热-力耦合作用下乏燃料剪切机运动副干摩擦行为研究

1

作者 杨贺 董建鹏 +2 位作者 高峰 高山 谭傲霜 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期503-512,共10页

极端工况下乏燃料剪切机不锈钢滚轮运动副会出现卡死现象,滚动摩擦变为滑动摩擦,加之高辐照工况下难以润滑,导致轮轨运动副磨损严重。本文通过对经典Archard模型进行修正,建立了不锈钢干摩擦磨损的热-力耦合模型。对比试验表明,磨损预... 极端工况下乏燃料剪切机不锈钢滚轮运动副会出现卡死现象,滚动摩擦变为滑动摩擦,加之高辐照工况下难以润滑,导致轮轨运动副磨损严重。本文通过对经典Archard模型进行修正,建立了不锈钢干摩擦磨损的热-力耦合模型。对比试验表明,磨损预测的最大相对误差为9.34%,验证了所建立模型的有效性。利用本文所建模型研究了极限滑动工况下剪切滑车滚轮的摩擦行为。结果表明,随着滑动距离的增加,温度和Mises应力都呈先下降后上升的趋势,且对接触区域的影响范围逐渐扩大。本研究得到了滚轮磨损深度与滑动距离之间的定量映射规律,为提高乏燃料剪切机的可靠性提供理论依据。 展开更多

关键词 不锈钢运动副 干摩擦 Archard模型 热-力-磨损完全耦合

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饱和土体热-水-力-化全耦合一维溶质运移模型 被引量：9

2

作者 张志红 韩林 田改垒 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1178-1186,共9页

基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析... 基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析模型,采用COMSOL软件重点模拟了渗滤液环境温度对溶质运移行为的影响.数值结果表明,温度会显著影响溶质浓度随时空的分布,热扩散作用加速溶质运移进程,热渗透与热固结机制对溶质运移具有阻滞作用,模拟时间为50年时黏土垫层上下边界温差70 K比无温差工况溶质运移深度减缓87.6%.所建全耦合模型能够为填埋场防渗隔污屏障优化设计及服役性能评估提供理论参考. 展开更多

关键词 热-水-力-化耦合 黏土垫层 溶质运移 热渗透

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力-热耦合作用下煤岩动力学特性和破碎机理研究 被引量：2

3

作者 李鹏龙 罗宁 +2 位作者 索云琛 柴亚博 孙锐 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期8-17,60,共11页

为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本... 为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本构模型建立考虑温度效应的煤岩动态本构方程,基于有限差分-离散元数值模拟研究高温效应对煤岩裂纹发育规律及其动态强度的影响。研究表明:高温冲击作用下煤岩的动态应力应变曲线可划分为四个阶段:压密阶段、弹性阶段、裂纹增长阶段和软化失效阶段;随着温度的增加,煤岩的动态抗压强度和动态弹性模量劣化明显,失效应变呈现增加趋势,吸收能则呈现W型波动趋势;破碎粒径减小,分形维数则呈现明显的线性增加,抗压强度越低,破碎程度越高,破碎模式更为复杂;基于ZWT改进后的动态本构模型良好地表达高温冲击后的应力应变关系,但对压密阶段的表达不甚理想;模拟和试验结果显示煤岩在150℃高温后水成分和吸附气体活跃析出,煤基质受热膨胀破裂,出现明显细观裂纹,并逐渐发育为贯通裂纹,其中以剪切裂纹为主。煤岩在100℃下动态压缩的裂纹发育从受撞击面发育贯通,高温劣化煤岩强度。研究结论为“三高一扰动”深部复杂地况下煤炭资源安全高效开采提供基础理论支持。 展开更多

关键词 深部煤岩 力-热耦合 分离式霍普金森压杆 动态本构模型 有限差分-离散元

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岩石损伤过程中的热-流-力耦合模型及其应用初探 被引量：66

4

作者 朱万成 魏晨慧 +2 位作者 田军 杨天鸿 唐春安 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3851-3857,共7页

