理性土力學(xué)與熱力學(xué)簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

內容簡(jiǎn)介:土力學(xué)經(jīng)過(guò)幾十年的研究，雖然取得了豐碩的成果，但與其他力學(xué)學(xué)科相比，還沒(méi)有建立起一套堅實(shí)的理論基礎，各種概念和方法之間缺少有機的聯(lián)系。熱力學(xué)是從研究熱和力等現象的關(guān)系中發(fā)展起來(lái)的宏觀(guān)唯象學(xué)理論，和自然科學(xué)的其他學(xué)科相比，它具有一個(gè)非常顯著(zhù)的特點(diǎn)即普適性。土是一種復雜的多相多組分材料，用熱力學(xué)方法研究土力學(xué)，能夠提供更加普遍的、范圍更大的用于建立本構方程的定理和方法。以熱力學(xué)為基礎，基于多相孔隙介質(zhì)理論對非飽和土進(jìn)行研究是一個(gè)具有挑戰性的研究方向。

目錄:目錄
序
前言
第1章 導言 1
1.1 熱力學(xué)的發(fā)展 1
1.2 熱力學(xué)在土力學(xué)中的應用 2
上篇 熱力學(xué)基礎理論
第2章 平衡態(tài)熱力學(xué)基礎 7
2.1 熱力學(xué)系統與過(guò)程 7
2.1.1 系統與環(huán)境 7
2.1.2 系統的描述 9
2.1.3 準靜態(tài)過(guò)程 9
2.1.4 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 11
2.2 溫度與熱力學(xué)第零定律 12
2.3 能量守恒與熱力學(xué)第一定律 13
2.3.1 功與熱 13
2.3.2 內能 14
2.3.3 熱力學(xué)第一定律 14
2.4 熱力學(xué)第二定律與熵 15
2.4.1 熱力學(xué)第二定律 15
2.4.2 熵 16
2.5 熱力學(xué)的狀態(tài)函數 17
2.5.1 焓 17
2.5.2 Helmholtz自由能 18
2.5.3 Gibbs自由能 18
2.5.4 Legendre變換 19
2.6 運動(dòng)學(xué)基礎 21
2.6.1 兩種描述方法 21
2.6.2 速度 22
2.6.3 物質(zhì)導數 23
2.7 平衡方程 23
2.7.1 一般方程 23
2.7.2 質(zhì)量守恒方程 24
2.7.3 動(dòng)量守恒方程 25
2.7.4 能量守恒方程 26
2.7.5 熵的守恒方程 27
2.8 本章小結 28
第3章 非平衡態(tài)熱力學(xué)基礎 29
3.1 熱力學(xué)發(fā)展的三個(gè)階段 29
3.2 線(xiàn)性非平衡態(tài)熱力學(xué)理論 30
3.2.1 局部平衡假設 31
3.2.2 基本方程和熵增表達式 31
3.2.3 唯象定律 34
3.2.4 線(xiàn)性非平衡態(tài)熱力學(xué)的應用 37
3.3 經(jīng)典非平衡態(tài)熱力學(xué)的發(fā)展 39
3.3.1 廣延非平衡態(tài)熱力學(xué) 39
3.3.2 理性熱力學(xué) 40
3.3.3 內變量熱力學(xué) 41
3.3.4 非線(xiàn)性非平衡態(tài)熱力學(xué)與耗散結構 42
3.4 最大耗散率原理 43
3.4.1 耗散函數和耗散勢 43
3.4.2 熱力學(xué)極值定理 45
3.4.3 正交條件 49
3.5 本章小結 50
第4章 內變量熱力學(xué)理論建立本構方程的基本思想 51
4.1 內變量熱力學(xué)理論簡(jiǎn)介 51
4.1.1 內變量 51
4.1.2 局部伴隨狀態(tài) 54
4.1.3 熱力學(xué)第二定律對本構方程的限制 55
4.2 彈性本構理論 56
4.3 屈服面的確定 58
4.3.1 廣義耗散應力 58
4.3.2 耗散空間中的屈服面 59
4.3.3 真實(shí)應力空間中的屈服面 59
4.4 本構方程 60
4.5 內變量理論建立材料方程舉例 62
4.5.1 算例1 62
4.5.2 算例2 63
4.6 本章小結 64
第5章 多孔介質(zhì)理論 65
5.1 混合物理論 66
5.1.1 混合物理論的發(fā)展 66
5.1.2 復合混合物理論 69
5.2 平均化方法 71
5.2.1 表征體元 72
5.2.2 平均體積和平均面積 73
5.2.3 平均化算子 75
5.2.4 平均化定理 76
5.2.5 宏觀(guān)量的獲取 77
5.2.6 一般方程的平均化 77
5.3 多孔介質(zhì)的宏觀(guān)平衡方程 80
