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科技新书《最小耗能原理及其应用》【增订版】介绍

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发表于 2012-7-9 15:08:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
科技新书《最小耗能原理及其应用》【增订版】介绍

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 楼主| 发表于 2012-7-9 21:55:32 | 显示全部楼层
《最小耗能原理及其应用》【增订版】已于2012年6月出版,详细的内容介绍由于网站原因无法及时上网,敬请谅解。我们将陆续将有关内容上网公布。作者为感谢有关同仁的帮助,写了以下的话:
   为了对本书参考文献【12】——【41】的诸位作者以及在2012年5月又检索到的一些相关论文的作者们,在“最小耗能原理及其应用”方面所做出的贡献表示感谢,拟对上述文献的署名作者赠书一册,他们是:
1、苏州大学电子信息学院 郭辉萍;
2、北京目标与环境电磁散射辐射国防科技重点实验室刘学观;
3、中国矿业 大学北京岩石砼破坏力学重点实验室、岩石力学及分形研究所左建平、周宏伟;
4、四川大学谢和平;
5、河海大学岩土研究所杨松林、徐卫亚;
6、西安建筑科技大学土木工程学院胡伟、刘增荣;
7、湖南大学土木工程学院蔡勇、施楚贤;
8、中南大学土木工程学院丁兴发、余志武;
9、浙江大学岩土工程研究所邱战洪、张我华、陈云敏;
10、中国铁道科学研究院金属及化学研究所史建平、林吉忠;
11、武汉大学土木建筑工程学院高玮;
12、武汉建工(集团)有限公司汪磊;
13、武汉长江岩土工程有限公司杨大勇;
14四川大学建筑与环境学院秦世伦;
15西华大学土木与建筑工程学院田云德;
16、哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所梁军、王宝来;
17、徐州空军学院顾红军、郭胜鹏;
18、浙江大学建筑设计院、徐晓红;
19、浙江大学空间结构研究中心高博青;
20、三峡电力职业学院及武汉理工大学理学院陈剑红;
21、河海大学水利水电工程学院及南昌工程学院水利系彭应文;
22、石河子大学水利建筑工程学院何明胜;
23清华大学水利水电工程学院及水沙科学与水利水电工程国家重点实验室张楚汉、秦川;
24深圳中科华核电研究院工改中心艾华宁、路广遥;
25、铁道部第二勘测设计院蒋忠信;
26、太原理工大学张晨;
27西北农林科技大学田永江;
28、鞍山科技大学杜贵军;
29、大连理工大学王兆忠;
30、长安大学建工学院王秉纲、梁军林;
31、青海大学王宁峰;
32、华南理工大学李元元、郭亮;
33、解放军后勤工程学院郑颖人、高红。
以上作者若需本书可发电子邮件至 lcl1947@hotmail.com
索取,将赠阅本书一册(邮费自付)。
为方便对“最小耗能原理及其应用”感兴趣的读者能及时看到有关这一课题的最新进展,拟对中国科学院有关院所及985和211高校的图书馆各赠送本书5册。以上单位图书馆若需本书可发电子邮件至          lcl1947@hotmail.com索取(邮费自付)。
凡需购买本书的读者,均可发电子邮件至lcl1947@hotmail.com,都按本书定价五折优惠(邮费自付)。
           本书作者  周筑宝 唐松花
                 2012年7月9日
 楼主| 发表于 2012-7-10 17:18:03 | 显示全部楼层

  由于此网站容量限制,《最小耗能原理及其应用》【增订版】 “内容简介”、中国工程院曾庆元院士为本书所作之“序”、“前言”、“目录”和“第1章 绪论” 的扫描件无法贴到此网。敬请有关读者到“百度 贴吧”上查阅。网址为http://tieba.baidu.com/f?kw=%C1%A6%D1%A7&fr=ala0       敬请谅解。
发表于 2012-7-10 22:01:53 | 显示全部楼层
从事土木工程的,这本书值得看一下。
 楼主| 发表于 2012-7-13 13:24:47 | 显示全部楼层
科技新书《最小耗能原理及其应用》【增订版】之内容介绍
内容简介
    本书是对2001年由科学出版社出版的《最小耗能原理及其应用》在进一步完善、充实
和提高的基础上写出的增订本。主要内容有:
    1.对新最小熵产生原理(即最小耗能原理)作出了更为严谨的证明,并阐明了它在科
学上的价值和意义是:现有的由诺贝尔奖获得者Prigogine教授确立的最小熵产生原理(即
最小能耗率原理)只适用于平衡态附近线性区的稳定态,不具有普适性。新原理则因适用于
任何非线性非平衡态热力学过程的任意瞬时,从而具有了普遍意义。它将使已广泛应用于各
学科领域的能量原理更趋完善。因此有评审者认为,这一工作“意义将十分巨大,新原理可
能处于与热力学第一、第二定律同样重要的地位,其应用也要比Prigogine的最小熵产生原
理广泛得多”。
    2.以阐明基本理论及应用举例的方式,介绍了新原理在传热学、电路计算以及在建立
各种不同材料的强度、断裂、损伤准则,各种材料的本构关系和在分析力学、弹性力学、塑
性力学、粘弹性力学、河流动力学、河床演变学等方面的应用问题,并对其有可能在设计和
制造各种优质新材料以及在其他一些相关学科领域内的应用前景作了展望。2001年出版的
《最小耗能原理及其应用>,由于为解决与耗能现象有关的各类型问题,提供了一种全新的思
路和方法,因此受到不少专家和学者的关注。其中既有肯定和赞扬,但也有一些不同意见和
质疑。前者多出现在一些公开发表的论文中,而后者却主要来自未被公开的审稿意见或评议
意见。为改变这种“信息不对称”状况,本书特将一些有代表性的不同意见所提出的若干问
题,全部全文收入,并对其作出必要的回应。为了能给“究竟如何才能应用新原理来解决所
研究的具体问题”而苦苦思索的读者提供一些启示,本书还将已检索到的部分专家、学者们
应用新原理所获成果写出的有代表性的论文收入附录,以方便对此感兴趣的读者参阅。
    本书可作为各类与耗能现象有关学科(例如:热力学、工程力学、结构工程、水利科
学、材料科学、化学及生命科学等)的科研和工程技术人员、大学教师、博士及硕士研究生
的参考用书
  

 楼主| 发表于 2012-7-13 13:27:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 中心点老人 于 2012-7-14 10:28 编辑

中国工程院曾庆元院士为本书所作之序
                   序
    2000年1月,我在为周筑宝教授的专著《最小耗能原理及其应用》(科学出版社,2001
年)所写的序中,曾肯定该专著“提出并证明了一个与现有类似研究成果相比,具有更大适
用范围的最小耗能原理,实现了理论突破”,“具有重大学术意义和实际价值”,并“期望它
能引起更多研究者对最小耗能原理及其在各有关学科中应用的关注和兴趣,使它在我国和世
界的研究上升到一个崭新的水平”。12年过去了,上述肯定与期望已得到证实。退休后的周
教授和他的学生唐松花博士,不仅在这一研究领域取得了若干新的重要进展,而且他们的成
果还引起了众多学者(其中不乏知名学者和教授)的关注和共鸣。所有这些都在他们的这本
新专著中得到了充分的反映。
    鉴于这是一项源头性的基础理论创新成果,而任何真正的创新又都不可能没有争议,同
