Numerical Modeling in Damage Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Saanouni, Khemais (EDT)

出品人:

页数:321

译者:

出版时间:

价格:1896.80元

装帧:HRD

isbn号码:9781903996195

丛书系列:

图书标签:

• Damage Mechanics
• Numerical Methods
• Computational Mechanics
• Fracture Mechanics
• Finite Element Method
• Material Modeling
• Solid Mechanics
• Engineering Mechanics
• Structural Analysis
• Modeling

好的，这是一份关于一本名为《Numerical Modeling in Damage Mechanics》的图书的详细简介，但这份简介将专注于该书未涵盖的主题，同时保持其作为专业技术书籍的严谨性和深度。 --- 《计算损伤力学中的高级数值方法与应用》：前沿探讨与跨界展望 本书旨在于拓宽计算损伤力学研究的边界，深入探讨那些通常被主流教科书忽略或仅作初步提及的高级、跨学科以及新兴数值建模范式。它并非对既有损伤力学基础理论的复述，而是旨在挑战现有计算框架的局限性，面向未来复杂材料行为的精确模拟。 第一部分：非常规本构模型与多尺度集成方法 本卷的首要关注点在于突破传统基于连续介质损伤力学（Continuum Damage Mechanics, CDM）的框架，特别是当材料行为涉及显著的微观结构演化、速率依赖性或热力耦合效应时。 1. 细观损伤动力学与随机性： 本书将详尽分析超越均质化假设的细观（Micro-scale）损伤建模。这包括但不限于： 基于晶格模型的损伤演化： 侧重于使用离散元法（DEM）或相场法（Phase Field）模拟晶体材料、陶瓷或复合材料中裂纹的萌生、扩展与分支现象。重点讨论如何将能量驱动的相场梯度项与微观缺陷的密度演化耦合。 随机介质与不确定性量化（UQ）： 详细阐述如何将蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）、概率加权函数（PWF）或随机有限元方法（S-FEM）应用于材料参数的随机性，特别是当损伤起始点、强度或微裂纹网络呈现高度不确定性时，如何进行可靠性分析，而非单纯的确定性模拟。 非局部损伤模型的高级实现： 探讨如何设计和实现具有高阶导数的非局部积分方程，以有效消除有限元离散化带来的网格依赖性问题，特别是在处理剪切带或应变集中区时。 2. 复杂热-机-化耦合的动态模拟： 本书摒弃了仅考虑机械载荷的简化模型，转向热、湿、化学作用与机械行为的强耦合系统。 高温蠕变与损伤的本构框架： 深入研究如何将热激活的微观过程（如位错运动、扩散）与宏观损伤变量（如内聚力模型中的粘结强度退化）进行能量平衡耦合。重点分析有限元求解器中时间步长的稳定性控制，特别是在快速加热或冷却过程中的热应力松弛。 电化学/化学诱导的疲劳与损伤： 针对电池材料、腐蚀环境下的结构件，探讨如何将电化学势、离子扩散方程与损伤演化方程进行双向或三向耦合。例如，如何数值模拟锂枝晶生长或氢致脆化对结构完整性的影响。 第二部分：高级数值算法与计算效率优化 损伤力学的数值求解，尤其是在涉及大变形、强非线性和接触问题时，对计算资源提出了极高的要求。本部分聚焦于优化求解器性能的关键技术。 1. 隐式与显式方法的智能切换： 本书将对比和分析针对不同损伤阶段的最佳时间积分策略。 大变形与接触的稳定隐式求解： 详细介绍如何使用受限牛顿法（Constrained Newton Methods）或修正的线搜索算法来处理损伤模型中固有的非光滑性（如弹塑性或损伤阈值的突变），以及如何优化大规模非线性方程组的迭代收敛性。 高频动态冲击的显式求解优化： 探讨在极短时间尺度内，如何通过更精细的单元选择（如三角形或四面体单元的局部重构）以及并行化技术（如域分解法或GPU加速）来提高显式动态模拟的效率和精度。 2. 几何精确性与网格适应性策略（Adaptive Meshing）： 传统的单元细化不足以捕捉快速扩展的裂纹。 扩展有限元法（XFEM）的最新进展： 重点讨论XFEM在处理复杂、无追踪裂纹扩展中的优势，并提出如何将XFEM与相场模型进行耦合（XFEM-Phase Field Hybrid Approach），以在保持局部精度的同时，避免对初始裂纹位置的依赖性。 后处理与误差估计： 介绍基于残差或能量密度的局部误差估计器，用于指导四面体或六面体网格的自动细化和粗化（h-refinement），确保在损伤集中区域的解的收敛性，而不必对整个模型进行不必要的细化。 第三部分：跨尺度耦合与新兴计算平台 本部分着眼于将损伤模拟从单一尺度提升到跨尺度的集成平台，以及如何利用现代高性能计算架构。 1. 宏观-细观模型的映射与迭代： 探讨如何建立一个系统化的框架，用以连接宏观（工程尺度）的有限元模型与细观（材料尺度）的分子动力学（MD）或晶体塑性模型。 数据驱动的本构关系学习： 介绍如何利用机器学习（ML）技术，从大量的MD模拟数据中提取出准确的、依赖于应变率和温度的宏观损伤演化规律，并将其作为传统CDM模型的输入参数或修正项。 孔隙与微裂纹网络的拓扑分析： 利用拓扑数据分析（TDA）等现代数学工具，对数值模拟产生的损伤网络进行量化描述，并将其反馈至宏观模型，以预测渗透性或结构各向异性。 2. GPU加速与实时仿真： 针对需要进行大量参数扫描或实时监测的应用场景，本书将探讨面向特定损伤模型的GPU优化策略。 CUDA/OpenCL实现的高级积分点运算： 阐述如何重构损伤力学中的积分循环，使其高度并行化，特别是相场梯度项和非局部积分的计算，以充分利用图形处理器（GPU）的并行处理能力。 并行化相场方程的稳定求解： 讨论在GPU环境中求解高阶偏微分方程（如相场方程）时，如何有效管理全局信息交换与局部计算的平衡，以实现比传统CPU集群更快的模拟速度。 总结： 本书为那些已经熟悉经典损伤力学框架的研究人员、高级工程师和博士生设计，它提供了一条通往解决当前计算挑战的“捷径”。它强调的是如何用更精细、更快速、更具物理准确性的数值方法来处理复杂的损伤物理，而非重复介绍经典的柯西应力或内聚力模型的基本推导。内容深度集中于算法的创新、物理耦合的复杂性以及计算效率的极限突破。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