考虑流固耦合低渗透储层数值模拟研究

针对低渗透储层的渗流特征,基于流固耦合的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时启动压力梯度和低渗储层的流——固耦合特性,将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立适合低渗透油藏的流——固耦合渗流数学模型。在油藏岩土应力和应变分析基础上,结合有效应力原理和岩石骨架本构关系,建立了低渗透储层岩层骨架的数学模型,包括孔隙度方程、平衡方程、几何方程、岩石骨架本构关系等。通过考虑流——固耦合数值模拟的计算结果可以看出,低渗透油藏中流——固耦合效应是十分明显的。     

橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型的研究

建立橡胶材料的非线性高弹-粘弹性本构模型。高弹-粘弹性本构模型的总应力可分解为弹性应力与粘性应力之和,考虑到应力松弛的影响,将粘性应力分解为在加载与卸载过程中应变变化产生的粘性应力与应力松弛产生的反作用力之和。对比测试与模拟数据以验证本构模型的可靠性。结果表明:本构模型能同时模拟加载、卸载与应力松弛过程,应力松弛与多步应力松弛试验也验证了本构模型的非线性与对时间的依赖性,进一步说明本构模型的可靠性与合理性。     

稀土电解槽石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型

利用Weibull分布函数表征石墨内衬微元强度分布,对石墨内衬氧化腐蚀劣化的力学性质进行研究,建立石墨内衬单轴压缩下力学损伤本构关系。考虑石墨内衬氧化腐蚀作用下孔隙率变化,引入石墨内衬化学损伤变量,得到氧化腐蚀损伤本构关系。根据推广的lemaitre应变等效原理,综合考虑氧化腐蚀-应力损伤耦合作用影响,建立石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型。利用CT显微技术获取受到氧化腐蚀的试样孔隙结构演化图像,通过石墨内衬在不同氧化腐蚀时间下的单轴压缩实验得到应力-应变曲线,检验氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型的合理性。结果表明:模型预测曲线和实验结果基本吻合,能较客观地反映石墨内衬氧化腐蚀下损伤演化特性。     

复合水泥土应力应变本构模型研究

通过对复合水泥土无侧限抗压变形破坏过程进行分析概括、对试件破坏的宏观特征进行观察描述及对试块抗压过程的应力应变曲线比较,得到不同龄期复合水泥土破坏形态差异,及破坏过程弹塑性与脆性强弱关系.根据水泥土与混凝土变形及损伤的相似性,参照混凝土应力应变本构模型,提出复合水泥土的应力应变本构模型,基于最小二乘法插值原理对模型进行试验验证,验证结果显示:实测数据基本与应力应变模型重合,证明所提出的本构模型能够反映复合水泥土应力应变的关系.     

棒锤山露天铁矿边坡稳定性分析

采用ANSYS有限元法和FLAC方法分析边坡的应力应变过程,对其稳定性作出评价.有限元法采用邓肯E-B模型及理想弹塑性广义米赛斯模型来构造边坡岩土体本构关系;建立5个典型边坡剖面的二维模型;用理想弹塑性Mohr-Coulumb模型,模拟不断折减岩体抗剪强度系数时岩土体单元的应力应变关系,再利用ANSYS和FL-AC方法计算出边坡备剖面的安全系数;将这两种方法的模拟结果进行分析比较,最后给出评价边坡的稳定性和治理方案.     

颗粒流拟流体的本构关系

针对慢速密集颗粒流的特点,采用拟流体的方法,类比具有屈服应力的非牛顿流体,给出了适用于慢速密集颗粒流的本构方程表达形式,建立了用粗糙底面斜槽测量颗粒流当量粘性的数学模型,并以小麦颗粒为例,通过粗糙底面斜槽实验得出了小麦颗粒流的屈服应力及其本构方程的关键系数. 将实验得出的小麦颗粒流本构关系系数作为其当量粘性的特征值对斜面流进行解析计算,体积流量的模型预测值与实验值的相对误差在15%以内.     

高密度聚乙烯结构发泡塑料拉伸本构关系的研究

为了提高高密度聚乙烯（PE-HD）结构发泡工程的长期稳定性,在Sherwood-Frost模型的基础上,建立了包括应变率和密度的PE-HD结构发泡材料的本构关系,依据发泡塑料的拉伸应力-应变曲线,用数值方法拟合了该模型中的相关参数。验证结果表明,提出的本构方程能反映材料的应力-应变关系。     

PET拉伸吹塑数值模拟采用的本构方程

在PET拉伸吹塑的数值模拟中,采用何种本构方程来反映材料的应力-应变行为对于模拟结果的准确性有着重要的影响.目前所采用的本构方程可分为3类1)将材料的应力-应变行为视为超弹性;2)在数值模拟中采用黏弹性本构方程, 这又可分为微分型与积分型两种;3)采用黏塑性本构方程来描述材料的应力-应变行为.     