样也只有在不同意见的比较和争论中,才有可能推动科学的创新和取得进展。为此,作者在
这本新专著中还特别介绍了一些有代表性的争议和不同观点,并作了相应的解释和回应。可
以说这是此专著的一个亮点,因为通过全面了解各种不同的学术观点,将会更有利于对作者
提出的新理论是否正确,以及它在科学上是否真正具有那么大的价值和意义等问题,作出自
己的判断。
    最后,我衷心地祝贺这本新专著出版,并希望能看到它的英译本,因为这将更有利于将
这一创新性成果推向世界。
                                                                                         曾庆元
                                                                                                                                 2011年6月3日
 楼主| 发表于 2012-7-13 13:53:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 中心点老人 于 2012-7-13 13:56 编辑

《最小耗能原理及其应用》【增订本】之前言
                    前言
    从20世纪80年代初,我即开始从事“最小耗能原理及其应用”的研究。2001年由科
学出版社正式出版的《最小耗能原理及其应用》-书(即本书的原版),是该项研究工作的
阶段性成果。随着研究的深入,我在2004年的一篇文章(见本书2.8.2最后)中即表露了
准备修订重写该书的打算。由于湖南科技出版社的建议与支持,在唐松花博士的协助下,终
于完成了重写这部专著的心愿。我已年过古稀,患有多种疾病,常常感到力不从心,但仍殚
精竭虑进行写作,这除了有我在本书参考文献[IO]的“§1.1为什么要写这本书”中所述
的一些原因之外,本书“2.7.1.4评审意见四也促使我产生一定要完成这部专著的更加强烈
的愿望。该评审意见认为:“如果他们(指我和唐松花)的工作是正确的,意义将十分巨
大”,而撰写这部专著的目的,正是为了进一步论证这一“意义将十分巨大”的“工作是正
确的”。我认为,若真能做一件不虚此生的、“意义将十分巨大”的事情,哪怕少活几年也是
值得的。
    如本书§1.7所述,最小耗能原理“属于源头性的基础理论创新,所涉及的又是一个具
有普遍意义的科学规律,因而即使所述内容正确也必然还要经历相当长的一段时间,才能逐
渐为科学界理解和接受。这是冈为对任何一个被新发现的、具有普遍意义的科学规律而言,
在它所能覆盖的各学科领域内,都必需经历一个严格的考核和验证过程才能逐渐被理解和接
受。这个过程既挑剔又苛刻,并且创新力度越大,考核和验证的过程通常也会越长”。为了
尽可能地缩短这个过程,除了必需不断地充实和完善已有的研究成果之外,还必需认真领
会、思考质疑者提出的各种问题,并作出正确的回答和解释,这也是我要写这本专著的又一
目的,希望这部专著能为“尽可能地缩短这个过程”给力。虽然对于一个70多岁且疾病缠
身的老人来说,有可能是等不到科学界普遍认可这种新理论的那一天了,但回首往事,没有
“虚度年华的悔恨”也足以自慰。
   在这部专著正式出版之际,首先要感谢曾庆元院士,冈为他在十多年前就审阅过我在
2001年版的《最小能耗原理及其应用》一书第三章提到的我的研究生的那篇学位论文,并
先后为该书和本书作序。他的鼓励与支持,是我能坚持从事这项研究工作的重要动力之一。
其次,我要感谢曾经是我的学生的唐松花博士,她研究生毕业不久,即参与了这项研究工
作,并帮我做了大量实实在在的事情,为这部专著得以如期完成做出了重要贡献。由于这是
一项需要长期“坐冷板凳”又无利可图的工作,在急功近利氛围特浓的今天,她的这种精神
实属难能可贵。另外我还要感谢本书参考文献[12]~[41]的诸多作者,因为他们的工作
实际上起到了从不同角度论证“最小耗能原理是正确的”作用。由于湖南科技出版社领导的
支持和本书编辑们的辛劳,才使本书得以顺利出版,在此一并向他们表示衷心的感谢。
                                      周筑宝
                                   2011年12月18日
    注:由于本书第二作者参与这项研究时,此工作已经持续进行了多年,所以反映此项研
究工作“全貌”的“前言”,仅由第一作者署名。特此说明。                                                                             
                                                                                        2011年6月3日


 楼主| 发表于 2012-7-16 10:35:45 | 显示全部楼层
科技新书《最小耗能原理及其应用》【增订版】目录
1  绪论
  §1.1大自然的节约法则………………………………………………………………………1
  §1.2最小能耗原理和最小能耗率原理………………………………………………………l
  §1.3最小能耗率原理和最小能耗原理的局限性……………………………………………2
  §1.4为什么许多学者会热衷于从事拓展最小熵产生原理适用范围的研究………………2
  §1.5新最小熵产生原理(即最小耗能原理)  ……………………………………………2
  §1.6新最小熵产生原理(即最小耗能原理)在科学上的价值和意义……………………3
  §1.7关于最小耗能原理(即新最小熵产生原理)及其应用的若干问题…………………3
2  新最小熵产生原理(即最小耗能原理)……………………………………………-8
§2.1概述………………………………………………………………………………………-8
  §2.2 新最小熵产生原理……………………………………………………………………--9
    2.2.1-个简单动力学问题的启示……………………………………………………………-9
    2.2.2在非线性非平衡态热力学过程中的任意瞬时的热力学力与
         热力学流之间的关系…………………………………………………………………10
    2.2.3Prigogine的最小熵产生原理中所谓的最小熵产生究竟是在
          一个什么范围内的“最小”………………………………………………………-11
    2.2.4另一个简单例子的启示………………………………………………………………11
    2.2.5新最小熵产生原理……………………………………………………………………12
    2.2.6最小耗能原理…………………………………………………………………………12
    2.2.7新最小熵产生原理与Prigogine的最小熵产生原理的区别………………………--13
  §2.3对新原理正确性的验证…………………………………………………………………14
    2.3.1导出无内热源情况下的不稳定热传导方程…………………………………………14
    2.3.2-个简单的并联电路计算问题………………………………………………………---15
  §2.4用新原理解决问题的三种途径…………………………………………………………16
    2.4.1三种途径………………………………………………………………………………16