5.3.1 質(zhì)量平衡方程 80
5.3.2 動(dòng)量平衡方程 80
5.3.3 能量平衡方程 81
5.3.4 熵平衡方程 83
5.4 本章小結 84
下篇 理性土力學(xué)
第6章 土的基本方程 87
6.1 平衡方程 87
6.1.1 質(zhì)量平衡方程 88
6.1.2 線(xiàn)動(dòng)量平衡方程 89
6.1.3 能量平衡方程 89
6.1.4 熵平衡方程 90
6.2 本構假定 92
6.3 熱動(dòng)力學(xué)第二定律約束 94
6.4 平衡狀態(tài)的限制 97
6.5 近平衡態(tài)過(guò)程 99
6.5.1 耦合理論框架的建立 99
6.5.2 線(xiàn)性假設 100
6.5.3 非線(xiàn)性關(guān)系 101
6.6 本章小結 103
第7章 土力學(xué)理論的熱力學(xué)基礎 104
7.1 非飽和土變形功的表達式 104
7.2 有效應力原理 108
7.2.1 飽和土的有效應力原理 108
7.2.2 非飽和土有效應力的發(fā)展 111
7.2.3 從功的表達式確定有效應力 115
7.2.4 平均土骨架應力的推導 117
7.2.5 非飽和土有效應力原理的討論 124
7.3 土體彈塑性理論的熱力學(xué)基礎 127
7.3.1 土體的變形特性 128
7.3.2 經(jīng)典塑性理論 128
7.3.3 土的彈性模型 132
7.3.4 應變增量與背應力 135
7.3.5 耗散勢與屈服函數 137
7.3.6 硬化法則 140
7.3.7 流動(dòng)法則與一致性條件 143
7.3.8 臨界狀態(tài)理論 146
7.4 土水特征曲線(xiàn) 150
7.4.1 土水特征曲線(xiàn)簡(jiǎn)介 150
7.4.2 熱力學(xué)描述 152
7.4.3 土水特征曲線(xiàn)的邊界面模型 153
7.5 本章小結 155
第8章 非飽和土多場(chǎng)耦合過(guò)程的數學(xué)模型 157
8.1 自由能函數和耗散函數的選取 157
8.1.1 自由能函數的選取 157
8.1.2 耗散函數的選取 160
8.2 考慮變形-滲流-傳熱耦合的非飽和土本構關(guān)系 163
8.2.1 描述變形的本構方程 163
8.2.2 描述系統熵變化的本構方程 164
8.2.3 描述滲流的本構方程 165
8.2.4 描述熱傳導的本構方程 166
8.2.5 描述流-固界面動(dòng)力相容條件的本構方程 166
8.3 閉合的場(chǎng)方程系統 166
8.3.1 質(zhì)量守恒方程 166
8.3.2 動(dòng)量守恒方程——固相力學(xué)平衡方程 168
8.3.3 能量守恒方程——熱傳導方程 168
8.4 本章小結 169
第9章 土體本構模型的框架 170
9.1 熱力學(xué)方法建模的基本思想 170
9.2 應力狀態(tài)變量的選擇 171
9.3 彈性增量關(guān)系 172
9.3.1 固相 172
9.3.2 液相 173
9.3.3 氣相 173
9.3.4 彈性方程 174
9.4 耗散勢與屈服面 174
9.4.1 耗散勢函數 174
9.4.2 屈服面方程 175
9.4.3 線(xiàn)性化 176
9.5 本構方程 177
9.5.1 固相的本構方程 177
9.5.2 液相的本構方程 179
9.5.3 氣相的本構方程 181
9.6 非飽和土增量本構方程 182
9.7 本章小結 183
第10章 非飽和土本構模型 185
10.1 非飽和土本構模型發(fā)展 185
10.1.1 基于凈應力和基質(zhì)吸力建立的彈塑性模型 185
10.1.2 基于Bishop應力和基質(zhì)吸力建立的彈塑性模型 186
10.1.3 熱力學(xué)和多孔介質(zhì)理論在本構建模中的應用 188
10.2 水力-力學(xué)耦合彈塑性模型 189
10.2.1 本構模型建立 189
10.2.2 土水特征曲線(xiàn)的改進(jìn) 195
10.2.3 數值求解 197
10.3 高飽和度非飽和土模型 205
10.3.1 高飽和度土體變形特性 206
10.3.2 硬化方程 208
10.3.3 增量本構方程 209
10.3.4 高飽和度模型預測 210
10.4 熱-水-力耦合彈塑性本構模型 212
10.4.1 彈性增量關(guān)系 213
10.4.2 屈服面與硬化方程 214
10.4.3 增量本構方程 215
10.5 本章小結 217
參考文獻 218
附錄1 符號表 230
附錄2 代表性研究成果 235