工程材料的棘輪行為和棘輪：疲勞交互作用（簡體書）

棘輪行為是工程材料在非對稱應力循環加載過程中出現的一種塑性變形的循環累積現象，是疊加在循環應力應變響應之上的一種二次變形。棘輪變形的產生一方面會使材料的塑性變形顯著增加；另一方面也會使材料的疲勞壽命明顯下降。因此，棘輪行為是材料與結構的疲勞分析中需要面對的一個新問題，也是結構的疲勞壽命預測和可靠性評價中需要考慮的一個重要問題。近年來，棘輪行為研究得到了國內外固體力學界的廣泛關注，已經取得了眾多研究成果。然而，由于棘輪行為的復雜性和多變性，目前還有許多問題沒有得到很好的解決，對棘輪行為的微觀機理、基于微觀機理的循環本構模型建立以及各類新材料的棘輪行為演化特征等都還需要進行系統而深入的研究。
近10年來，著者及其課題組在多個國家自然科學基金項目(19772041：10402037：10772153；10802069和11025210)的資助下，首先針對工程材料的棘輪行為及棘輪．疲勞交互作用進行了系統而深入的實驗、理論和有限元數值模擬，揭示了多種材料的棘輪行為和棘輪-疲勞交互作用的行為特征，并在此基礎上建立了一系列循環塑性和黏塑性棘輪本構模型以及耦合損傷的循環本構模型，對材料棘輪行為的溫度依賴性、加載路徑相關性和時間相關特性進行了合理的描述；同時實現了循環本構模型和疲勞失效模型的統一，對全壽命棘輪行為和疲勞壽命進行了合理的本構描述。然后，在棘輪行為研究的材料范疇上進行了拓展，系統研究了超彈性鎳鈦形狀記憶合金的相變棘輪行為和顆粒增強金屬基復合材料的室溫、高溫單軸棘輪行為，分別建立了能夠合理描述這兩類先進材料棘輪行為的宏觀唯象本構模型和細觀力學本構模型。本專著中介紹的著者及其課題組在金屬材料的棘輪行為和棘輪一疲勞交互作用方面取得的創新性成果于2010年榮獲“教育部自然科學二等獎”1項。
本專著共分7章：第1章簡單介紹了材料的棘輪行為和棘輪．疲勞交互作用的定義和基本演化特征，并對材料棘輪行為的研究意義和目前材料棘輪行為的國內外研究現狀進行了簡要評述，突出介紹了已有研究的不足；第2章主要對棘輪本構模型的構建過程中需要的非彈性本構理論基礎進行簡要的介紹，便于讀者對后續內容的理解；第3章結合著者在棘輪行為實驗研究方面取得的突出成果，對不同材料在不同加載工況和加載環境下體現出的棘輪變形特征進行了系統而詳細的介紹，并結合位錯組態的微觀觀察對棘輪變形的微觀機理進行了討論，使讀者對棘輪行為的行為特征、演化規律和微觀機制有一個較為全面的了解；第4章則對已有的棘輪本構模型進行詳細的介紹，突出了著者在這方面工作的貢獻，著重介紹了著者在高溫非比例多軸和時間相關棘輪行為方面對棘輪本構模型的完善和發展；第5章討論了著者在棘輪．疲勞交互作用方面系統的實驗和理論研究工作，突出了耦合損傷棘輪本構模型的建立；第6章則是結合著者近期在棘輪行為研究的材料領域方面的拓展，對超彈性鎳鈦形狀記憶合金的相變棘輪行為的實驗和本構模型建立方面的研究成果進行了詳細介紹，使讀者了解棘輪行為研究拓展和深入的方向；第7章介紹了顆粒增強金屬基復合材料室溫、高溫棘輪行為的實驗，以及有限元模擬和細觀本構模型研究方面著者課題組近年來的最新研究成果。