    2.4.2应用举例………………………………………………………………………………17
    2.4.3对用新原理解决问题的三种途径的进一步讨论……………………………………18
  §2.5关于约束条件……………………………………………………………………………19
  §2.6主要结论…………………………………………………………………………………20
  §2.7关于“新最小熵产生原理”一文的讨论………………………………………………21
    2.7.1某两家刊物编辑部反馈回来的4份评审意见全文…………………………………-21
    2.7.1.1  评审意见一………………………………………………………………………--21
2.7.1.2  评审意见二………………………………………………………………………--21
    2.7.1.3  评审意见三………………………………………………………………………--22
    2.7.1.4  评审意见四………………………………………………………………--………22
    2.7.2   对“评审意见”所提若干问题的答辩……………………………………………22
    2.7.2.1  对“评审意见一”所提若干问题的答辩…………………………………………22
    2.7.2.2 对“评审意见二”所提若干问题的答辩…………………………………………25
    2.7.2.3 对“评审意见三”所提若干问题的答辩…………………………………………27
    2.7.3关于“评审意见四”…………………………………………………………………28
  §2.8  关于“最小耗能原理及其应用”的深入讨论………………………………………29
    2.8.1赵文桐等的评论论文全文(引自《湘潭大学学报(自然科学版)》2004
        4期)…………………………………………………………………………………29
    2.8.2作者对赵文桐等的评论文章的答辩论文全文(引自《湘潭大学学报(自然
         科学版)》2004年第4期)…………………………………………………………36
3章基于最小耗能原理的广义强度理论新体系和材料的破坏理论……………………-44
  §3.1概述………………………………………………………………………………………44
  §3.2最小耗能原理与强度理论………………………………………………………………45
  §3.3多轴应力下的新砼强度准则…………………………………………………………-- 46
    3.3.1  国内外的研究现状…………………………………………………………………-46
    3.3.2新砼强度准则的推导和建立…………………………………………………………47
    3. 3.3新砼强度准别的实验验证…………--………………………………………………50
    3.3.3.1  新准则与砼强度实验值之间符合程度的验证…………………………………-50
    3.3.3.2新准则与通过大量强度实验资料总结出来的,砼在应力空间
          破坏包络面的主要特征之间符合程度的验证……………………………………54
    3.3.4新砼强度准则与现有的一些有代表性的砼强度准则的比较………………………58
3.3.4.1关于建立准则方法的比较…………………………………………………………58
    3.3.4.2关于子午线方程基本形式的比较…………………………………………………59
    3.3.4.3  新准则与其他准则精度的比较…………………………………………………59
  §3.4各向异性材料的强度准则……………………………………………………-………63
    3.4.1综述……………………………………………………………………………………63
    3.4.2建立各向异性材料强度准则的思路…………………………………………………63
    3.4.3正交各向异性、线弹性、脆性材料强度准则的推导和建立………………………63
    3.4.4正交各向异性、线弹性、脆性材料强度准则与新砼强度准则
         Mises准则之间的关系……………………………………………………………67
  §3.5最小耗能原理与断裂准则………………………………………………………………68
    3.5.1综述……………………………………………………………………………………68
   3.5.2按最小耗能原理建立复合型断裂准则……………………………………………… 69
   3.5.3线弹性裂纹体的复合型断裂准则——最小应变能密度因子断裂准则…- 70
   3.5.4最小应变能密度因子断裂准则的男一种导出方法…………………………………--72
  §3.6最小耗能原理与损伤准则………………………………………………………………73
  §3.7对强度理论问题的再认识及广义强度理论新体系……………………………………74
3.7.1对经典强度理论中能量理论的再认识………………………………………………-74
3.7.2对影响强度准则因素的再认识………………………………………………………-76
3.7.3对导致当前在强度准则研究领域中多种理论并存局面的再认识…………………77
    3.7.4对研究强度问题基本思路的苒认识……………………………………………77
    3.7.5对强度理论研究范围的再认识及广义强度理论新体系………………………78
    3.7.6应力集中现象与强度问题以及为什么会有应力集中…………………………78
  §3.8关于材料破坏理论若干问题的讨论………………………………………………79
    3.8.1综述………………………………………………………………………………79
    3.8.2某基金委员会反馈回来的4份有代表性综合评议意见之全文……………… 80
    3.8.2.1  综合评议意见一之全文……………………………………………………--80
    3.8.2.2  综合评议意见二之全文……………………………………………………--80
    3.8.2.3  综合评议意见三之全文……………………………………………………--81
    3.8.2.4  综合评议意见四之全文……………………………………………………--81
    3.8.32份“综合评议意见”所提若干问题的答辩………………………………82
    3.8.3.1  对“综合评议意见三”所提若干问题的答辩………………………………82
    3.8.3.2对“综合评议意见四”所提若干问题的答辩(该答辩意见于
200111月寄给了该基金委员会)…………………………………………83
4章基于最小耗能原理的本构关系理论………………………………………………-86
  §4.1概述…………………………………………………………………………………86
  §4.2斫究本构关系的公理化方法………………………………………………………87
  §4.3基于内变量理论的本构关系………………………………………………………88
    4.3.1内变量与耗散型材料的本构关系………………………………………………88
    4.3.2基于内变量理论的本构关系……………………………………………………89
    4.3.3许可性原理对本构关系的限制…………………………………………………90
  §4.4基于内蕴时间理论的本构关系……………………………………………………91
  §4.5基于最小耗能原理的本构关系……………………………………………………93