岩石损伤过程热-流-力(THM)耦合问题的研究对于深部采矿等许多工程领域都具有重要的理论意义。以岩石的损伤为主线,在多场耦合分析方程中引入损伤变量,基于质量守恒和能量守恒原理,提出岩体损伤过程中的THM耦合模型。通过把均匀弹性介质... 岩石损伤过程热-流-力(THM)耦合问题的研究对于深部采矿等许多工程领域都具有重要的理论意义。以岩石的损伤为主线,在多场耦合分析方程中引入损伤变量,基于质量守恒和能量守恒原理,提出岩体损伤过程中的THM耦合模型。通过把均匀弹性介质THM耦合响应的模拟结果与理论分析结果进行对比,验证了程序及有限元实施的正确性。然后,用该耦合模型进行了不同地应力条件下流固耦合过程的数值模拟,探讨了水压力对于岩石损伤过程的作用机制。数值模拟表明,水压力导致了拉伸损伤范围的扩大和损伤程度的加剧,同时亦对剪切损伤具有抑制作用。 展开更多

关键词 岩石损伤 热-流-力(THM)耦合 耦合模型 数值模拟

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机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究 被引量：23

5

作者 田久良 洪军 +2 位作者 朱永生 李小虎 郭俊康 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期63-68,共6页

为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones... 为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显. 展开更多

关键词 主轴-轴承系统 热-力耦合模型 动态性能

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填埋气体迁移气-热-力耦合动力学模型的研究 被引量：16

6

作者 薛强 梁冰 +1 位作者 孙可明 刘晓丽 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期54-59,共6页

基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化... 基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化对可压缩气体迁移的影响 ,得出了垃圾气体迁移过程中的孔隙压力分布规律。结果表明 ,三场耦合作用与非耦合作用相对差别较大 ,耦合效应不能忽略。这为定量化研究垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。 展开更多

关键词 垃圾气体 垃圾填埋场 气体迁移 气-热-力耦合动力学模型 固体废物处理 二次污染 摄动法 积分变换法

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Boom黏土热-力耦合弹塑性损伤模型研究 被引量：4

7

作者 龚哲 陈卫忠 +3 位作者 于洪丹 马永尚 田洪铭 李香玲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2433-2442,2450,共11页

黏土的热-力耦合本构模型研究在许多工程领域,尤其是核废料地下处置方面有着十分重要的工程意义。根据Boom黏土的在不同温度下的三轴与固结试验的结果,综合考虑了温度对黏土的强度与弹性模量的影响,在Drucker-Prager(简称D-P)帽盖模型... 黏土的热-力耦合本构模型研究在许多工程领域,尤其是核废料地下处置方面有着十分重要的工程意义。根据Boom黏土的在不同温度下的三轴与固结试验的结果,综合考虑了温度对黏土的强度与弹性模量的影响,在Drucker-Prager(简称D-P)帽盖模型的基础上,引入了硬化方程和热损伤、力学损伤的演化方程,建立了适用于黏土的热-力耦合弹塑性损伤本构模型。将模型在ABAQUS中进行了二次开发,根据试验结果反演得到了Boom黏土的模型参数。利用所建立的本构模型,对比利时HADES试验室中的ATLAS III现场试验进行了数值仿真,计算结果表明,模型的计算结果与现场实测的结果能较好地吻合,证明了模型的合理性。 展开更多

关键词 Boom黏土 热-力耦合 Drucker-Prager帽盖模型 损伤 本构模型 ATLASⅢ现场加热试验

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混凝土中化学-热-湿-力耦合过程的数值方法 被引量：12

8

作者 李荣涛 李锡夔 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期471-479,共9页

提出了一个火灾下混凝土中化学-热-湿-力耦合过程分析的两级数学模型．混凝土模型化为充满两种非混溶孔隙流体的非饱和变形多孔多相介质．数学模型基于控制干空气、湿份及基质溶解物的质量守恒、混凝土介质混合体的动量守恒和焓(能量)... 提出了一个火灾下混凝土中化学-热-湿-力耦合过程分析的两级数学模型．混凝土模型化为充满两种非混溶孔隙流体的非饱和变形多孔多相介质．数学模型基于控制干空气、湿份及基质溶解物的质量守恒、混凝土介质混合体的动量守恒和焓(能量)守恒的耦合偏微分方程组．模型中特别考虑到了高温下的脱盐过程．构造了一个用于数值模拟化学-热-湿-力耦合行为的有限元求解过程的混合弱形式．并且针对其中具有非自伴随算子特性的双曲线控制方程的空间离散进行了特殊考虑．数值结果例题显示所发展的数学模型和数值方法在重现火灾条件下的混凝土中化学-热-湿-力耦合行为的有效性． 展开更多

