理性土力學與熱力學

序
前言
第1章 導言
1.1 熱力學的發(fā)展
1.2 熱力學在土力學中的應用
上篇 熱力學基礎理論
第2章 平衡態(tài)熱力學基礎
2.1 熱力學系統(tǒng)與過程
2.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境
2.1.2 系統(tǒng)的描述
2.1.3 準靜態(tài)過程
2.1.4 可逆過程與不可逆過程
2.2 溫度與熱力學第零定律
2.3 能量守恒與熱力學第一定律
2.3.1 功與熱
2.3.2 內(nèi)能
2.3.3 熱力學第一定律
2.4 熱力學第二定律與熵
2.4.1 熱力學第二定律
2.4.2 熵
2.5 熱力學的狀態(tài)函數(shù)
2.5.1 焓
2.5.2 Helmholtz自由能
2.5.3 Gibbs自由能
2.5.4 Legendre變換
2.6 運動學基礎
2.6.1 兩種描述方法
2.6.2 速度
2.6.3 物質(zhì)導數(shù)
2.7 平衡方程
2.7.1 一般方程
2.7.2 質(zhì)量守恒方程
2.7.3 動量守恒方程
2.7.4 能量守恒方程
2.7.5 熵的守恒方程
2.8 本章小結(jié)
第3章 非平衡態(tài)熱力學基礎
3.1 熱力學發(fā)展的三個階段
3.2 線性非平衡態(tài)熱力學理論
3.2.1 局部平衡假設
3.2.2 基本方程和熵增表達式
3.2.3 唯象定律
3.2.4 線性非平衡態(tài)熱力學的應用
3.3 經(jīng)典非平衡態(tài)熱力學的發(fā)展
3.3.1 廣延非平衡態(tài)熱力學
3.3.2 理性熱力學
3.3.3 內(nèi)變量熱力學
3.3.4 非線性非平衡態(tài)熱力學與耗散結(jié)構(gòu)
3.4 最大耗散率原理
3.4.1 耗散函數(shù)和耗散勢
3.4.2 熱力學極值定理
3.4.3 正交條件
3.5 本章小結(jié)
第4章 內(nèi)變量熱力學理論建立本構(gòu)方程的基本思想
4.1 內(nèi)變量熱力學理論簡介
4.1.1 內(nèi)變量
4.1.2 局部伴隨狀態(tài)
4.1.3 熱力學第二定律對本構(gòu)方程的限制
4.2 彈性本構(gòu)理論
4.3 屈服面的確定
4.3.1 廣義耗散應力
4.3.2 耗散空間中的屈服面
4.3.3 真實應力空間中的屈服面
4.4 本構(gòu)方程
4.5 內(nèi)變量理論建立材料方程舉例
4.5.1 算例1
4.5.2 算例2
4.6 本章小結(jié)
第5章 多孔介質(zhì)理論
5.1 混合物理論
5.1.1 混合物理論的發(fā)展
5.1.2 復合混合物理論
5.2 平均化方法
5.2.1 表征體元
5.2.2 平均體積和平均面積
5.2.3 平均化算子
5.2.4 平均化定理
5.2.5 宏觀量的獲取
5.2.6 一般方程的平均化
5.3 多孔介質(zhì)的宏觀平衡方程
5.3.1 質(zhì)量平衡方程
5.3.2 動量平衡方程
5.3.3 能量平衡方程
5.3.4 熵平衡方程
5.4 本章小結(jié)
下篇 理性土力學
第6章 土的基本方程
6.1 平衡方程
6.1.1 質(zhì)量平衡方程
6.1.2 線動量平衡方程
6.1.3 能量平衡方程
6.1.4 熵平衡方程
6.2 本構(gòu)假定
6.3 熱動力學第二定律約束
6.4 平衡狀態(tài)的限制
6.5 近平衡態(tài)過程
6.5.1 耦合理論框架的建立
6.5.2 線性假設
6.5.3 非線性關系
6.6 本章小結(jié)
第7章 土力學理論的熱力學基礎
7.1 非飽和土變形功的表達式
7.2 有效應力原理
7.2.1 飽和土的有效應力原理
7.2.2 非飽和土有效應力的發(fā)展
7.2.3 從功的表達式確定有效應力
7.2.4 平均土骨架應力的推導
7.2.5 非飽和土有效應力原理的討論
7.3 土體彈塑性理論的熱力學基礎
7.3.1 土體的變形特性
7.3.2 經(jīng)典塑性理論
7.3.3 土的彈性模型
7.3.4 應變增量與背應力
7.3.5 耗散勢與屈服函數(shù)
7.3.6 硬化法則
7.3.7 流動法則與一致性條件
713.8 臨界狀態(tài)理論
7.4 土水特征曲線
7.4.1 土水特征曲線簡介
7.4.2 熱力學描述
7.4.3 土水特征曲線的邊界面模型
7.5 本章小結(jié)
第8章 非飽和土多場耦合過程的數(shù)學模型
8.1 自由能函數(shù)和耗散函數(shù)的選取
8.1.1 自由能函數(shù)的選取
8.1.2 耗散函數(shù)的選取
8.2 考慮變形一滲流一傳熱耦合的非飽和土本構(gòu)關系
8.2.1 描述變形的本構(gòu)方程
8.2.2 描述系統(tǒng)熵變化的本構(gòu)方程
8.2.3 描述滲流的本構(gòu)方程
8.2.4 描述熱傳導的本構(gòu)方程
8.2.5 描述流一固界面動力相容條件的本構(gòu)方程
8.3 閉合的場方程系統(tǒng)
8.3.1 質(zhì)量守恒方程
8.3.2 動量守恒方程——固相力學平衡方程
8.3.3 能量守恒方程——熱傳導方程
8.4 本章小結(jié)
第9章 土體本構(gòu)模型的框架
9.1 熱力學方法建模的基本思想
9.2 應力狀態(tài)變量的選擇
9.3 彈性增量關系
9.3.1 固相
9.3.2 液相
9.3.3 氣相
9.3.4 彈性方程
9.4 耗散勢與屈服面
9.4.1 耗散勢函數(shù)
9.4.2 屈服面方程
9.4.3 線性化
9.5 本構(gòu)方程
9.5.1 固相的本構(gòu)方程
9.5.2 液相的本構(gòu)方程
9.5.3 氣相的本構(gòu)方程
9.6 非飽和土增量本構(gòu)方程
9.7 本章小結(jié)
第10章 非飽和土本構(gòu)模型
10.1 非飽和土本構(gòu)模型發(fā)展
10.1.1 基于凈應力和基質(zhì)吸力建立的彈塑性模型
10.1.2 基于Bishop應力和基質(zhì)吸力建立的彈塑性模型
10.1.3 熱力學和多孔介質(zhì)理論在本構(gòu)建模中的應用
10.2 水力一力學耦合彈塑性模型
10.2.1 本構(gòu)模型建立
10.2.2 土水特征曲線的改進
10.2.3 數(shù)值求解
10.3 高飽和度非飽和土模型
10.3.1 高飽和度土體變形特性
10.3.2 硬化方程
10.3.3 增量本構(gòu)方程
10.3.4 高飽和度模型預測
10.4 熱一水一力耦合彈塑性本構(gòu)模型
10.4.1 彈性增量關系
10.4.2 屈服面與硬化方程
10.4.3 增量本構(gòu)方程
10.5 本章小結(jié)
參考文獻
附錄1 符號表
附錄2 代表性研究成果