    4.5.1热流密度矢的表达式及所有内变量演化方程的一般形式……………………93
    4.5.2应用举例…………………………………………………………………………95
    4.5.2.1  导出广义规范材料的本构关系…………………………………………… 95
    4.5.2.2  导出文献[81]中的关于epDP及口的演化方程………………………96
    4.5.2.3  导出经典塑性力学中的各种增量型本构关系
(译见本书第22.4.2之例2-2) ……………………………………………96
    4.5.2.4  导出Bingham体和Maxwell体的本构关系…………………………………96
    4.5.2.5  线弹性力学中的本构关系(即物理方程)也可作为一种特殊情况由基于
           最小耗能原理的本构关系理论导出…………………………………………98
  §4.6对本构关系理论的再认识………    99
5章基于最小耗能原理的工程力学中的各类变分原理………………………………102
  §5.1概逑………………………………………………………………………………--102
  §5.2最小功耗原理……………………………………………………………………--103
    5.2.1从控制方程和定解条件导出与之相应的变分问题…………………………--103
    5.2.2最小功耗原理…………………………………………………………………--106
        5.2.2.1现有极值原理的局限性……………………………………………………-- 106
5.2.2.2  最小功耗原理………………………………………………………………106
        5.2.3应用举例……一    ……:………….- 108
5.2.3.1  基于最小功耗原理的求解小变形弹性静力学问题的变分原理…………108
       5.2.3.2应用举例…一    ….108
5.2.3.3  对基于最小功耗原理的求解小变形弹性静力学问题的变分原理的
             进一步讨论…………………………………………………………………… 109
       5.2.4最小功耗原理的三种表示形式…………………………………………………-112
§5.3最小功耗原理在分析力学中的应用………- 112
5.3.1从最小功耗原理导出质点系的动力学普遍方程及Newton
              运动方程………………………………………………………………………112
      5.3.2从最小功耗原理导出第一类Lagrange方程……………………………………-113
5.3.3从最小功耗原理导出保守系统的第二类Lagrange方程………………………114
      5.3.4关于应用广义坐标的例题………………………………………………………..115
5.3.5从最小功耗原理导出非保守系统的第二类Lagrange方程……………………-116
5.3.6从最小功耗原理导出最小作用量原理(即Hamilton原理)………………… 118
§5.4晟小功耗原理在弹性力学中的应用……………………………………………-118
5.4.1最小功耗原理在小变形弹性静力学中的应用………………………………… 118
      5.4.1.1 Fi、乡iui%8ij之间的关系…………………………………………---- 118
5.4.1.2小变形弹性静力学中的最小外力功原理………………………………………118
      5.4.1.3小变形弹性静力学中的最小应变能原理……………………………………- 121
5.4.1.4小变形弹性静力学中的新最小余能原理………………………………………127
      5.4.1.5  5.4.1给出的各种变分原理的进一步讨论………………………………-135
      5.4.2最小功耗原理在小变形弹性动力学中的应用…………………………………144
5.4.2.1  小变形弹性动力学的基本方程及定解条件…………………………………144
      5.4.2.2基于最小功耗原理的求解小变形弹性动力学问题的变分原理………………144
5.4.2.3  约束条件的简化……- 145
      5.4.2.4对基于最小功耗原理的小变形弹性动力学变分原理的进一步讨论…………146
      5.4.3最小功耗原理在大位移变形(有限变形)弹性力学中的应用…………………150
      5.4.3.1  描述连续介质运动的两种方法……………………………………………… 150
      5.4.3.2  质点的位移、速度、加速度和物质导数…………………………………… 151
5.4.3.3大位移变形情况下的弹性力学基本方裎和定解条件…………………………151
5.4.3.4基于最小功耗原理的大位移变形弹性动力学问题的变分原理………………152
5.4.3.5  约束条件的简化……- 153
5.4.3.6  导出大位移变形弹性动力学中的Hamilton原理、广义变分原理、
             虚功原理、Lagrange动力学方程和弹性体自由振动的广义变分原理………156
5.4.3.7  大位移变形弹性静力学中的最小外力功原理……………………………….156
      5.4.3.8  约束条件的简化………………………………………………………………157
       5.4.3.9  对大位移变形弹性静力学中的“余能驻值原理”的讨论……………… 161
      5.4.3. 10基于最小功耗原理的大位移变形弹性静力学问题的其他变分原理………162
5.4.4对弹性力学变分原理的再认识…………………………………………………………167
5.4.5关于大位移非线性弹性理论中的余能驻值原理若干问题的深入讨论………………171
5.4.5.1“关于大位移非线性弹性理论余能驻值原理”一文的全文…………………………171
5.4.5.2  某刊2006116日对“关于大位移非线性弹性
        理论余能驻值原理”一文的“稿件评审函”全文……………………………………178
5.4.5.35.4.5.2“稿件评审函”所转述的审稿意见所提若干问题的答辩…………………179
§5.5最小功耗原理在塑性力学中的应用…………………………………………………….182
5.5.1塑性力学的特点及最小耗能原理与塑性力学……………………………………… 182
5.5.1.1  塑性力学问题的特点………………………………………………………………..182
5.5.1.2  最小耗能原理与塑性力学…………………………………………………………182
5.5.2基于最小功耗原理的塑性力学全量理论(即形变理论)的各类变分原理…………183
5.5.2.1  按全量理论求解塑性力学问题的思路……………………………………………183
5.5.2.2基于最小功耗原理的塑性力学全量理论的各类变分原理…………………………183
5.5.2.3  塑性力学全量理论中的应变能密度A(zJ)种余能密度B(aij) …………………184
5.5.2.4各种不同本构模型情况下的塑性力学全量理论的各类变分原理表达式…………187
5.5.3基于最小功耗原理的塑性力学增量理论(即流动理论)的各类变分原理…187
5.5.3.1  按增量理论求解塑性力学问题的思路…………………………………………… 187
5.5.3.2基于最小功耗原理的塑性力学增量理论的各类变分原理…………………………188
