宏观裂纹。
Kachanov在1958年研究金属蠕变过程断裂时，首 次引入了“连续性因子”和“有效应力”的概念来描 述低应力脆性蠕变损伤。
Rabotnov在1963年进一步引入了“损伤因子”的 概念。他们采用连续介质力学的唯象方法来研究材料 蠕变损伤破坏过程。
Janson、Hult于1977年提出了损伤力学（damage mechanics）的新名词。
第一节 损伤力学简介 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1）损伤与损伤力学的概念 《辞海》：损伤是指身体某部受到外力的作用而
使组织、器官的结构遭受破坏或其功能发生障碍。其 中外力可为机械性、物理性和化学性三种。
材料和工程构件，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1mm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。
对损伤的研究，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。
2）损伤力学与相关学科的关系 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 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。