本书系统阐述了粒子型复合材料在传输、弹性、黏弹性及强度等多类型性能预测中的细观力学方法。全书共9章，分别为：粒子型复合材料研究背景及现状、均匀化理论基础、任意形状夹杂相关参数量化算法、弹性性能计算和传输性能计算、黏弹性性能计算、界面影响、纤维结构影响、孔隙结构影响、强度理论。

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2009？2013，东南大学，土木工程材料方向，工学博士学位 2005？2008，江苏大学，农业生物环境与能源工程专业，工学硕士学位 2001？2005，安徽大学，物理学专业，理学学士学位 2020/01—至今，河海大学，力学与材料学院，研究员 2017/12—2018/12，Arizona State University (United State)，访问教授 2016/07—2019/12，河海大学，特聘青年教授 2016/04—2016/07，河海大学，力学与材料学院，副研究员 2014/03？2017/11，河海大学，力学，博士后 2013/04？2016/04，河海大学，力学与材料学院，讲师 已发表peer-reviewed学术论文107篇，以第一作者和通讯作者身份发表SCI论文74篇SCI索引总频次达2907余次（2019至今2194次），H因子34（i10-index=70) (google scholar数据）。中国力学学会颗粒材料计算力学专业组委员，1本SCI期刊副主编、4本期刊编委

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 粒子型复合材料细观力学研究概况 4
1.2.1 全解析类 4
1.2.2 半解析类 9
1.3 复杂结构信息的多尺度模型研究概况 10
1.3.1 界面问题研究现状 10
1.3.2 粒子形状问题研究现状 14
1.4 复杂结构信息的塑性非线性行为研究概况 19
1.4.1 理论模型中的塑性非线性问题线性化方法 20
1.4.2 非椭球形粒子的粒子型复合材料塑性非线性行为研究现状 21
1.5 小结 22
第2章 均匀化理论基础 23
2.1 引言 23
2.2 连续介质力学基本方程 23
2.2.1 位移应变及应力应变关系 23
2.2.2 对称性问题(张量的化简) 25
2.3 细观力学基本概念 27
2.3.1 细观结构与细观单元 27
2.3.2 代表性体积单元 28
2.3.3 边界条件 28
2.4 Eshelby问题和等效夹杂理论 30
2.4.1 Eshelby问题 31
2.4.2 等效夹杂理论 37
2.5 有效性能的变分法 38
2.5.1 有效场和有效性能 38
2.5.2 最小势能和最小余能原理 39
2.5.3 Voigt上限和Reuss下限 40
2.5.4 Hashin-Shtrikman变分原理 41
2.6 均匀化模型 44
2.6.1 稀疏解法 45
2.6.2 自治法 48
2.6.3 广义自治法 50
2.6.4 Mori-Tanaka法 54
2.6.5 微分法 56
2.7 小结 57
第3章 任意形状粒子体积平均Eshelby张量及去极化张量计算方法 58
3.1 引言 58
3.2 任意形状夹杂的体积平均Eshelby张量计算方法 58
3.2.1 任意形状夹杂的等效本征应变计算 59
3.2.2 体积平均Eshelby张量与等效本征应变定量关联式 64
3.2.3 反分析过程 64
3.3 任意形状夹杂的去极化张量及其他极性参量计算方法 67
3.3.1 Eshelby传导张量、去极化张量及其体积平均张量定义 67
3.3.2 任意形状夹杂Eshelby张量到去极化张量的推导 69
3.3.3 任意形状夹杂极化张量、极化率计算 73
3.4 算法验证与分析 73
3.4.1 任意形状夹杂体积平均Eshelby张量 74
3.4.2 任意形状夹杂的去极化张量与体积平均去极化张量 77
3.5 小结 80
第4章 任意形状粒子型复合材料有效弹性、传输性能建模方法 81
4.1 引言 81
4.2 含任意形状粒子的材料两相弹性性能预测模型 81
4.2.1 粒子方向平行的两相粒子型复合材料弹性性能 81
4.2.2 粒子方向随机的两相粒子型复合材料弹性性能 83
4.3 含任意形状粒子的材料两相传输性能预测模型 86