5.5.3.3塑性力学增量理论中的应变能增量密度和余能增量密度…………………………190
5.5.3.4  各种不同本构模型情况下的塑性力学增量理论的各类变分原理表达式………..193
5.5.4基于最小功耗原理的弹塑性力学率型变分原理………………………………………193
5.5.4.1  弹塑性力学的率型变分原理………………………………………………………..193
5.5.4.2应用举例…一- 194
5.5.4.3对基于最小功耗原理的弹塑性力学率型变分原理的进一步讨论…………………200
5.5.5基于最小功耗原理的塑性动力学问题的变分原理……………………………………207
5.5.5.1  塑性动力学问题的特点……………………………………………………………207
5.5.5.2基于最小功耗原理的弹塑性动力学问题的率型变分原理…………………………208
5.5.5.3  约束条件的简化……………………………………………………………………209
5.5.5.4墓于最小功耗原理的弹塑性动力学中的Hamilton型变分原理  …………………2lO
5.5.5.5  从最小功耗原理导出Martin原理(即动力学加速度极值原理)………………211
5.5.5.6从最小功耗原理导出TaMyxc原理(即运动学加速度极值原理)………………211
5.5.6塑性力学变分原理小结…………………………………………………………………213
§5.6最小功耗原理在粘弹性力学中的应用………………………………………………214
5.6.1流变固体力学及其特点……………………………………………………………… 214
5.6.1.1  流变固体和流变流体……………………………………………………………… 214
5.6.1.2  流变固体力学的特点………………………………………………………………215
    5.6.2粘弹体的本构方程最小耗能原理及其应用………………………………………215
    5.6.2.1模型理论……………………………………………………………………………215
    5.6.2.2按模型理论建立粘弹体的微分型本构方程…………………………………… 216
    5.6.2.3  Boltzmann叠加原理、应力松弛模量和蠕变柔量” ……………………………217
    5.6.2.4粘弹体的积分型本构方程…………………………………………………………218
    5.6.3粘弹性力学的基本方程、定解条件及弹性一粘弹性对应原理………………… 220
    5.6.3.1  求解粘弹性力学问题的基本方程及定解条件………………………………… 220
    5.6.3.2  弹性一粘弹性对应原理……………………………………………………… 221
    5.6.4两类具有代表性的粘弹性力学变分原理简介……………………………………222
    5.6.4.1  Gurtin的粘弹性力学变分原理简介……………………………………………223
    5.6.4.2  Christensen的粘弹性力学变分原理简介……………………………………224
    5.6.5基于最小功耗原理的准静态粘弹性力学率型变分原理…………………………227
    5.6.5.1  基于最小功耗原理的准静态粘弹性力学率型变分原理的
    两种基本形式………………………………………………………………………………227
    5.6.5.2应用举例…………………………………………………………………………228
    5.6.6对准静态粘弹性力学变分原理的进一步讨论…………………………………… 231
    5.6.6.1宰型变分原理与5.6.4中两类具有代表性交分原理的比较……………………231
    5.6.6.2  率型变分原理的简化……………………………………………………………232
    5.6.6.3  最小功耗原理与ChristensenGurtin变分原理之间的关系……………… 233
    5.6.7基于最小功耗原理的粘弹性动力学问题的率型变分原理………………………235
    5.6.7.1基于最小功耗原理的粘弹性动力学问题的率型变分原理………………………235
    5.6.7.2粘弹性动力学问题的率型变分原理的简化…………………………………….235
  §5.7基于最小功耗原理的有限元法……………………………………………………… 237
    5.7.1变分原理与有限元法……………………………………………………………… 237
    5.7.2基于最小功耗原理的各类变分原理的特点……………………………………….239
5.7.3Lagrange乘子视为待定未知函数的弹性力学变分原理
有限元法举例………………………………………………………………………241
    5.7.4Lagrange乘子视为待定未知函数的塑性力学变分原理
         有限元法举例……………………………………………………………………… 247
    5.7.5Lagrange乘子视为待定未知函数的粘弹性力学变分原理
        有限元法举例………………………………………………………………………249
  5.7.6几点说明………………………………………………………………………………252
6章关于最小耗能原理在河流动力学及河床演变学中
应用的若干问题及讨论………………………………………………………………253
§6.1概述…………………………………………………………………………………253
§6. 2最小能耗率原理的局限性及其在应用中的误区…- 254
§ 6. 3最小耗能原理与最小能耗率原理(亦即杨志达等的理论)的
主要区别………- 256
§6.4河流最小能耗率理论中的其他原理的局限性及应用误区……………………………257
§6.5最小功耗原理及其在河流动力学和河床演变学中的应用……………………………258
6.5.1按最小功耗原理求解河流动力及河床演变学问题的思路………………………258
6.5.2应用举例及验证……    - 259
§6.6结论…    - 262
§6.7关于最小耗能原理在河流动力学及河床演变学中应用的若干问题及讨论……  262
  6.7.1某刊编辑部反馈回来的对“河流最小能耗率理论的
      局限性及其在应用中的误区和改进”一文的审稿意见全文……………………263
  6.7.2对某刊编辑部反馈回来的审稿意见所提若干问题的答辩……………………  264
  6.7.3 2009年某基金项目“关于定量分析河床演变过程的变分方法研究”申请书的报
       告正文中的第一部分(立项依据与研究内容)全文.………………………………269
  6.7.4某基金委员会反馈回来的5份“同行评议意见”全文……………………………… 275
  6.7.5对某基金委员会反馈回来的4份“同行评议意见”
       所提若干问题的答辩……………………………………………………………… 276
7章对最小耗能原理的应用前景展望……………………………………………………280
  §7.1概述…………………………………………………………………………………280
  §7.2对最小耗能原理在设计及制造各种新型优质材料中的应用前景展望……………280
  §7.3对最小耗能原理在固体材料破坏理论研究中的应用前景展望………………… 281
  §7.4对最小耗能原理在缺陷体强度分析申的应用前景展望…………………………… 281
  §7.5对最小耗能原理在固体材料本构关系理论研究中的应用前景展望………………283
