损伤、断裂与微纳米力学进展——损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集"
由中国力学学会主办、清华大学承办的“损伤、断裂与微纳米力学学术研讨会”于2009年8月在北京召开。作为该研讨会的论文集，本书共收集了与会代表的54篇论文，内容不仅涉及损伤力学、断裂力学和微纳米力学在理论、实验和计算方面最新的重要研究进展（例如金属、压电和铁电材料、形状记忆合金、格栅和点阵材料、新型复合材料、生物材料、软物质等的损伤和断裂机理及其理论分析和实验表征，异质材料的界面断裂力学，微纳米尺度的接触、粘附、微结构演化与表面效应，非均质材料细观力学，生物与仿生力学，微电子器件与系统的可靠性分析，微纳米压痕、云纹干涉法等力学测试技术，内聚力有限元、多尺度等计算力学方法），而且包括相关成果在一些工程领域的重要应用研究（例如工程结构疲劳寿命预估新方法、飞机构件的残余变形测量、微机械陀螺仪的可靠性、轴承材料的滚动接触失效）。这些论文体现了损伤、断裂与微纳米力学的发展新趋势，也反映出相关成果在诸多现代工业领域的日益广泛的应用。
本书可供从事固体力学、生物力学、材料科学、机械工程及相关领域研究的科研人员及高等院校有关专业师生参考。
材料和结构的损伤、断裂和微纳米力学行为属于固体力学研究方面具有挑战性的科学问题。近些年来，上述领域的力学研究取得了多方面的重要进展，既深化了对基本力学理论的认识，又发展了各具特色的实验测试技术和理论分析方法，用以解决航空航天、土木、水利、机械、交通、化工、微电子、能源、环境保护、地质灾害等诸多领域遇到的相关技术问题。与此同时，现代科技的发展对材料和结构的安全性和可靠性等提出了越来越高的要求，损伤、断裂和微纳米力学面临着大量新的挑战性科学难题。此外，损伤、断裂和微纳米力学的多学科交叉研究趋势日益鲜明，与材料科学、物理、化学、生物等学科的融合比以往更加紧密，这不仅推动着该领域在实验、理论和计算手段上的革新，也展现出相关研究成果在不同领域越来越广泛的应用。
余寿文教授是著名的力学家和工程教育家，他长期在损伤力学、断裂力学、细观力学、微尺度力学、智能材料力学等领域从事研究与教学工作，在国内外学术界具有重要影响。他在清华大学工作近五十年的时间里，不断开拓，一直活跃在科研和教学的第一线，不仅取得了一系列有重要学术价值的科研成果，也培养了一大批优秀的本科生、研究生和博士后。余寿文教授曾担任《固体力学学报》和《Acta Mechanica Solida Sinica》主编，《International Journal of Damage Mechanics》等国际期刊的顾问编委和编委，中国力学学会副理事长，国际断裂大会副主席、执委、终身荣誉会员等学术职务，对我国力学学科的发展起到了重要作用。此外，他还曾担任清华大学工程力学系主任，清华大学教务长、研究生院院长和副校长，现兼任中国工程教育研究会副理事长，中国工程院教育委员会委员，全国工程专业认证专家委员会常务副主任，国际工程教育联盟副主席等职务，为我国的工程教育、清华大学的本科和研究生教育的发展等做出了重要贡献。
在余寿文教授70寿辰之际，我们拟于2009年8月在北京组织召开“损伤、断裂与微纳米力学学术研讨会”，该会议由中国力学学会主办、清华大学承办。在本次会议上，与会代表将交流和讨论损伤、断裂与微纳米力学的最新研究成果和前沿性科学问题，并对余寿文教授科研和治学的理念与方法进行深入研讨，以启迪后学，推进相关领域科学研究的 发展。
本论文集收集了与会代表的54篇论文。内容不仅涉及损伤力学、断裂力学和微纳米力学在理论、实验和计算方面最新的重要研究进展（例如金属、压电和铁电材料、形状记忆合金、格栅和点阵材料、新型复合材料、生物材料、软物质等的损伤和断裂机理及其理论分析和实验表征，异质材料的界面断裂力学，微纳米尺度的接触、粘附、微结构演化与表面效应，非均质材料细观力学，生物与仿生力学，微电子器件与系统的可靠性分析，微纳米压痕、云纹干涉法等力学测试技术，内聚力有限元、多尺度等计算力学新方法），而且包括相关成果在一些工程领域的重要应用研究（例如工程结构疲劳寿命预估新方法、飞机构件的残余变形测量、微机械陀螺仪的可靠性、轴承材料的滚动接触失效）。这些论文体现了损伤、断裂与微纳米力学的新发展，也反映出相关成果在诸多现代工业领域日益广泛的应用。经清华大学出版社和Acta Mechanica Solida Sinica编辑部共同许可，本论文集的部分英文论文将在匿名评审和修改后另外刊登在Acta Mechanica Solida Sinica，特此一并说明。
