近日，中南大學教授丁發興帶領團隊深耕混凝土、巖石以及硬質合金等材料強度理論基礎研究23年，有望揭示材料強度領域200多年來的未解之謎。

23年以來，中南大學丁發興科研團隊從構思到完善，最終構建了三維空間應力狀態下巖石和混凝土損傷比強度理論，以及平面應力狀態下正交異性硬質合金損傷比屈服理論。這一理論發現了材料力學基本性能的第三個參數——高壓條件下脆性材料向塑性轉變的基本參數，揭秘了工程材料非彈性體積膨脹、收縮或不變導致材料發生破壞的原理，突破了1776年自法國學者庫倫從事砂巖復雜受力強度實驗研究以來的實驗科學和唯象科學的視角，解決了200多年來材料破壞原理認識的這一世界性難題。

據了解，丁發興構建的損傷比強度理論，有望繼已有材料破壞“四大古典強度理論”之后的“第五大強度理論”，是一項足以寫進教科書的創新理論。該理論是對1913年奧地利學者提出的第四古典強度理論——米塞斯屈服理論進行了無量綱化和升級，具有更廣泛的普適性。損傷比強度理論展現出來的混凝土與巖石三維數學曲面圖，像各種形狀的“愛心”，而鎂合金的屈服軌跡線像“雞蛋”。

巖石損傷比強度理論數學曲面

鎂合金屈服軌跡線

據介紹，該理論在物理學、地球科學和材料科學以及現代建筑、水利、交通、機械、航空等工程中具有重要應用意義。借助這一理論，可為前蘇聯著名的科拉超深井（欲打穿地幔）科學鉆探被迫停止提供了一個合理解釋：地殼深處的巖石塑性流動變軟后，導致鉆頭被卡而停止工作。外此，該理論還可以用來解釋地球火山爆發和地震現象：重力下處于彈塑性和塑性狀態的巖石因耗能而升溫，導致地球內部表現為高壓與高溫，地球猶如高壓鍋，而當地球內部能量聚集到一定程度而發生的火山爆發和地震現象，可理解為地球內部減壓，此時猶如高壓鍋釋放蒸汽減壓。同時，利用此理論，丁發興科研團隊還發明了內拉筋鋼管混凝土柱抗震技術，可以有效應對強地震作用，使建筑抗倒塌能力提升20%—40%。

丁發興是浙江瑞安人，從2000年9月入讀本校研究生開始，就一直潛心從事材料強度理論基礎研究。丁發興說：“我們搞理論基礎研究，要坐得住冷板凳，堅持信念，即使當下不能有效解決，也要日后尋找機會”。

目前，丁發興科研團隊提出的損傷比強度理論，得到了不少有份量國內外學者的認可和引用。歐洲科學院院士、《中國科學：物理力學天文學》（英文版）編委劉錦茂認為，損傷比強度理論從傳統理論中脫穎而出，用來解釋脆性材料和金屬塑性材料的破壞機理，與彈性模量和泊松比一樣，損傷比也是材料的固有屬性，有望夯實對脆性材料破壞機理的認識。日本土木工程協會會長、日本工程院院士上田多門稱，這是“有意義，對自己研究有幫助”的理論。《美國混凝土學會材料》雜志副主編以及評審專家認為，該理論“具有創新性和非常重要的意義”。