关键词 化学-热-湿-力耦合过程 数学模型 有限元法 混凝土 火灾

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随机复合材料结构非线性热-力耦合模拟的统计高阶多尺度方法

9

作者 董灏 崔俊芝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期153-166,共14页

对于具有复杂随机细观构造的复合材料结构的非线性热-力耦合问题的随机多尺度建模和计算仍是一个具有挑战性的问题。本文发展了一个新的统计高阶多尺度方法,克服了随机多尺度问题直接模拟时巨大的计算量,实现了具有随机复合材料结构非... 对于具有复杂随机细观构造的复合材料结构的非线性热-力耦合问题的随机多尺度建模和计算仍是一个具有挑战性的问题。本文发展了一个新的统计高阶多尺度方法,克服了随机多尺度问题直接模拟时巨大的计算量,实现了具有随机复合材料结构非线性热-力耦合问题的数值模拟。借助统计多尺度渐近分析和泰勒级数方法,本文严格推导了可以精确分析随机复合材料结构宏-细观尺度非线性热-力耦合响应的统计高阶多尺度计算模型。然后,通过局部误差分析证明了统计高阶多尺度计算模型中高阶校正项在保持计算模型局部能量和动量守恒的重要意义。进一步,建立了可以高效模拟随机复合材料结构非线性热-力耦合行为的具有离线和在线两阶段的时空多尺度算法。最后,通过数值实验验证了统计高阶多尺度方法的计算高效率和高精度。 展开更多

关键词 随机复合材料结构 非线性热-力耦合模拟 统计高阶多尺度计算模型 时空多尺度算法 局部误差分析

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水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用模型及应用 被引量：2

10

作者 贺桂成 廖家海 +3 位作者 李丰雄 王昭 章求才 张志军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1663-1672,共10页

为了研究温度对水饱和边坡夹层力学参数的影响,将水饱和边坡夹层视为固-液两相的线弹性体,建立了水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用的力学模型,并推导了其耦合控制方程;采用物理相似模拟的方法,建立了与边坡原型相似的试验模型,研究... 为了研究温度对水饱和边坡夹层力学参数的影响,将水饱和边坡夹层视为固-液两相的线弹性体,建立了水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用的力学模型,并推导了其耦合控制方程;采用物理相似模拟的方法,建立了与边坡原型相似的试验模型,研究温度引起的边坡夹层力学参数的变化特征;通过比较分析理论计算结果与模型试验结果,验证了所建立的耦合力学模型的适用性。研究结果表明:孔隙水压力系数和热压力系数是引起水饱和边坡夹层孔隙水压力增加的关键控制因素;孔隙水压力系数取决于孔隙排水压缩特性和固相介质压缩特性,这两者差值越大,孔隙水压力系数越大;孔隙水热膨胀系数和孔隙体积热膨胀系数是影响热压力系数的主要因素,这两者差值越大,热压力系数也越大;边坡夹层孔隙水压力随温度升高呈现出先缓慢增加而后急剧增加的变化特征,而黏聚力和抗剪强度随温度升高而缓慢降低,且孔隙水压力的理论计算结果与试验测试结果吻合良好。因此,水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用的力学模型能较好地反映孔隙水压力在加热升温过程中的变化特征,为科学地预测和控制类似边坡工程的稳定性提供了参考。 展开更多

关键词 水饱和边坡 温度 热-孔隙水-力耦合作用模型 热膨胀系数 孔隙水压力系数

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基于热-应力耦合分析的钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构性能劣化规律研究 被引量：2

11

作者 李永珑 刘新华 +1 位作者 张志强 陈宇 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第2期84-91,共8页