  §7.6对最小耗能原理在结构分析中的应用前景展望………………………………… 283
  §7.7对最小耗能原理在经典塑性力学基本理论研究中的应用前景展望……………… 283
  §7.8对解决刚塑性平面应变问题的滑移线场理论的再认识…………………………… 284
  §7.9对最小耗能原理在河流动力学研究中的应用前景展望……………………………285
  §7.10对最小耗能原理在社会科学领域中的应用前景展望………………………………286
  §7.11对最小耗能原理在其他一些学科领域中应用前景的展望……………………… 287
参考文献…………………………………………-……………………………………………288
附录……………………………………………………………………………………………295

 楼主| 发表于 2012-7-21 11:17:00 | 显示全部楼层
《最小耗能原理及其应用》【增订版】
              第1章  绪  论
§1.1大自然的节约法则
       稻秆和麦秆等植物茎秆都是空心的,其奥妙在于用最少的材料可取得最稳固的结构。许
多果实及单细胞藻类植物都是呈圆球形,这是因为建造球形容器耗费的材料最少而容积最
大。另外据测定在35℃时水的比热最小,这意味着人的体温为35℃时为保持体温恒定所需
吸收和放出的热量最小,即人体总是在耗能最小的情况下保持着自身体温的恒定。所有这些
在生命体中发生的奇妙现象,都曾被认为是在生物进化过程中经过“适者生存”这一自然法
则长期选择的结果,并被称之为大自然的节约法则。有趣的是,类似的节约法则在无生命的
耗能过程中也普遍存在。例如风、雨、水流侵蚀山崖、土体形成新的地貌时,总是遵循“欺
软怕硬”的“省力”方式进行;又如驱动物体破坏的能量,总是在物体的薄弱部位(如裂纹
尖端、孔洞、缺陷等)聚集,从而导致著名的应力集中以及一些金属总是在薄弱部位特别容
易被锈蚀等奇妙现象的出现;再如液滴总试图保持最小表面以维持最小表面能……显然,对
这些无生命耗能过程中依然存在的奇妙现象,是不能用“适者生存”的自然法则来解释的。
本书将对此问题进行深入的探讨。
§1.2最小能耗原理和最小能耗率原理
    100多年前,Helmholtz提出了在恒力作用下粘性液体稳定运动能量耗散的“一般性理
论”。他认为:在运动方程中惯性项可以忽略并满足连续性方程和运动方程的条件下,对于
单值势的恒力作用下的不可压缩蠕流(Creeping flow)运动,其任何区域内的能量耗散,将
比具有同样边界条件下的其他流动要小。后来这个“一般性理论”被称为最小能耗原理。由
于Helmholtz并未给出这个“原理”的严谨证明,所以在很长一段时间里它都被看做是一种
“原则”或假设。随着研究的深入,’以后这个“一般性理论”又被更为一般地表述为:当一
个封闭的耗散系统处于动态平衡情况时,其能耗率应为最小值,该值取决于施加给系统的约
束。此结论又被称为最小能耗率原理。后来发现,1945年由Prigogine确立的线性非平衡态
热力学中的最小熵产生原理,其实已为上述最小能耗率原理奠定了理论基础,因为它实际上
可以看做是最小能耗率原理的另一种表述形式[1][2][3][4]。上述两个原理,在作者以前的论
著中被统称之为“现有的最小耗能原理”。
§1.3最小能耗率原理和最小能耗原理的局限性
    由于耗能现象是最基本的自然现象之一,它普遍存在于包括物理学、化学、力学、生命
科学、工程科学等一系列学科领域中,因此按道理最小能耗率原理和最小能耗原理也应像热
力学第一、第二定律一样,属于自然界基本规律之列。但是因Prigogine的最小熵产生原理
具有很大的局限性,它只适用于平衡态附近线性区的稳定态(即动态平衡情况),所以最小
能耗率原理也只能是在同样严格的限制条件下才成立。即只有边界条件恒定的系统,在平衡
态附近的线性区达到稳定态时,才有耗能率最小的结论。至于Hclmholtz的最小能耗原理,
除了不具一般性和缺乏严谨的证明之外,其“在运动方程中惯性项可以忽略”的限制亦意味
着它只适用于稳定态。显然,在这样严格限制之下的、不具普适性的上述最小能耗率原理和
最小能耗原理,是不可能成为自然界的基本规律的。多年来人们都期盼着能拓展Prigogine
的最小熵产生原理(实际上也就是拓展相对而言更成熟一些的最小能耗率原理)的适用范
围,但均无突破。Prigogine甚至认为,将他确立的最小熵产生原理推广到远离平衡态的非
线性区中的稳定态都是不可能的[5][6],鉴于Prigogine的权威性,使得他的这一令人沮丧的
观点也成了目前非平衡态热力学中的基本观点[7][8]。

§1.4为什么许多学者会热衷于从事拓展最小熵产生原理适用范围的研究
    众多的学者热衷于拓展最小熵产生原理适用范围的研究,是因为根据它可以针对任何有
关能量传输和转换中的自由能耗散现象(即耗能现象)建立起与之相应的条件极值或条件变
分方程,而求解这些方程就能使许多与耗能现象有关的问题获得定量解决。可以设想,如果
在非线性非平衡态热力学过程中的任意瞬时都有类似于Prigogine的最小熵产生原理成立,
那么就可以在任何热力学系统的任何耗能过程中的任意瞬时,建立起相应的、有关耗能现象
的条件极值或条件变分方程,从而将定量解决问题的范围从平衡态附近线性区中的稳定态,
推广到非线性非平衡态热力学过程中的任意瞬时。由于系统在过程中的任意瞬时通常都不是
稳定态,因此系统边界条件恒定的限制也可去掉(因为边界条件恒定仅是为使系统达到稳定
态所设置的限制性条件)。显然,这是一个十分诱人的目标和令人神往的前景。
§1.5新最小熵产生原理(即最小耗能原理)
    经过20多年的潜心研究,本书参考文[9]、[10]存引入“噼时定态”概念并采用
“缩小寻找系统熵产生最小值范围”的方法,提出并证明了一个适用F非线性非平衡态热力
学过程中的任一瞬时的新最小熵产生原理(或称最小耗能原理)。这个新原理可表述为:“在
非线性非平衡态热力学系统巾发生的任何耗能过程,都将在与其相应的约束条件下,以最小
耗能的方式进行。”其中所谓“耗能”,是指具有方向性(即不可逆)的能量转换或传输;其
中所谓的“相应的约束条件”,是指过程中的热力学流和热力学力所应满足的控制方程和定
解条件;其中所谓的“以最小耗能的方式进行”,是指在过程中的任意瞬时,系统的耗能率
都取当时所有可能耗能率中的最小值(这里所谓“可能耗能率”,是指由只满足部分“相应
的约束条件”的热力学流和热力学力所得到的耗能率)。因为在整个耗能过程的每一瞬时,系统的耗能率都取当时所有可能耗能率中的最小值,所以整个耗能过程的总耗能也应取所有
可能总耗能中的最小值。因此“以最小耗能的方式进行”,实际上还蕴含着“任何耗能过程
总是力图使整个过程的总耗能取最小值”的内容。也就是说,任何耗能过程都具有可在不受
“边界条件恒定”和“平衡态附近线性区”两个条件限制的情况下,通过“调整”“相应约束条件”中的各种可能“调整”的参数,而力图使该过程的总耗能(而不是耗能率)取最小值的发展趋势。也正因为此,这个新原理才去掉了“率”字,而被重新命名为最小耗能原理,
同时为了显示与现有理论在名称上的区别,特将中文名中的“能耗”改为“耗能”,并拟将
英文名由“mlnlmum encrgy consumption principle”改为“least energy consumption princi-
plc”。而在作者以前的论著中,是把这个新原理称为“一个具有新内涵的最小耗能原理”或
“新最小耗能原理”(有时也直称“最小耗能原理”)以示与“现有的最小耗能原理”的区别。
显然这个新原理(最小耗能原理)不仅具有普适性,而且还使本章§1.2所述的最小能耗
