岩土材料结构性问题研究 [复制链接]

目前本人在研究材料的结构性问题，属于较基础的材料问题，基本的理论体系已经建立起来，正在进行深入研究。希望有兴趣的同学和老师能共同协作，参与这一问题的深入研究。这一领域研究的是材料的基本问题，前景十分广阔，属于材料领域前沿问题。岩土领域的问题的根本性解决，本人理解就在于此。本人愿意和大家一起交流。

愿意一起交流。

材料结构全状态函数理论：材料结构的强度、结构弹性模量和材料结构的应变三者关系构成材料的结构状态函数，材料的强度实质上是结构状态函数的一个边界条件。材料结构在受到外力作用时，发生状态变化，在结构状态函数曲面上形成状态路径，状态路径的切线就可以认为是材料在特定外力作用下的本构关系。

         岩土材料结构性问题是二十一世纪重要问题。很长时间以来，我们一直用经典弹性力学或弹塑性力学的观点来分析问题，认为材料是均、连续和无限可分。这实际上是我们的先驱们为了问题的简化，而将材料的结构性给简化掉了。但也由于这种简化，对于解决象金属这类比较均匀的材料，起到很好的作用，得到了比较理想的结果。但后来者却忘记了这一点，仍然用先驱的方法来解决具有很强结构性的岩土材料，结果可想而知。所以，经典理论的方法，由于其先天存在的假设与结构性材料的本质有着冲突，所以经典理论只能作为一种解决结构性材料很特殊情况下的理论，这就是均匀材料时，可以认为是结构性材料的一种特殊情况。这种特殊情况下的理论用来解决一般性的结构性材料问题，显然是有困难的。一般性理论可以解决特殊性问题，但解决特殊性问题的方法，解决一般性问题是行不通过的。所以，必须建立适合结构性材料特征的新的理论方法。
       材料结构性的实质，实际上是材料的不均匀性，这种不均匀性不是简单的不均匀，可能会非常复杂。不均匀性可能在几何关系上导致不连续性，在材料性质上可以存在物理特性的突变等。而我们解决问题的方法一般希望是连续的，解决这一问题的方法，就是均匀化的方法。均匀化的理论目前有很多方法。有些是可以参照的。也就是说在整体上或宏观上认为材料的连续的，但在微观或细观上认为是认为材料是有结构性的。那么怎么将微细观上的不连续过程到宏观上的连续，方法就是均匀化方法。
       在这里我们提出的具体解决思路是：在微细观上取一定的区域，这一区域的大小应能保证区域中的材料结构可以采用统计的方法来得到可以认为是均匀化后的参数。也就是说不能太小，更具体一点，就是区域中的结构微元数量要足够多，多到具有统计意义。 另外一点，就是认为结构性质可以由其状态来描述。描述结构性材料的状态参数有三类，一类是材料结构的强度；另一类是材料结构的弹性模量；第三类是材料结构的几何变化特征。将这三类参数放到由应力分量、刚度分量和应变分量构成的相空间中，就构成了某一特定结构性材料的状态特征点。将所有可能的结构状态点集合起来，可以构成相空间中的一个状态曲面或函数。我们将这个函数称结构性材料的全状态函数。全状态函数反映了某一材料的整体性质。也就是说材料所有可能的变化在这一函数上都反映了出来。只要我们找到了某一材料的全状态函数的具体形式，就可以认为我们已经掌握了这一材料的物质和特性。    

认同你的基本看法。就目前的研究现状而言，这方面需要做的工作还比较多。你的思路在定量描述方面可能会有些突破，但要达到应用要求数学方面是毋庸置疑的。我们的工作发现介质的弹性性质可能完全确定了后续应力应变路径。由于忙于其他论题的工作，现在还没有细化这方面的认识。对你的工作表示关注。

但要达到应用要求数学方面的困难是毋庸置疑的。

岩土材料问题或复杂结构性材料问题，主要要解决的是宏观与微观或细观之间的联系问题。很多学者都做过这方面的努力，现在仍然在努力这样做。但由于由于我们受传统思维方式的影响太深，一直想通过经典理弹塑性理论的方法来解决，但效果一直不很好。确实需要引入新的思想和方法，特别是基本概念。我们还是要回到事情的原本上去，材料的本质到底是什么？是怎么构成的？在这一方面，我们目前有了一个基本的认识：就是材料都是有结构的。所以，材料的结构性问题，我们回避不了。认真研究材料的结构性，可以发现，材料的结构在变化过程中，仍然是遵守最小能量原理的。就是要用最小的能量 来实现必须的变化。那么怎么来考察这一点，我们可以这样想：材料既然有结构，对于一种特定的材料来讲，其结构的状态有多少种呢？如果我们将所有这些状态都考虑到，所有这些状态的集合，就代表了这种材料的性能。所有状态的集合，就是结构可能的所有变化，根据能量最小原理，这个变化过程应该消耗的能量最小。假定存在一个材料结构的状态曲面，在这个曲面上是状态变化的全部，那么这个曲面应该在一定的限制条件下最小。根据这一想法，我们可以写出一个关于曲面大小的泛函，求这个泛函的极值，就得到了状态变化曲面。这个曲面就是材料结构状态变化曲面函数。有个这个状态曲面，材料的结构性问题就解决了一大半。