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細(xì)觀塑性力學(xué) (mesoplasticity) 是研究材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)載荷的響應(yīng)、演化和失效機(jī)理，以及細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)材料宏觀性能的影響的一門(mén)新興學(xué)科，是材料科學(xué)與固體力學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。

20世紀(jì)70年代以來(lái)，材料工藝及制造技術(shù)突飛猛進(jìn)。材料設(shè)計(jì)、加工及精密制造技術(shù)已成為一個(gè)定量及嚴(yán)密的學(xué)科，其中發(fā)展最為關(guān)鍵的一環(huán)就是對(duì)工程材料的力學(xué)性能的認(rèn)識(shí)不斷提高。工程材料的加工是通過(guò)塑性變形（如壓力加工和精密切削）進(jìn)行的。人們研究塑性變形的途徑可分為兩大類(lèi)：

一類(lèi)是，以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)的唯象理論，強(qiáng)調(diào)解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)表達(dá)和邊界解，被稱(chēng)為宏觀塑性力學(xué)；

另一類(lèi)是，以物理學(xué)為基礎(chǔ)的微觀理論，研究材料真實(shí)塑性變形的微觀機(jī)理與力學(xué)性能（如屈服強(qiáng)度、硬度）之間的相互聯(lián)系，被稱(chēng)為微觀塑性力學(xué)。

多年來(lái)它們?cè)诟髯灶I(lǐng)域內(nèi)發(fā)展。

固體塑性變形可以從尺寸量級(jí)上分類(lèi)（見(jiàn)下表），德魯克 (D．C．Drucker) 對(duì)這方面做了討論。表中列出了不同尺寸量級(jí)的研究對(duì)象以及相應(yīng)的學(xué)科。從表中可以看出，不同學(xué)科所關(guān)心的研究對(duì)象的尺度相差很大，互不相容，但大體可以分為微觀和細(xì)觀以及宏觀兩個(gè)尺寸范圍。

固體塑性變形的分類(lèi)

傳統(tǒng)計(jì)算力學(xué)以“連續(xù)介質(zhì)”假設(shè)為基礎(chǔ)，用唯象理論的方法研究并建立了各類(lèi)材料的本構(gòu)關(guān)系，由此導(dǎo)出了固體力學(xué)各類(lèi)問(wèn)題的基本方程，建立了相應(yīng)的解析和數(shù)值解法。然而，唯象理論在大應(yīng)變、高應(yīng)變速率、非比率加載、率相關(guān)、溫度敏感以及晶界效應(yīng)等問(wèn)題前遇到了難于逾越的障礙。大量事實(shí)表明，材料的力學(xué)性質(zhì)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)是敏感的。

微觀塑性力學(xué)基礎(chǔ)建立于位錯(cuò)理論，通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶格其他缺陷來(lái)解釋材料的基本性能。由于研究的對(duì)象是位錯(cuò)及晶體缺陷，只能通過(guò)電子顯微鏡來(lái)觀察，觀察范圍非常細(xì)小且研制費(fèi)時(shí)，不適于作為工業(yè)生產(chǎn)上質(zhì)量控制的評(píng)定指標(biāo)。金屬材料在加工過(guò)程中會(huì)形成品粒的擇優(yōu)取向（即織構(gòu)），它與板材的塑性各向異性有密切關(guān)系。隨著X射線衍射技術(shù)、晶粒取向分布函數(shù) (ODF) 分析理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)多晶體金屬板材的微觀結(jié)構(gòu)有了清晰的認(rèn)識(shí)。于是，研究微觀結(jié)構(gòu)與宏觀塑性加工性能的關(guān)系便成了當(dāng)前國(guó)際上的新課題。

傳統(tǒng)的研究都局限于原有的領(lǐng)域：金屬物理工作者在研究微觀結(jié)構(gòu)，而不關(guān)心材料的宏觀性能；力學(xué)工作者在研究本構(gòu)關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定宏觀性能參數(shù)，卻不知道這些參數(shù)的由來(lái)；從事加工的人在實(shí)踐中摸索加工條件，只希望能生產(chǎn)出設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。而細(xì)觀塑性力學(xué)則對(duì)于為什么會(huì)有塑性各向異性，怎樣控制它們，什么樣的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致何種加工性能，如何使實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)成為預(yù)知等問(wèn)題做出了回答。它旨在建立微觀與宏觀相聯(lián)系的橋梁，揭示其內(nèi)在規(guī)律，使人們對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀塑性及加工性能不但知其然，而且知其所以然。

將連續(xù)體力學(xué)的理論方法應(yīng)用到不同尺寸量級(jí)的塑性性質(zhì)的研究中，是細(xì)觀塑性力學(xué)的主要方法。例如，在位錯(cuò)量級(jí)，位于位錯(cuò)核以外的晶格可以看作是彈性連續(xù)體，而位錯(cuò)則被認(rèn)為是彈性體內(nèi)的線缺陷。在連續(xù)滑移的前提下，位錯(cuò)不再是離散的現(xiàn)象，即被看作是連續(xù)變形。在滑移帶以外，晶格仍然被認(rèn)為是連續(xù)體。上述過(guò)程是單晶體塑性力學(xué)與本構(gòu)關(guān)系相結(jié)合的體現(xiàn)。對(duì)于再大些的尺寸量級(jí)，如亞晶結(jié)構(gòu)、多晶聚合體，也可以采用上面的研究方法。

細(xì)觀塑性力學(xué)的分析方法可以歸結(jié)為以下3個(gè)步驟：

選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)某叽绶秶怪軌蚨康孛枋霰谎芯康默F(xiàn)象；

重點(diǎn)考慮基本微觀結(jié)構(gòu)，而將基底材料視作連續(xù)體；

利用比所選尺寸量級(jí)小一個(gè)量級(jí)的本構(gòu)關(guān)系作為基底連續(xù)體。

細(xì)觀塑性研究的另一個(gè)重要方面是如何作尺寸量級(jí)之間的轉(zhuǎn)換。從較小量級(jí)向較大量級(jí)的轉(zhuǎn)換可用平均法，即取一個(gè)體積，在其中有足夠多數(shù)量的微觀結(jié)構(gòu)單元重復(fù)出現(xiàn)，對(duì)其作體平均。這一過(guò)程稱(chēng)為均勻化。目前已發(fā)展了許多均勻化的方法和算法，如自適應(yīng)方法和統(tǒng)計(jì)集合法。另一方面是從較大量級(jí)向較小量級(jí)的轉(zhuǎn)換，即非均勻化，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。在不同尺寸量級(jí)研究數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換及連接，使細(xì)觀塑性力學(xué)作為一般科學(xué)規(guī)律而更具完整性。

細(xì)觀力學(xué)包括實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算這三個(gè)緊密聯(lián)系的方面。實(shí)驗(yàn)提供了細(xì)觀力學(xué)的物理依據(jù)，理論研究提供了物理規(guī)律的抽象模型和基本理論，計(jì)算分析則是一種有效的仿真和實(shí)驗(yàn)手段。