原理和最小能耗率原理之间的差异(前者是说稳定运动的总耗能最小,而后者是说稳定态时
的耗能率最小)得到了统一。根据这个新原理,既可针对任一非线性非平衡态热力学系统中
发生的任何耗能过程中的任一瞬时,建立起以该瞬时耗能率表示的条件极值或条件变分方
程,也可针对任一非线性非平衡态热力学系统中发生的任何耗能过程中的任一瞬时,建立起
以该瞬时以前直至该瞬时所发生的总耗能表示的条件极值或条件变分方程。由于这个结论对
有生命或无生命的耗能过程都同样成立,因此它不仅能用来解释无生命耗能过程中的种种奇
妙现象,而且也揭示了有生命耗能过程中发生的各种奇妙现象的本质,从而将大自然的节约
法则提升到理性认识的高度。
§1.6新最小熵产生原理(即最小耗能原理)在科学上的价值和意义
    众所周知,热力学第一定律解决了在能量的转换和传输过程中,各种参与转换和传输的
能量之间应该维持一种什么样关系的问题;热力学第二定律解决了在能量转换和传输过程
中,各种参与转换和传输的能量究竟朝什么方向转换和传输的问题;而具有普遍意义的上述
新最小熵产生原理(即最小耗能原理),则解决了在具有方向性(即不可逆)的能量转换和
传输过程中,各种参与转换和传输的能量究竟以一种什么样的速率和方式进行转换和侍输的
问题。显然,由于上述新最小熵产生原理(即最小耗能原理)的加入,将使目前已广泛应用
于各学科领域的能量原理更趋完善。从这个意义上来说,应该可以把新最小熵产生原理(即
最小耗能原理)视为是一个能与热力学第一和第二定律并列的自然界的基本规律。显然,其
在科学上的价值和意义是不言而喻的。
§1.7关于最小耗能原理(即新最小熵产生原理)及其应用的若干问题
    本书综合介绍了文献[9,10]的主要内容及作者的最新研究成果。包括新最小熵产生
原理(即最小耗能原理)、基于最小耗能原理的材料破坏理论(即基于最小耗能原理的广义
强度理论新体系)、本构关系理论、工程力学中的各类变分原理,以及最小耗能原理在河流
动力学和河床演变学中的应用等问题,并对最小耗能原理可能在设计和制造各种优质新材料
方面发挥重要作用及其在相关学科巾的应用前景作了展望。
    由于最小耗能原理为解决一些相关问题中的难题提供了全新的思路,因此在文献[9]、[10]正式出版之后,得到了一些素不相识但对该文献所研究问题感兴趣的专家、学者和一些有关专业博士、硕十研究生的关注。他们或通过写信、或打电话、或顺路、或专程从外地前来与作者讨论有关问题。从互联网上查到,截至2009年6月,文献[9]已被发表在包括《中国科学》在内的多种权威性学术刊物卜的70多篇他人所写的论文引用,并且其中有30篇就是根据应用最小耗能原理所获得的新成果写成[11]。例如文献[12]~[14]分别利用最小耗能原理导出了“温度和压力耦合作用下的深部岩石屈服破坏准则”、“基于最小耗能原理的砌体抗剪强度统一模式”、“裂纹蠕变的稳定性准则”;文献[15]则应用文献[9]中导出的由损伤变量所引起的“应变能耗散率”计算公式(即文献[9]之(3.90)式)“提出了基于模态应变能耗散率理论的一种新的结构损伤识别方法”;文献[16]“应用损伤力学理论和最小耗能原理,根据混凝土单元体的耗能率应受到强度准则的约束,建立了混凝土在多轴应力状态下强度准则的一般形式”,并认为“在混凝土多轴强度准则的理论研究方面,周筑宝提出最小耗能原理,并从理论上建立了混凝土多轴强度准则,阐明了混凝土的破坏机理”;文献[17]“通过最小耗能原理及连续介质力学的函数的三个不变量的表示,推导出梯度材料的强度准则。新的准则只需要由简单的实验确定其系数,就能用于梯度材料复杂应力状态下的强度计算,并为梯度材料的优化设计提供J,强度方面的依据”,并认为“强度理论的研究已有300多年的历史,迄今为止,问题还远未获得圆满解决,特别作为新兴的梯度材料,在这方面的研究几乎还是一片空白。凶此,利用最小耗能原理推导梯度材料强度准则,探索梯度材料的强度理论的研究方法和理论,显然是十分必要的。同时梯度材料强度准则的获得,必将为梯度材料的优化设计提供强度计算的理论基础”;文献[18]“以最小耗能原理为理论基础,推导出砌体破坏准则,并提出砌体静力抗剪强度和抗震抗剪强度的计算公式”;文献[19]在“基于最小耗能原理,针对碾压混凝土是一种耗散型材料,认为在其损伤过程中,伴随着能量的耗散,且损伤将总是在相应给定条件(损伤准则)的约束下,以其最容易发生损伤的方式发生和进行,同时假设碾压混凝土仅存在热耗散和损伤耗散”的情况下,“建立了能反映碾压混凝土横观各向同性性质、在温度和应力联合作用F的损伤准则”;文献[20]。介绍了最小耗能原理和其他几种著名的屈服、破坏理论的关系,重点讨论了它在正交各向异性复合材料中的应用,以及用最小耗能原理解决超高温陶瓷材料强度问题的可行性,最后对宏观强度理论、细观强度理论以及最小耗能原理三者协同解决复合材料强度问题的前景作了展望”。认为“最小耗能原理可以说是自然规律在力学中的再现,就像水总是会往低处流的道理是一样的,由于最小耗能原理是从破坏机理的角度,以能量为立足,tJ出发,所以它对材料强度问题分析则更本质一些,因此可以在这个统一的理论框架下,按同一模式建立起复合材料强度理沦的新体系”。“最小耗能原理揭示了复合材料的破坏过程是要满足耗能最小的约束条件的实质”。“最小耗能原理给一些使用方便但物理含义不太明确的著名准则找到了合理的物理解释和理论依据”。“最小耗能原理给各向异性材料强度准则的建立提供了理论基础”。“可以将最小耗能原理应用于混凝土及岩土类材料中进行强度问题预报”。“可以将最小耗能原理和现有的经典的宏观、细观强度理论相结合,共同为复合材料的强度问题分析服务”;文献[21]“根据最小耗能原理推导出了新型复合墙结构体系巾填充砌块的开裂荷载计算公式,该式的计算结果与试验结果吻合较好,能完整描述填充砌块在剪压、剪摩下的破坏形态”;文献[22]则用了专门一节来介绍“最小耗能原理损伤模型”;文献[23]“根据最小耗能原理和刚塑性极限分析理论,得到了考虑砂浆销键作用的多孔砖砌体抗剪强度计算公式,该式与试验结果吻合较好,在理论模式上较规范公式有所改进”;文献[24]“首次采用双剪理论与最小耗能原理建立混凝土路面双剪强度准则”,并认为本书之文献r9]“将线性非平衡态热力学中最小熵产生原理进行推广,得到适用范围更大的最小耗能原理,实现了理论突破”,“如果约束条件给定,就可进行损伤、断裂和疲劳分析,因而有较广泛的适用性”, “并建立基于最小耗能原理的损伤、断裂分析方法”。“最小耗能原理为分析混凝土路面的破坏,提供了强有力的理论工具”;文献[25]“从文献中搜集了大量的混凝土破坏数据,应用神经网络进行训练模拟,根据最小耗能原理建立了混凝土的破坏准则”,并认为本书之文献[9]“基于最小耗能原理,推导出材料强度准则”,该准则“并非是通过大量强度实验资料拟合得到,而是根据最小耗能原理通过数学严格推导出来,其结果与材料在主应力空间破坏包络面的主要特征相符”,“应该说,文献[2](即本书之文献[9])给出的强度准则,正像流体力学中的纳威一斯托克斯方程一样,它将是研究力学强度准则的基础”(为此,该文特将其称之为“周筑宝准则”);文献[26]“运用爆破理论、放矿理论、松散介质力学、最小耗能原理和数值计算相关理论,建立了崩落体理论模型”;文献[27]将本书文献[9]中寻出的损伤变量所引起的“应变能耗散率”计算公式[本书文献[9]之(3.90)式],直接应
用于结构损伤识别之中,从而获得一种“可同时定位结构的损伤和识别损伤程度”的简便和
有效方法;文献[28]“利用最小耗能原理建立并推导了考虑损伤影响的上弦桁架单元结构
平衡方程,并应用有限元分析软件ANSYS分析了地震荷载作用下损伤对结构动力性能的改