为探究钢筋锈蚀对衬砌结构性能的影响,基于应力场与温度场的耦合分析建立拉拔试验数值模型,并通过试验与计算结果对比验证了模型的可靠性,最终构建锈蚀作用下的衬砌结构性能劣化模型,分析不同锈蚀率下衬砌结构的性能退化规律。研究结果... 为探究钢筋锈蚀对衬砌结构性能的影响,基于应力场与温度场的耦合分析建立拉拔试验数值模型,并通过试验与计算结果对比验证了模型的可靠性,最终构建锈蚀作用下的衬砌结构性能劣化模型,分析不同锈蚀率下衬砌结构的性能退化规律。研究结果表明:(1)随着衬砌内部钢筋锈蚀率的增大,衬砌各部位的变形量与第一主应力均有不同程度的增加;(2)随着钢筋锈蚀的发展,拱脚、拱顶处的安全系数先后低于规范要求,表明拱脚及拱顶对钢筋锈蚀敏感程度较高;(3)存在一个锈蚀率临界值(10%),当锈蚀率小于该值时,钢筋锈蚀对衬砌结构的影响相对有限,高于该值时,钢筋锈蚀对衬砌结构影响明显。 展开更多

关键词 隧道 衬砌结构 钢筋锈蚀 热-力耦合 性能劣化 临界锈蚀率

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混凝土热-水-化-干湿应变多场耦合模型 被引量：1

12

作者 余思臻 漆天奇 +3 位作者 王桥 程勇刚 周伟 常晓林 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1585-1596,共12页

为了准确研究水工混凝土在服役环境中因湿度变化引起的应变应力特性,从基本理论出发,建立修正的热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型.在已有模型的基础上,引入优化的化学亲和力函数和吸附等温线方程,实现对水化过程和湿度多阶段演变的... 为了准确研究水工混凝土在服役环境中因湿度变化引起的应变应力特性,从基本理论出发,建立修正的热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型.在已有模型的基础上,引入优化的化学亲和力函数和吸附等温线方程,实现对水化过程和湿度多阶段演变的准确模拟,进一步建立湿度和应变之间的关系,使模型可以对湿度变化引起的应变应力特性进行描述.基于模型对不同水灰质量比及养护条件下的自干燥、自收缩、单轴扩散干燥试验进行模拟验证,并进行干湿循环试验的数值模拟.结果表明,所提模型具有较好的适应性,可以准确模拟试验中湿度和应变的演变过程,在干湿循环试验中由湿度引起的应变应力特性符合一般规律.该模型可以为水工混凝土结构的安全评估和寿命预测提供支撑. 展开更多

关键词 水工混凝土 热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型 养护条件 应变 应力

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基于耦合水化模型的超高掺粉煤灰混凝土性能研究

13

作者 漆天奇 杨舒涵 《水利水电快报》 2024年第4期85-93,共9页

为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此... 为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此基础上,引入流固共轭传热方程模拟大坝浇筑及通水冷却过程,并比较了两种混凝土在大岗山高拱坝施工中的温控特性。结果表明:耦合模型可准确模拟混凝土在不同外部环境下的性能演化过程;采用超高掺粉煤灰混凝土可有效降低温控费用和人力成本。 展开更多

关键词 超高掺粉煤灰混凝土 热-化-力耦合水化模型 热力学性能 温控特性

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力-化耦合作用下水化坍塌周期研究 被引量：1

14

作者 施赵南 高斐 《科技创新与应用》 2023年第13期71-74,共4页

在钻井过程中,钻井液与泥页岩相互作用所引起的水化应变,改变了井周应力分布,减小了泥页岩岩石强度,使得岩石力学参数也出现了改变,最后的结果导致井壁失稳,发生井壁坍塌。作者基于前人针对水化作用对于岩石力学参数影响的研究,以弹性... 在钻井过程中,钻井液与泥页岩相互作用所引起的水化应变,改变了井周应力分布,减小了泥页岩岩石强度,使得岩石力学参数也出现了改变,最后的结果导致井壁失稳,发生井壁坍塌。作者基于前人针对水化作用对于岩石力学参数影响的研究,以弹性力学和岩石力学等理论为基础,通过室内实验得出吸水扩散系数,同时考虑水化作用产生的弱化影响和附加水化作用所产生的应力,建立了力-化耦合作用下坍塌压力预测模型,绘制了水化坍塌周期图版。研究结果表明,含水量与吸水处距离成负相关关系,与吸水时间呈正相关关系,同时水化作用也会对岩石力学参数造成影响。南海目标储层在使用密度为1.12 g/cm^(3)的水基聚合物钻井液的条件下坍塌周期在10 d左右;当钻井液密度为1.13 g/cm^(3)时,坍塌周期为21 d。最终从水化坍塌周期图版可以看出,在钻开泥页岩地层后,将泥浆密度逐渐提升至1.14~1.15 g/cm^(3)之间,有益于长时间维持井壁稳定,防止井壁坍塌。该研究成果丰富了泥页岩井壁稳定研究内容,为安全钻井周期的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 坍塌压力 水化作用 井壁稳定 泥页岩 力-化耦合

