有限变形下梯度损伤与多孔介质力学的耦合

专注于极端载荷下多孔介质建模的材料科学博士项目。申请者需具备连续介质力学与有限元方法技能，且英语水平应处于中级水平。

职位说明： 项目描述： 在材料科学中，多孔介质属于由空隙构成的材料类别，这些空隙可能相互连接，也可能不连接，其行为受填充多孔空间的流体强烈影响。这类介质存在于多个领域，从地质力学——其中土壤固结是最广泛研究的课题——到对生物力学要求极高的领域，后者在过去几十年中吸引了大量关注。此外，多种工业应用也利用了聚合物泡沫等多孔材料。这些问题大多涉及大变形及高孔隙压力情况。 本论文的主要目标是对极端加载条件下的多孔介质进行建模，通常此类加载条件为冲击载荷，这可能导致宏观裂纹的产生。由于这两种现象之间存在强烈的相互作用，必须考虑损伤与流体扩散之间的强耦合关系，该耦合关系可通过达西定律来描述。 建模尺度将采用连续体尺度，即宏观尺度。为此，我们将首先建立主要理论要素，包括变形运动描述、孔隙压力以及包含损伤状态的变量。将采用Biot理论来构建开放系统的热力学框架，从而能够确定适用于可损伤多孔超弹性和可损伤多孔弹塑性行为的适当本构律形式。实际上，多孔力学研究的是固体骨架的变形与饱和流体流动之间的相互作用。 在适当的建模假设下，这一目标可通过利用固体骨架的动量守恒与流体相的质量守恒来实现。 该研究将在小扰动情形与有限变形条件下进行。实际上，当几何形状无法再用初始构型来近似时，后者可能是消除小扰动所带来的限制所必需的。 同时，将采用有限元方法框架进行数值离散化。将开发两种方法类型：隐式法和半显式法。前者将作为参考解，而后者则能缩短相应的数值模拟测试中的计算时间。

所需个人背景与技能要求： 连续介质力学 有限元方法 非线性力学 所需英语水平：高级中级：您能够有效使用语言，并能准确表达观点。