变”;文献[29]“对环向截面屈曲耗能计算进行了理论推导,通过分析对比屈曲耗能与折叠
边数、圆柱壳半径的关系,根据最小耗能原理,证实变形规律存在,并分析得到,随半径增
加,圆柱壳非对称屈曲由三角形模式向多边形模式发展,最终有转变为轴对称变形模式的可
能”;文献[30]“从最小耗能原理出发,导出了任意线性均匀非时变媒质参数应满足的约束
关系,为任意电磁媒质本构关系的确定提供了一条新的技术途径”,并认为“根据最小耗能
原理,任意线性均匀非时变媒质参数应满足厄米特矩阵负定的约束,即它的所有特征值应均
小于零。由此可见,电磁媒质还受到最小耗能原理的约束”;文献[31]指出“This paper
is aimed to introduce this principle into the field of electromagnetics,  and obtain a constraint
condition for arbitrary non - dispersive loss medium parameters using MECP<即最小耗能原
理),  which provide a new way to investigate the constraint relationship of complex electro-
rnagnetic medium”;文献[32]“将最小耗能原理应用于岩石介质的脆性损伤问题,建立了
基于‘应变等效’和‘余应变能等效’两种损伤力学基本假设下各向同性材料的脆性损伤模
型”;“并把最小耗能原理与损伤理论相结合”,给出了岩石类介质的“粘一弹一塑性非线性
损伤演化方程”和“粘一弹一塑性动力损伤模型”;文献[33]“将最小耗能原理引入固体材
料的粘弹塑性问题,与连续损伤理论相结合,在两个不同损伤力学基本假设的基础上,建立
了两个不同的粘弹塑性损伤模型,并与现有文献的实验结果进行了验证。最后应用其中一个
模型,对建于岩石基础上的某混凝土重力坝的粘弹塑性损伤问题进行了动力分析”,并认为
“近年来,用连续损伤力学理论研究材料的流变现象是流变学研究的一个热点。材料的粘弹
塑性损伤破坏过程实质是材料中的流变损伤、弹性损伤和粘塑性损伤演化耦合的能量耗散过
程,因此,应用最小耗能原理研究其粘弹塑性损伤理论是非常合理的”;文献[34]“根据最
小耗能原理得到了有耗媒质参数的虚部必须为负的结论,从而为复杂媒质参数约束关系的研
究提供了一条新的技术路径”,同时该文献还“论证了瞬时稳定态下最小耗能原理在电网络
系统中的正确性”;文献[35]“以岩块的各向同性损伤为例,提出了一种基于最小耗能原理
建立损伤演变方程的新思路,并推导得到了岩块在单向压缩下的损伤演变方程及临界值”;
文献[36]“运用热力学理论和最小耗能原理,研究了反复低速冲击下短纤维复合材料的能
量耗散与损伤演变,给出了冲击循环下材料耗散能表达方式,建立了与复合材料割线模量降
低率相关的损伤变量表达式和损伤演变方程”;文献[37]认为“最近周筑宝基于最小耗能
原理,根据材料的损伤、屈服、断裂都是一个需要消耗能量的过程,分别在给定条件下,导
出了材料损伤、屈服和断裂准则。该方法避免了以往由塑性势理论及Drucker假设引出的正
交法则假设和广义正交法则假设、及塑性势或势函数物理内涵不清楚等缺点。尽管作者只对
静力情况进行了研究,但其研究思想对混凝土的动力本构关系的研究将会有很好的借鉴作
用”;文献[38]“从最小耗能原理出发,利用基于可释放应变能建立的整体破坏准则,推导
了岩爆损伤演化方程的一般形式”,并认为“此方法与建立损伤演化方程的传统方法相比,
具有普适性和客观性”;文献[39]“引入最小耗能原理对冻土本构模型进行研究,在结合冻
土耗散势函数并进行合理简化的基础上,由最小耗能原理推导出冻土本构模型。该模型与现
有的冻土本构模型进行比较,发现是合理的。因此,该理论不仅为冻土本构模型的研究提供
了一种新方洼,而且也对冻土本构模型理论提出了新的理论解释”;文献[40]“通过最小耗
能原理从能量角度推导出了饱和土中受排土桩挤土效应影响所形成的弹性区、塑性区、破坏
区内应力、位移及超孔隙水压力分布的解析解”;文献[41]认为本书之文献[9]“提出了
一种新的三轴应力状态下的混凝土强度准则,它的理论基础是最小耗能原理。新准则没有采
用目前国内、外普遍采用的‘拟合法,来建立混凝土的强度准则,而是根据混凝土的破坏应
受到最小耗能原理的规范来导出混凝土的强度准则。与强度实验结果的对比表明,新准则的
精度高于被普遍认为具有较高精度的、按拟合法建立的一些准则”。(以上所有“”号内的
文字,都摘引自上述相关文献)
    虽说以上列举的文献[12]~[41]都可视为支持新原理成立的证据,但由于文献
[9]、[10]的工作属于源头性的基础理论创新,所涉及的又是一个具有普遍意义的科学规
律,因而即使所述内容正确也必然还要经历相当长的一段时间,才能逐渐为科学界理解和接
受。这是因为对任何一个被新发现的、具有普遍意义的科学规律而言,在它所能覆盖的各学
科领域内,都必需经历一个严格的考核和验证过程才能逐渐被理解和接受。这个过程既挑剔
又苛刻,而且创新力度越大,考核和验证的过程通常也会越长。例如麦克斯韦1864年就导
出了具有划时代意义的电磁场方程,但直到1888年他的电磁场理论才获得科学界的承认,
历时24年,而此时麦克斯韦本人已经逝世9年了。显然,这个任何基础理论创新成果都概
莫能外而必需经历的过程,对文献[9][IO]所创立的新原理也不能例外。已经有一些专
家、学者对最小耗能原理及其应用提出了若干问题。本书除综合介绍了文献[9]、[10]的
主要内容及作者的最新研究成果之外,还特别列出一些有代表性的问题并对其作出回应,目
的是使读者可以从本书中比较集中地看到一些在公开发表的文献中看不到且与本书观点不同
的内容,以及对这些不同观点的答辩和解释。显然,通过全面了解争辩双方的不同观点而不
是仅听一面之词,会更有利于读者对新原理是否正确,以及它在科学上是否真正具有那么大
的价值和意义等问题做出自己的判断。
    鉴于一些专家、学者对最小耗能原理及其应用所提出的若干问题,主要来自一些学术刊
物编辑部反馈回来的审稿意见和来自在作者申报一些基金项目时,由该基金委员会反馈回来
的综合评议意见,而现行的审稿或项目评审制度,却又都没有给投稿人或项目申请人在对审
稿人或项目评审人的学术判断有不同意见时、留下任何可供申辩和解释的余地(例如某基金
条例就明确规定:对评审专家的学术判断有不同意见,不得作为提出复审请求的理由。各类
学术刊物也基本上是按此原则行事)。显然,这些为保证审稿或项目评审过程不至过于冗长
而不得已制订的审稿或项目评审制度,对学术领域的繁荣和创新而言,却是一种桎梏。为了
摆脱由此而形成的“桎梏”,应该允许和提倡申辩和解释。众所周知,任何真正的创新都不
可能没有争议,同样也只有在不同意见的比较和争论中才有可能推动科学的创新和取得进
展。遗憾的是目前学术界还缺少这种氛围。出版这本包含着审稿及评审专家们对“最小耗能
原理及其应用”提出的若干问题,以及作者对这些问题的答辩和解释内容的书,除了是为改
变读者所获信息“不对称”的情况之外,其实也是为创造一个能进行“争鸣”的学术氛围而
进行的一种尝试。这或许就是本书与其他一些学术著作的不同之处。
 楼主| 发表于 2012-7-28 10:26:45 | 显示全部楼层
感谢网友的关心,作者将根据网址回复有关问题。
发表于 2013-6-28 22:09:20 | 显示全部楼层
挺好的书,拜读一下。
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