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热-应力-损伤耦合作用下深埋隧洞围岩稳定性分析 被引量：5

15

作者 贾善坡 吴渤 +3 位作者 陈卫忠 伍国军 高敏 龚俊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2375-2384,共10页

以热力学和弹塑性力学理论为基础,分析岩石热-力完全耦合作用及其对力学参数和热特性参数的影响,建立了岩石热-力-损伤耦合模型及其参数演化方程,以ABAQUS软件为平台对其进行二次开发,并通过典型算例验证了岩石热-力完全耦合的重要性。... 以热力学和弹塑性力学理论为基础,分析岩石热-力完全耦合作用及其对力学参数和热特性参数的影响,建立了岩石热-力-损伤耦合模型及其参数演化方程,以ABAQUS软件为平台对其进行二次开发,并通过典型算例验证了岩石热-力完全耦合的重要性。然后以某深埋软岩隧洞为例,研究温度和开挖卸载共同作用下的隧洞围岩力学行为和损伤过程。计算结果表明:温度对岩石的力学性质和损伤演化过程影响显著,开挖损伤和热应力诱发的损伤对围岩热力学参数的影响不可忽略;所提出的力学模型可以有效反映围岩损伤演化、调热圈演化以及热力学参数演化,具有一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 岩石力学 热-力耦合模型 损伤 隧洞 数值模拟

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热-水-力耦合作用下非饱和土变形特性的弹塑性模拟 被引量：7

16

作者 蔡国庆 郭艳鑫 +2 位作者 李舰 张雪东 赵成刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1060-1068,共9页

在已有的非饱和土水-力耦合模型基础上,耦合考虑温度影响,建立了一个热-水-力耦合作用下非饱和土弹塑性本构模型。该模型以土骨架平均应力、修正吸力和温度为应力状态变量,以土骨架应变、饱和度和熵为应变状态变量。通过引入与温度相关... 在已有的非饱和土水-力耦合模型基础上,耦合考虑温度影响,建立了一个热-水-力耦合作用下非饱和土弹塑性本构模型。该模型以土骨架平均应力、修正吸力和温度为应力状态变量,以土骨架应变、饱和度和熵为应变状态变量。通过引入与温度相关的屈服面(LY、TY)以及相应的硬化规律来考虑温度对土体变形的影响。利用建立的模型,对文献中不同吸力和温度条件下的等向压缩和三轴排水剪切试验进行预测,预测结果表明,该模型能够较好地定量描述热-水-力耦合作用下非饱和土的变形特性。 展开更多

关键词 非饱和土 热-水-力耦合 弹塑性本构模型 变形特性

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直埋供热管道直角弯管热-力耦合分析 被引量：6

17

作者 江超 官燕玲 +3 位作者 邓顺熙 孟庆龙 石娟玲 曹宏麟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期125-133,共9页

针对直埋热水供热管道弯管受力的复杂性,基于土弹簧模型建立了三维热-力耦合有限元模型,分析了直埋直角弯管应力的主要影响因素,给出了缩短弯臂长度的热-力耦合有限元模型。建模中管土相互作用考虑了介质的重力和覆土重力等的作用,弯头... 针对直埋热水供热管道弯管受力的复杂性,基于土弹簧模型建立了三维热-力耦合有限元模型,分析了直埋直角弯管应力的主要影响因素,给出了缩短弯臂长度的热-力耦合有限元模型。建模中管土相互作用考虑了介质的重力和覆土重力等的作用,弯头管段的边界条件施加在2个弯臂端头。结果表明,直埋弯管在温升作用下的峰值应力远大于内压作用下的峰值应力;直埋弯管的一次应力随管道壁厚、管道埋深的增加而降低,随内压、弯头曲率半径的增加而增加;直埋弯管的二次应力随管道壁厚的增加而降低,随内压、埋深、温升、弯头曲率半径、弯头端部位移的增加而增加;弯头截面竖向椭圆化对弯头是有利的,而横向椭圆化是有害的;地面荷载作用使弯头最大当量应力减小,对弯头起保护作用。该研究旨在为直埋管道的安全性分析提供帮助。 展开更多

