预报材料结构强度和非均匀变形的热力学理论

预报材料结构强度和非均匀变形的热力学理论

主讲人：王彪 教授  中山大学物理学院和中法核工程与技术学院    

报告时间：2022年07月18日，星期一，15:30-17：00

    报告地点：绣山工程大楼二楼208会议室                                              

报告摘要：

如何确定材料的破坏强度问题是从达芬奇年代开始就是一个重要的学术问题，具有极其广泛的工程需求，到现在为止已经有500多年的历史，通过引进应力的概念成功地理解了较粗的钢丝能够承担更大的外力等常识。基于应力或应变组合也建立了多种强度理论，通过简单实验确定的材料参数用于评价同样材料组成的不同结构在复杂载荷作用下的破坏问题。但由于这些强度理论是经验的公式，都不能准确预报材料的强度，人们不得不采用较大的安全系数等保守的估计进行各种结构的工程设计。断裂力学的出现为评价材料的强度等破坏性能带来了崭新的风貌，也更加突出地显示了传统强度理论的不足，如微小裂纹尖端无限大应力场作用下，材料还是能够保持完整，说明用应力作为衡量材料的强度参数并不能代表材料破坏的本质。四十年代，物理学家波恩就利用热力学理论预报完好单晶样本的强度，后来沿着该理论体系，物理和材料学领域的学者也完成了一些很好的工作。然而，由于模型仅能适用完好晶体材料均匀受载和变形的特殊情况，无法在力学和工程领域得到广泛的应用。我们最新的研究试图建立理性的理论来预报材料和结构的破坏和失效等临界现象，我们将研究的材料样本或结构当成一受载的热力学系统，首先利用不同的状态变量描述不同材料结构在不同加载状态，不同的破坏机理所对应的不同状态，将材料结构的失效过程模化成非平衡态热力学过程，发现材料结构的破坏对应于该热力学系统的不稳定平衡状态。这样，通过建立连续介质热力学理论可以成功地预报工程材料样本的强度，发现材料的强度不仅取决于材料的组分、微结构还取决于材料样本的整体性能，而且也发现当材料在外载的作用下进入塑性等非均匀变形时，基于局域化本构方程的现代固体力学理论将无法准确预报材料样本的变形局域化现象。

报告人简介：

王彪教授目前是中山大学物理学院和中法核工程与技术学院双聘教授，长江特聘教授（2000年），国家杰出青年基金获得者（1997年）。多年来一直在（1）固体力学理论与模型；（2）核仿真和核安全关键科学与技术研究；（3）微纳米材料物理与力学；（4）特种激光晶体材料和激光器制备等领域开展研究工作。王彪教授共发表了SCI收录的国际学术杂志论文300余篇并出版了两部专著，已获公开和授权的发明专利50余项。

作为项目负责人，曾分别主持国家自然科学基金专家推荐原创探索计划项目(2021年）、重点项目（2018年，2012年，2007年）、国家科技部863研究计划、国防科工委重大基础研究计划等。历年来多次获得国内外学术和人才奖励，包括: ISI（美国科学信息研究所）“经典引文奖”（Citation Classic Award, 2000年）、教育部科学技术成果一等奖（2004年，排名第一）、2019年“广东特支计划”杰出人才（南粤百杰）等荣誉。

王彪教授目前还兼任教育部核工程与技术专业教学指导委员会成员，广东省物理学会理事长，中国力学学会常务理事等学术兼职和《中国科学》等数个国内外学术期刊的编委。