作为本文集的编者和研讨会的组织者，我们衷心感谢所有作者和与会代表，是他们精心撰写的高水平论文和对本次研讨会的积极参与，保证了本文集的质量和研讨会的成功。除三位主编之外，清华大学航天航空学院曲传咏博士、赵红平博士以及研究生潘夏辉、邵玥、张立元等参与了论文的编辑工作，在此表示谢意；感谢国家自然科学基金委员会的资助；感谢清华大学出版社对本文集出版所给予的大力支持。限于时间和经验的不足，本文集存在的疏漏之处敬请专家和读者不吝指正。
衷心祝贺余寿文教授70寿辰生日快乐，并祝他和他的家人身体健康！
杨卫 冯西桥 秦庆华
2009年4月
中 文 论 文
谐振载荷作用下工程结构振动疲劳寿命预估的损伤力学——有限元法
张淼 邹希 孟庆春 胡伟平 张行（3）
考虑时间效应的软材料粘接界面力学模型与实验表征
王娟 亢一澜 秦庆华 李晓奇 肖霞（12）
静电驱动压电检测微机械陀螺仪的力学分析 孙博华 蒋玉燕（20）
微尺度变形不均匀对金属力学行为的影响 张克实 蔚夺魁（28）
薄膜/基体的热失配致界面层裂研究 张东波 魏悦广（39）
基于通用有限元软件的声子晶体能带结构计算方法 汪越胜 李建宝 张传增（46）
刚性压头与压电材料的粘附接触 陈伟球（58）
超弹性NiTi合金压痕过程分析 康国政 严文裔 高庆（66）
铁电单晶的电致裂纹扩展 方岱宁 蒋叶剑 张一慧 刘彬（73）
多晶金属材料蠕变损伤的细观数值研究 于涛 施惠基（82）
飞机座舱盖联接件残余变形的云纹干涉法研究
史航 朱建国 谢惠民 戴福隆（93）
不连续温度场问题的间断Galerkin方法 刘应华 刘冬欢 郑小平（98）
超级分形纤维的生长模式和拓扑演化 殷雅俊 杨帆 张彤（111）
功能梯度材料断裂力学的若干进展 姚学锋 许蔚（118）
Cu/Ta纳米多层薄膜中的尺度效应 薛琨 牛莉莎 张广平（138）
[001]取向Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3铁电单晶电致疲劳裂纹扩展的原位观察
方菲 杨卫 张方成 卿海（145）
如何在原子模拟中合理地计算应力 刘彬（152）
两种拉伸主导型平面格栅结构的裂尖塑性区 贺良鸿 邱信明 张雄（159）
塑性变形对压痕实验确定聚合物粘弹性特性的影响 曹艳平（166）
功能梯度材料过渡层中反平面裂纹的高阶尖端场
戴耀 董耀国 孙琦 燕秀发（169）
边界元法在分析多裂纹热压电材料中的应用 秦庆华（176）
纳米材料手性形貌形成的表面应力机制 王建山 冯西桥 秦庆华（192）
表面弹性对裂纹尖端场的影响 王刚锋 傅孝龙（197）
基于考虑横向剪切正交壳模型的细胞微管力学
古斌 Yiu-Wing Mai Chong-Qin Ru（203）
泊松比对赫兹压痕试验中断裂标度律的影响 刘静 王旭跃（209）
旧砼路面上沥青加铺层疲劳开裂的损伤力学分析 周志刚（215）
微纳米材料表面效应的有限元模拟 任启鸿 单思聪 杨皓 赵红平（222）
竹材的断裂特性研究 徐曼琼 赵红平 黄虎 张 瑾（228）
多层陶瓷电容器残余热应力的三维模型
江五贵 冯西桥 南策文（233）
多场耦合载荷作用下骨植入手术后的重建行为模拟 曲传咏 余寿文（240）
范德华力作用下粘弹性薄膜表面失稳的三维理论分析 黄世清 黄 银（246）
表面吸附引起微梁的静态弯曲和共振频移 张吉桥 余寿文 冯西桥（252）
张拉整体结构的蒙特卡罗找形方法 李悦 冯西桥（260）
功能梯度材料微梁表面上的微液滴定向运动 郑修鹏 赵红平 冯西桥（266）
含表面缺陷轴承钢的滚动接触疲劳损伤研究
邝临源 赵红平 施惠基 冯西桥（272）
牛角外壳力学性能的实验研究 李炳蔚 赵红平 冯西桥（279）
由质量扩散引起的双涂层纤维的表面失稳 李博 徐光魁 冯西桥（285）
细胞粘附的有限元模拟 申文 冯西桥（291）
英 文 论 文
A unified approach for the evaluation of effective properties of particulate composites
Xianghe Peng Ning Hu Hengwei Zheng（299）
