题目：颗粒材料多尺度计算力学的若干问题
报告人：李锡夔 教授 （大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室）
时间：2013年 12月9日（星期一）上午10:00
地点：交通大楼604会议室

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李锡夔教授简介：

    大连理工大学运载工程与力学学部教授，博士生导师，学术委员会委员。师从英国皇家学会会员OC Zienkiewicz 教授，获英国威尔士大学博士学位。中国力学学会第六、七、八届理事。中国力学学会固体力学专业委员会主任(2003-2007),副主任(1999-2003,2007-2011)。国家自然科学基金委专家评审组成员(1996-2001)、组长(2000-2001)。澳大利亚科学委员会聘任Newcastle 大学International Fellow (ARCIF)。"Int. J. for Numerical Methods in Engineering" 编委；"Int. J. of Damage Mechanics" 编委；"Int. J. of Damage Mechanics" 专辑“Damage Mechanics in China”(Vol.19, No.7,No.8, 2010)客座主编。国际华人计算力学协会执行委员(2007-2015)。中国力学学会颗粒材料计算力学专业组组长(2013-2016)。第七届离散元法国际会议(2016,8; 大连)主席。

    研究领域包括：计算力学，多孔多相介质力学，颗粒材料力学，多尺度分析方法，耦合问题中的非线性有限元方法，饱和与非饱和土力学，非线性计算固体力学及应变局部化问题数值方法，高分子材料成型充填过程数值模拟等。在国内外发表二百余篇学术论文，在国际学术期刊发表论文七十余篇。

    主持完成和正执行国家 973 研究项目课题一项，国家自然科学研究重点研究基金项目一项和面上研究基金项目九项，国际合作研究基金项目三项，欧共体国际科学合作署资助欧中合作研究项目一项。

获国家教育部科学技术进步奖二等奖，中国高校自然科学二等奖，国家教育部自然科学奖二等奖，国家教育部自然科学奖一等奖。亚太计算力学协会授予“APACM Award for Senior Scientists”。被授予大连市第一届优秀专家称号，辽宁省优秀科技工作者称号。享受国务院政府特殊津贴。

报告摘要

    论证颗粒材料结构在细-宏观尺度分析中采用离散颗粒集合体-非经典连续体模型和计算多尺度途径。提出和讨论适合于颗粒材料特性的两个一致性(concurrent)计算多尺度方法：计算均匀化方法和连接尺度方法。提出非经典连续体细宏观模型的广义Hill 定理，以指定下传规则(downscaling rule)。表征元微结构演变与响应的上传(upscaling)获得宏观局部响应量和导出了基于细观信息并计及微结构演变的宏观Cosserat 连续体和高阶Cosserat 连续体的非线性率本构关系。为实现在二阶计算均匀化框架下的有限元-离散元全局-局部嵌套算法, 发展了基于Hu-Washizu 变分原理的梯度Cosserat 连续体混合元过程，构造了相应的通过分片试验的混合元。数值例题结果显示了梯度Cosserat 连续体在捕捉尺寸效应和揭示其离散颗粒集合体微结构机理方面的能力；以及显示了所发展有限元-离散元全局-局部嵌套算法模拟宏观应变软化和局部化现象的能力，而无需指定宏观唯象本构模型和材料破坏模型，同时揭示了颗粒材料结构宏观破坏的微结构机理，即颗粒间可观的“滑移屈服”发展和随之而发生的颗粒间接触丧失。

    材料宏观破坏的萌发具有局部特征，在介观尺度发展了可描述典型微结构的 Voronoi cell 模型和Cosserat 连续体元本构模型。表征和导出了基于介观信息的宏观塑性和各向异性损伤内状态变量。论证了颗粒材料Cosserat 连续体的内在各向异性。揭示了颗粒材料Cosserat连续体宏观塑性和各向损伤的细观机理。从细观微结构演变论证和讨论了颗粒材料宏观弹性损伤的各向异性和损伤-愈合效应。

    非饱和颗粒材料的细观离散颗粒集合体模型中依赖于直接相邻颗粒间液桥构形的颗粒间液桥力是非饱和宏观多孔连续体中吸力效应的主要机理所在。颗粒间液桥吸力及其变化和失效对含液颗粒间粘聚力因而颗粒材料宏观刚度和剪切强度的提高或降低具有十分重要的效应。要特别注意到低、中等饱和度情况下非饱和颗粒材料中同时存在颗粒间液桥效应和因液桥存在的孔隙水非连续局部流动两个重要特征。它也将是建立基于低、中饱和度下非饱和颗粒材料水力-力学耦合作用机理的细观模型出发点。