工程中经常遇到的材料，如岩石、复合材料、胶凝材料（如水泥、混凝土）、陶瓷、木材、某些金属以及黏土等，都具有应变软化特性。这些材料在受到各种外载作用下产生变形，当变形超过一定限度后，即材料强度达到峰值后，整个材料结构会出现一个承载能力逐渐丧失的阶段，表现出随着材料变形的增加，应力逐渐减小（Zdeněk et al，1984；Sluys et al，1995；Pichler et al，2007），即产生所谓的应变软化现象。材料发生应变软化后，软化的部分会逐渐局部化到材料内部的一个狭窄区域，而未产生应变软化的剩余部分则仍然保持原有的线性形变模式并出现弹性卸载现象（Sundara et al，2002）。鉴于应变软化材料应用的广泛性以及应变软化现象的巨大影响，对材料的应变软化失效过程的研究已成为国内外固体材料力学界研究的焦点之一。

在钻探工程领域，现有的研究基本上都是围绕着钻井技术、勘探手段以及生产工艺等宏观工程应用方面展开的，用以指导工艺改进及技术革新的资料大都来源于生产经验或试验研究，很少有学者从基础理论方面对制造碎岩机具的材料（如制造钻头工作层的金刚石金属基复合材料）或钻探工作的主要对象——岩石等进行过微观力学建模研究。因此对钻探工程领域相关材料的应变软化行为进行数值模拟研究显得尤为紧迫和重要，它不仅有助于深层次地揭示用于制作钻头、钻机等钻探机具材料的变形失效机理，从而为钻具设计者提供准确可靠的理论依据，而且可以极大地降低因频繁试验而产生的高额成本。此外，通过从力学方面预测和分析不同地层中各类岩石的破碎过程和机理，有助于合理确定钻进工艺参数，有效地揭示碎岩能耗和碎岩效果间的关系，研制安全、经济、高效的钻探或钻掘机具和器材，制定最佳的钻探施工方案。

掌握材料的应力-应变关系是准确预测材料变形和失效行为的关键，因此在岩土工程领域已有不少学者采用了试验观测的方法来研究材料的本构关系及应变软化（van Mier，1986；van Mier et al，1997；Ferretti，2004；Zhou et al，2004），其中对于各类混凝土的研究尤为系统完善（吴科如等，1997）。其原因可能是混凝土材料的试样制作工艺简单且成本低廉，许多研究机构都具备测试混凝土材料力学性能的基本仪器设备。然而由于材料的本构关系复杂且严格受试验观测样本微观尺度的潜在机制的影响，试验测试的结果仅仅代表的是试样与测试系统之间的作用行为，也就是说测试的是某一特定试样与试验仪器之间的反应结果，而不能代表材料本身的本构关系（Rosati et al，2001）。一些现有的小尺度试验表明，当非均匀塑性变形的特征长度为微米量级时，许多材料往往会呈现出很强的尺寸效应（陈少华等，2003），如岩石的压入硬度试验。因此，这种基于宏观统计测试的方法显然存在着一定的局限性，不能客观地表征一类材料的力学特性，且不符合现代经济的要求。随着现代微观力学理论的发展，它已经被广泛应用于各个领域。实践表明，采用微观力学方法从理论上建立材料的力学模型，并结合计算机模拟材料在各种载荷下的变形失效过程是完全可以取代并且超过传统的试验测试方法的。由于兼顾了力学变形潜在机理及材料的微观结构，微观力学建模的方法有助于更加精确透彻地模拟应变软化材料的应力-应变关系。因此，从微观力学角度对材料的应变软化问题进行建模分析，对于掌握材料的微观结构特点及宏观力学性能，从而准确预测材料的变形失效有着极其重要的理论意义和经济价值。(www.daowen.com)

如上所述，对材料的应变软化行为进行微观力学建模研究，旨在通过掌握材料的力学本构关系、模拟材料在各类外载荷作用下的变形失效过程，从而预测材料的相关力学特性。对于材料力学行为的研究，不仅是钻探领域重要工具材料寿命预测及施工对象（地层岩石等）破碎行为预测的关键，从长远角度更有助于具有广泛应用前景的高级材料，如陶瓷基复合材料的研制开发。