4.3.1 粒子方向平行的两相粒子型复合材料传输性能 86
4.3.2 粒子方向随机的两相粒子型复合材料传输性能 87
4.4 模型框架验证 87
4.4.1 含任意形状粒子的粒子型复合材料两相弹性性能 88
4.4.2 含任意形状粒子的粒子型复合材料两相传输性能 91
4.5 模型参数讨论 94
4.5.1 弹性性能 94
4.5.2 传输性能 95
4.6 小结 96
第5章 任意形状粒子型复合材料分数阶黏弹性建模方法 97
5.1 引言 97
5.2 传递函数与黏弹性 97
5.2.1 传递函数与弹性-黏弹性对应原理 97
5.2.2 传递函数与黏弹性函数之间的关系 98
5.3 构建黏弹性模型 100
5.3.1 理论方法 100
5.3.2 基于数据的方法 107
5.4 黏弹性数据描述 109
5.4.1 蠕变柔量 109
5.4.2 动态响应 113
5.5 黏弹性数据转换 117
5.5.1 蠕变数据转换为动态模量数据 117
5.5.2 松弛数据转换为动态模量数据 120
5.6 小结 122
第6章 复杂界面拓扑的材料等效性能理论框架 123
6.1 引言 123
6.2 均质界面相体积分数理论预测 123
6.2.1 椭圆颗粒周围界面体积分数的理论预测 123
6.2.2 二维非凸形颗粒周围界面体积分数的理论预测 125
6.2.3 三维非凸形颗粒周围界面体积分数的理论预测 126
6.3 非均质界面相梯度演化表征 128
6.3.1 弹性模量梯度演化规律 128
6.3.2 孔隙率梯度演化规律 129
6.4 考虑均质界面相的材料等效弹性性能预测模型 131
6.4.1 椭球粒子方向平行的两相弹性模型 132
6.4.2 椭球粒子方向随机的两相弹性模型 134
6.4.3 广义自治理论 135
6.5 考虑非均质界面的材料等效弹性性能预测模型 136
6.5.1 非均匀界面多相弹性模型 136
6.5.2 含非均质界面复合材料的多相弹性模型 138
6.6 模型框架验证 140
6.6.1 均质界面预测结果验证 140
6.6.2 非均质界面预测结果验证 141
6.7 模型参数讨论 143
6.7.1 粒子形状对有效刚度的影响 143
6.7.2 粒子及其周围界面的尺寸对有效刚度的影响 145
6.7.3 水灰比对有效刚度的影响 147
6.7.4 级配分布的影响 148
6.8 小结 149
第7章 纤维引入的粒子型复合材料等效性能预测模型 150
7.1 引言 150
7.2 纤维增强粒子型复合材料的细观力学模型 150
7.3 理论预测结果验证 152
7.4 弹性模量预测结果与分析 154
7.4.1 纤维形状的影响 154
7.4.2 纤维种类的影响 156
7.4.3 纤维方向的影响 157
7.4.4 纤维和粒子体积分数的影响 161
7.5 小结 161
第8章 考虑孔隙影响的五相复合材料等效性能预测模型 163
8.1 引言 163
8.2 五相粒子型复合材料细观力学模型 163
8.3 理论预测结果验证 164
8.4 弹性模量预测结果与分析 165
8.4.1 孔隙体积分数的影响 165
8.4.2 孔隙长径比的影响 165
8.4.3 粒子型复合材料饱和度的影响 167
8.5 小结 168
第9章 复杂细观结构的粒子型复合材料强度理论 169
9.1 引言 169
9.2 一阶体积平均应力模型 169
9.2.1 粒子、基体和整体相间一阶体积平均应力-应变关系 170
9.2.2 基于最大主应力、最大主应变准则确定材料有效强度 170
9.3 二阶平均应力模型 171
9.3.1 二阶平均应力、应变张量 171
9.3.2 宏-微观应变能密度等效 172
9.3.3 von Mises准则确定粒子型复合材料有效强度 173
9.4 模型框架验证 174
9.4.1 铜基石墨烯粒子复合材料屈服强度验证 174
9.4.2 铝基碳化硅粒子复合材料屈服强度验证 175
9.4.3 粒子型复合材料抗拉、抗压强度验证 177
9.5 模型参数讨论 179
9.5.1 强度准则的影响 180
9.5.2 粒子形状的影响 180
9.6 小结 185
附录A 任意形状粒子去极化张量推导细节 186
附录B 复杂非椭球粒子形状的拓扑构造与参数表征 193
参考文献 201