三、坚持创新,硕果累累——在非均匀材料的损伤演化和灾变破坏领域的创造性工作

非均匀固体材料的损伤演化和灾变破坏,是力学、非线性科学、材料科学和物理学等多个学科的跨世纪难题之一,同时,它又与材料失效与结构安全性的评估和灾害预测等重要的工程科学问题紧密相关。白以龙和他的合作者们结合力学、统计物理学及非线性科学,发展了用于观测损伤演化过程的实验技术,建立了跨尺度封闭的统计细观损伤力学理论框架,揭示了灾变破坏过程的重要普适性特征,为非均匀脆性材料的灾变预测提供了新的线索。

白以龙和他的合作者们针对在热激波作用下材料中发生的层裂现象,建立了亚微秒应力脉冲技术和多应力脉冲技术,得到了微损伤成核和扩展的规律,揭示了控制材料层裂过程的两个独立的无量纲Deborah数:

这个基于细观动力学规律的随时间演化的微损伤数密度的表示式,起着联系细观规律和宏观性质的非平衡统计分布函数的作用。基于这个独创的跨尺度的统计细观损伤力学理论,他们进一步得到了作为破坏前兆的损伤局部化判据,揭示了从微损伤累积向突发破坏转变的机理。统计细观损伤力学理论被国内外力学、材料科学等学科的研究者应用于相关领域,如断裂纹疲劳、高聚物中的银纹等。一些研究者在引文中将统计细观损伤力学称为“白模型”,“白理论”等,该项研究发展的处理非线性、多尺度问题的理论、数值和实验方法推动了细观力学和多尺度科学等学科的发展。

白以龙和他的合作者针对非均匀脆性介质的灾变破坏,提出了刻画灾变破坏过程特点的演化诱致灾变、样本个性、跨尺度敏感性等概念,揭示了损伤局部化、临界敏感性、临界奇异性等共性前兆,为灾变破坏的预测提供了新的线索。他们所提出的灾变破坏的前兆特征,引起国内外同行和跨行专家的极大关注,先后被发表在力学、物理学、材料学、地震学等约20多种刊物的一批论文所引用,包括Physical Revies LettersJournal of Applied Physics等著名国际刊物。亚太经合组织地震模拟合作计划也认为白以龙的工作为地震预报提供了新的思路、新的途径,他们认为“有可能从微损伤的演化中预测宏观破坏”。

白以龙关于统计细观损伤力学的研究成果于2002年获得北京市自然科学奖二等奖。正如2007年美国John Rinehart奖(该奖在美国设立,是为表彰动态行为领域的杰出成果和创造性工作的国际奖项)在授予白以龙时所写下的评价:“在剪切带形成和材料损伤领域做出了开创性的贡献,对中国的材料动态行为领域起着引领作用。”

——文字内容节选自《20世纪中国知名科学家学术成就概览》力学卷。

 
创建时间:2024-04-28 15:36
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