中國日報10月10日長沙訊 近日,中南大學丁發(fā)興教授團隊創(chuàng)立的損傷比強度理論取得了原創(chuàng)性成果,發(fā)現(xiàn)了材料力學基本性能的第三個參數(shù),揭密了土木工程材料破壞的機理,突破了1776年以來材料復(fù)雜受力強度實驗研究和唯象理論研究的視角,解決了200多年來材料破壞機理認識的這一世界性難題。
科研人員對強度理論的探索與研究已有250年的歷史,但當前既有的各種唯象強度理論僅描述了材料破壞的現(xiàn)象和規(guī)律,沒有揭示材料破壞的機理,尚未上升到理論構(gòu)架階段,這也成為世界土木工程領(lǐng)域材料破壞機理未解之謎。
中南大學教授丁發(fā)興。
丁發(fā)興現(xiàn)任中南大學教授、博士研究生導師,是教育部新世紀人才和湖南省杰出青年基金獲得者,兼任中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會檢測鑒定加固改造分會常務(wù)委員、中國建筑學會建筑結(jié)構(gòu)分會理事和湖南省裝配式建筑工程技術(shù)研究中心副主任。主持國家級項目4 項,發(fā)表科研論文180余篇,授權(quán)國家發(fā)明專利12項,獲得軟件著作權(quán)2項,出版專著2本,參編行業(yè)標準5部、地方標準3部,獲得省部級科技進步一等獎2項。
自2000年以來,中南大學丁發(fā)興教授團隊在工程材料強度理論基礎(chǔ)研究領(lǐng)域深耕。丁發(fā)興團隊創(chuàng)立的損傷比強度理論,是以“損傷比參數(shù)——材料非彈性應(yīng)變的橫向變形效應(yīng)”為亮點,提出了一個高壓條件下脆性材料向塑性轉(zhuǎn)變的基本參數(shù),適用于混凝土、巖石、鑄鐵等脆性材料和金屬塑性材料的破壞機制分析,揭示了脆性材料受壓體積膨脹、受拉體積收縮的破壞規(guī)律,是繼1807年提出的彈性模量參數(shù)、1829年提出的泊松比參數(shù)之后的第三個基本參數(shù),實現(xiàn)了脆性與塑性的統(tǒng)一。
此理論目前得到了國際行業(yè)權(quán)威專家的認可,混凝土國際標準化組織(ISO/TC71)主席、日本土木工程協(xié)會會長、日本工程院院士UEDA Tamon(上田多門)教授認為“混凝土損傷比強度理論有意義,對自己研究有幫助”;日本土木工程協(xié)會原副會長Goto Yoshiaki(後藤芳顕)教授認為“損傷比強度理論的概念及推導過程簡潔,且損傷比變量考慮了靜水壓力的影響”;美國混凝土研究協(xié)會ACI結(jié)構(gòu)和材料期刊副主編以及評審專家認為“損傷比強度理論具有創(chuàng)新性和非常重要意義”。
更為意義深遠的是,損失比損傷比強度理論用于指導具體工程實踐,很多科學問題工程難題將會迎刃而解。譬如,根據(jù)該理論,地表巖石受壓損傷比取值在1.7-2.2之間,表現(xiàn)為脆性,隨著地殼深處重力增加,損傷比將逐漸遞減至0.5左右,表現(xiàn)為高壓塑性;這個理論超越了以往認知局限:重力下地殼巖石處于三向受壓狀態(tài)而不會破壞的彈性體,認為重力作用下不同深度的地殼巖石分別處于彈脆性、彈塑性和塑性流動等三個階段狀態(tài),而彈塑性和塑性流動導致耗能使得巖石內(nèi)部溫度增加,這種新認知將促進地質(zhì)科學中有關(guān)地表移動、地震和火山爆發(fā)的新解釋。同時,損傷比強度理論也能實現(xiàn)“反破壞”,解決工程難題。
“思維是地球上最美麗的花朵”,而探索精神是其中最燦爛的一支。近十多年以來,丁發(fā)興團隊用孜孜不倦的探索精神不斷擴展損傷比強度理論的應(yīng)用領(lǐng)域,目前,該團隊正在對石膏、玻璃、陶瓷等其他脆性材料的損傷比參數(shù)進行標定,并將損傷比強度理論推進至正交異性材料和橫觀各向同性材料中。(朱友芳)