Dynamic characteristics of axisymmetrical annular corrugated shell piezoelectric transducers
Limei Xu Feng Yang Hualong Du Hongping Hu（309）
Xuedong Chen Yuantai Hu（309）
Discrete dislocation dynamic modeling of microscopic stress field around an
isolated micro-particle in an infinite single crystal
Minsheng Huang Zhenhuan Li Lili Hu（324）
Thermal fracture of a functionally graded plate with parallel surface cracks
Yuezhong Feng Zhi-He Jin（343）
Non-local modeling on macroscopic domain patterns in phase transformation of NiTi tubes
Yongjun He Qingping Sun（357）
Stress hysteresis and domain evolution in thermoelastic tension strips
Liang Dong Qingping Sun（370）
Analysis of a crack in a functionally graded strip with a power form shear modulus
Jinju Ma Zheng Zhong Chuanzeng Zhang（381）
3D exact modeling analysis of geometric and mechanical properties of woven composites
Zhangjian Wu（392）
Peeling-off phenomenon in FRP strengthened concrete beams due to thermal residual stress
Qianjun Xu Shichang Duan（402）
A thermodynamic variational approach on the climb force on an edge dislocation
Yunxin Gao A.C.F. Cocks（412）
A continuum void nucleation model for an Al-Mg alloy sheet based on measured
particle distribution
C.J. Butcher Z.T. Chen（425）
Morphology transition of a liquid bridge confined between two parallel plates
Jian-Lin Liu Gang-Feng Wang Xi-Qiao Feng（435）
Micromechanics of rough surface adhesion: A homogenized projection method
Qunyang Li Kyung-Suk Kim（447）
Cohesive zone finite element-based modeling of hydraulic fractures
Zuorong Chen A. P. Bunger Xi Zhang Robert G. Jeffrey（467）
Effects of loading rate on the damage of dental multilayers
Xinrui Niu Yong Yang Wole Soboyejo（479）
Effect of surface energy on the dislocation-half-space interaction and the implications
in thin films on substrates
Gan-Yun Huang Bob Svendsen Zhi-Xing Lu（494）
余寿文教授简介 （503）
IV
损伤、断裂与微纳米力学进展
V
谐振载荷作用下工程结构振动疲劳寿命预估的损伤力学——有限元法