关键词 直埋供热管道 弯管 应力 热-力耦合分析 有限元模型

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泥岩各向异性热-水-力耦合特性——基于ATLAS Ⅲ现场加热试验 被引量：7

18

作者 马永尚 陈卫忠 +3 位作者 龚哲 于洪丹 李翻翻 李香玲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期426-436,444,共12页

比利时放射性核废料地质备选场址Boom clay是一种典型的横观各向同性材料,在Drucker-Prager帽盖模型的基础上,构建了适用于Boom clay的横观各向同性特点的热-水-力耦合弹塑性本构模型,该模型可反映温度对其强度、弹性模量、渗透性等的影... 比利时放射性核废料地质备选场址Boom clay是一种典型的横观各向同性材料,在Drucker-Prager帽盖模型的基础上,构建了适用于Boom clay的横观各向同性特点的热-水-力耦合弹塑性本构模型,该模型可反映温度对其强度、弹性模量、渗透性等的影响,并在ABAQUS中进行了二次开发。为验证所建立模型的合理性,结合比利时HADES地下实验室ATLAS Ⅲ现场加热试验结果,应用所提出的模型对加热过程中围岩的温度和孔隙水压力的变化规律进行了数值仿真分析。结果表明:所建立的模型能够正确地描述现场加热试验过程中围岩温度场和孔压场所呈现出的各向异性特征,主要表现为热源水平面内测点的孔压在加热功率升高时先略为下降后才升高,在加热功率下降时先略为升高后才下降,而竖直面内测点的孔压在加热功率升高时立即升高,在加热功率下降时立即下降。研究成果表明,考虑各向异性的THM耦合分析能更好地反映加热过程中泥岩温度场和孔压场的实际分布情况,研究结果对类似工程或现场试验的设计、安全运行提供重要的决策依据。 展开更多

关键词 BOOM CLAY 热-水-力耦合 Drucker-Prager帽盖模型 损伤 ATLAS Ⅲ现场加热试验

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荷载作用下多孔饱和地基的热-水-力耦合动力响应分析 被引量：4

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作者 熊春宝 郭颖 +1 位作者 刁钰 李志 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期795-801,共7页

基于广义热弹性理论,结合达西定律,对Biot波动方程进行修正,研究了一个受到荷载作用的多孔饱和地基的热-水-力多场耦合动态响应问题。建立了多孔饱和地基在荷载作用下的热-水-力耦合模型及控制方程,该模型可退化为热弹性耦合模型。采用... 基于广义热弹性理论,结合达西定律,对Biot波动方程进行修正,研究了一个受到荷载作用的多孔饱和地基的热-水-力多场耦合动态响应问题。建立了多孔饱和地基在荷载作用下的热-水-力耦合模型及控制方程,该模型可退化为热弹性耦合模型。采用正则模态法求解,得到了问题的解析解,讨论了热-水-力耦合模型和热弹性耦合模型的区别,分析了荷载频率变化对地基中各物理量的影响。最终给出了无量纲的竖向位移、超孔隙水压力、竖向应力和温度等物理量的分布规律。 展开更多

关键词 广义热弹性理论 热松弛时间 热-水-力耦合模型 热弹性耦合模型 多孔弹性体 正则模态法

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泥页岩井壁稳定性力-化耦合模型研究 被引量：1

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作者 吴矿燕 《石化技术》 CAS 2019年第8期254-254,259,共2页

泥页岩井壁稳定的力学与化学耦合研究一直以来是井壁稳定性研究中颇为关注的问题。20世纪以来,多数学者相继对此进行研究并取得一定成果。为了解泥页岩井壁稳定的力-化耦合模型,相关研究者从实验研究出发,结合理论方法建立的泥页岩井壁... 泥页岩井壁稳定的力学与化学耦合研究一直以来是井壁稳定性研究中颇为关注的问题。20世纪以来,多数学者相继对此进行研究并取得一定成果。为了解泥页岩井壁稳定的力-化耦合模型,相关研究者从实验研究出发,结合理论方法建立的泥页岩井壁稳定力-化耦合模型。本文对这一问题的研究思想、方法及技术难点作了归纳和总结。 展开更多

关键词 井壁稳定 力-化耦合 水化 力学参数

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