灾变破坏及前兆过程

本书从六个方面阐释灾变破坏的物理图像与灾变破坏预测的物理前兆过程。主要内容包括：灾变破坏特征及其研究进展；灾变破坏的基本概念、物理机理与理论模型、局部化效应与灾变破坏的多尺度特征；灾变破坏过程的非线性动力学过程、斑图演化特征和跨尺度统计演变特征；灾变破坏触发的驱动响应原理、灾变破坏前兆过程及理论解释、灾变破坏的多尺度演变过程和前兆事件的构成特征；灾变破坏临界参数取值特征与物理控制因素；灾变破坏短临期预测处理方法与预测检验效果。

前言
第1章 引论 1
1.1 灾变破坏现象与试验特征 1
1.1.1 自然界与工程中的灾变破坏 1
1.1.2 试验中灾变破坏现象与特征 1
1.2 灾变破坏宏微观过程与表现 2
1.2.1 灾变破坏的宏观驱动特征与过程 2
1.2.2 灾变破坏的微观过程与局部化现象 6
1.3 灾变破坏预测的困难与探索 10
1.3.1 灾变破坏预测困难的关键 10
1.3.2 灾变破坏前兆响应趋势与预测探索 10
参考文献 13
第2章 灾变破坏物理图像 20
2.1 灾变破坏转变的能量准则与驱动响应特征 20
2.1.1 灾变破坏转变的能量准则 20
2.1.2 灾变破坏转变的驱动响应原理 21
2.1.3 灾变破坏与渐进式失效 23
2.2 灾变破坏的非均匀效应与局部化效应 25
2.2.1 灾变破坏的非均匀效应 25
2.2.2 均匀变形和损伤的失稳转变与发展 29
2.2.3 局部化诱发灾变破坏 36
2.2.4 局部区尺度与灾变破坏的关系 42
2.3 多尺度灾变破坏 47
2.3.1 多尺度灾变破坏模型 47
2.3.2 多尺度灾变破坏过程的数值计算 48
2.3.3 多尺度灾变破坏过程与特征 50
2.3.4 多尺度灾变破坏的机理 51
参考文献 53
第3章 灾变破坏非线性动力学过程与斑图演化 57
3.1 控制边界位移单调加载试验中的灾变破坏过程 57
3.1.1 试验模拟与驱动响应原理 57
3.1.2 灾变破坏过程与驱动响应演化特征 58
3.2 恒力与恒位移加载灾变破坏 60
3.2.1 试验模拟背景 60
3.2.2 监测信号演化过程与特征 60
3.3 稳定阶段发展与灾变破坏的关联 65
3.3.1 灾变破坏脆性参数 65
3.3.2 稳定阶段与灾变破坏时间的关系 67
3.4 灾变破坏的斑图演化 69
3.4.1 表面变形场斑图的非均匀演变特征 69
3.4.2 表面变形场斑图演变的跨尺度统计特征 72
3.5 变形局部化及发展特征 77
3.5.1 变形局部化成核与发展 77
3.5.2 局部化区竞争演化典型模式 79
3.5.3 局部化区尺度与发展 80
3.5.4 非破裂区的高应变区发展特征与岩石微裂纹观测 82
3.6 基于局部化区尺度的描述与预测检验 86
3.6.1 基于整体平均场对单轴加载下岩石试样的宏观灾变破坏点的预测 86
3.6.2 基于局部平均场对试样力学行为的描述与预测检验 91
参考文献 93
第4章 灾变破坏临灾幂律奇异性前兆趋势 97
4.1 临界幂律奇异性加速前兆的理论基础 97
4.1.1 响应函数与奇异性前兆 97
4.1.2 幂律奇异性前兆的理论结果 98
4.1.3 幂律奇异性前兆的数值计算结果 99
4.2 幂律奇异性前兆的试验与实地监测结果 101
4.2.1 控制边界位移单调加载时的前兆幂律加速过程 101
4.2.2 脆性蠕变破坏的前兆幂律加速过程 103
4.2.3 脆性蠕变应力松弛破坏的前兆幂律加速过程 104
4.3 加速破坏演变率及其加速度的近似前兆关系 106
4.3.1 近似前兆关系的数学表达与特征 106
4.3.2 加速破坏演变率及其加速度前兆趋势的时间区间 107
4.4 时间相关破坏过程及其幂律奇异性前兆的理论模型 110
4.4.1 蠕变应力松弛破坏模型及其幂律奇异性前兆 110
4.4.2 弹性黏性松弛破坏模型及其幂律奇异性前兆 114
4.5 多尺度灾变破坏前兆事件构成及其前兆特征 117
4.5.1 多尺度灾变破坏响应聚集量演化特征 117
4.5.2 多尺度灾变破坏幂律奇异性加速前兆及其事件构成 118
参考文献 119
第5章 加速破坏幂律奇异性指数取值与物理原理 123
5.1 加速破坏幂律奇异性指数测量值 123
5.2 前兆幂律奇异性指数取值范围与控制条件 125
5.2.1 加速破坏的多尺度连续损伤力学模型 125
5.2.2 均匀分布时临界幂律奇异性及幂指数取值 129
5.2.3 Weibull分布时临界幂律奇异性及幂指数取值 131
5.2.4 加速破坏临界幂律奇异性及幂指数的一般推导 134
5.2.5 幂律奇异性指数取值的说明与讨论 141
5.3 幂律奇异指数与应力重分布尺度的关系 142
参考文献 146
第6章 临灾预测方法 149
6.1 幂律奇异性指数不确定带来的预测挑战 149
6.2 单参数前兆与预测 150
6.2.1 理论原理 150
6.2.2 单参数前兆的试验校验 154
6.2.3 基于单参数前兆预测方法与预测检验 155
6.3 预估幂律奇异性指数预测破坏时间 159
6.3.1 预测处理方法 159
6.3.2 预测检验与影响因素 161
6.4 折算指数法预测破坏时间 163
6.4.1 预测处理方法 163
6.4.2 预测过程与效果 166
6.5 直接拟合法预测破坏时间 168
参考文献 170