混凝土弹塑性损伤本构研究

混凝土弹塑性损伤本构的发展,不同于之前的线弹性本构以及弹性损伤本构,该本构考虑了塑性流动和损伤演化之间的相互影响。从能量的角度,基于不可逆热力学,在有效应力空间考虑塑性流动,又以弹塑性损伤能释放率来给出损伤演化法则,很好地反映了塑性和损伤二者的耦合关系。对近年来弹塑性损伤本构的理论和数值算法方面的发展进行了分析。     

岩石爆破中塑性压剪损伤的数值模拟

为计算爆破导致的塑性压剪损伤,基于岩石微元强度分布的随机性,采用连续介质力学与损伤力学理论,建立一种岩石损伤软化统计本构模型,并将此模型合理地嵌入到大型有限元软件LS-DYNA中,对无限岩体中的球形和柱形药包爆破压剪损伤问题进行了数值模拟,获得了不同围压下的应力-应变关系数据和不同时刻损伤分布的资料。该模型本构参数少,能够较好地反映出介质的损伤与软化等特征。     

基于Flac3D的Poyting-thomson模型及其应用

基于现场监测位移变形结果,以Poyting-thomson本构方程为基础求得位移解析解,反演出粉状矿体巷道的围岩参数,在Flac3D的后台上自定义Poyting-thomson本构模型,并与模型库自带模型比较模型的优劣.模拟结果表明Poyting-thomson本构模型较好反映了所模拟巷道围岩的应力、位移变化趋势及围岩...     

荷载-冻融耦合作用下充填层自密实混凝土的耐久性及损伤模型

为掌握处于冻融服役环境条件下充填层自密实混凝土(SCC)的耐久性,设计了轴压荷载-冻融耦合作用模拟试验,对比研究了SCC在冻融循环作用、荷载-冻融循环耦合作用下的质量、峰值应力、峰值应变等参数随冻融循环次数的变化规律;结合统计损伤理论,建立了相应的损伤本构模型,讨论了损伤变量与冻融循环作用次数的变化关系。结果表明:相较于单一冻融作用,1/3应力水平的轴压荷载与冻融循环耦合作用下的充填层自密实混凝土劣化速率更大,此时难以抵抗300次冻融循环作用,掺适量聚丙烯纤维或橡胶粉可较好改善其在荷载-冻融循环耦合作用下的耐久性。所建立的损伤本构模型可较好地描述荷载-冻融耦合作用后混凝土应力-应变关系,其损伤变量与冻融次数具有良好相关性。     

树脂基碳纤维丝束本构方程的研究

分析了三维完全各向异性、三维正交各向异性和横观各向同性材料的本构关系,提出树脂基碳纤维丝束采用横观各向同性的本构方程,并基于该方程,通过隐式计算模块Abaqus/Standard中的牛顿迭代法求解材料的拉伸性能,与试验作对比。结果表明:拉伸应力—应变关系曲线与试验值比较吻合,能较好地模拟树脂基碳纤维丝束的形变,较准确地反映拉伸力学响应;该本构方程模型能够有效地预测碳纤维复合材料的拉伸力学行为。     

基于超弹-黏弹本构模型的橡胶材料有限元分析

要确定橡胶制品在外部因素作用下的力学响应,就需要建立起能够精确描述橡胶材料力学性能的本构模型。通过对橡胶材料进行单轴压缩以及应力松弛实验,并与ABAQUS数值模拟相结合,建立并拟合了橡胶材料超弹-黏弹本构模型以及相关参数,同时建立了与实验条件一致的仿真模型。结果表明,实验数据与仿真数据的误差较小,验证了建立的超弹-黏弹本构模型的准确性。     

基于ABAQUS的耐火材料细观损伤本构模型的开发与实现

针对耐火材料复杂的非线性力学行为及其损伤机制,在细观力学基础上提出了基于界面相模型的耐火材料细观损伤力学模型,利用ABAQUS软件的二次开发平台,开发了该本构关系的子程序。利用该本构模型,对镁碳质耐火材料的受压试验进行了数值模拟。结果表明,运用该本构模型对耐火材料的非线性损伤力学行为进行模拟,与试验结果能够较好地吻合。     

Mooney-Rivlin模型在硅橡胶应力锥受力分析中的应用

采用Mooney-Rivlin模型作为应力锥硅橡胶的本构模型,计算电缆终端应力锥的变形。MooneyRivlin模型的参数C01和C10通过拟合硅橡胶单轴拉伸试验的数据得到。通过Abaqus软件对应力锥进行数值模拟,得到应力锥的受力变形,同时通过实验对应力锥的变形进行测量,发现数值模拟结果和实验结果相吻合,证实了Mooney-Rivlin模型能在电缆终端应力锥硅橡胶材料数值分析中的准确性。     

水煤浆气化炉激冷流程中气液两相负浮力流动的数值模拟

综合逆压突扩流动和浮力各向异性的流场特征,运用颗粒群理论,引入Shih的Reynolds应力通用本构关系建立了可实现性应力代数模型.在模型中引入涡扩散理论建立了扩散方程,解决了气液两相数值模拟中流型变化带来的复杂问题.运用该模型对气化炉洗涤室内流场进行了数值预报,并进一步量化分析了出口动量与最大下降深度和夹层内侧出口含气率的关系.     

单螺杆挤出过程熔体输送段数值模拟方法

综述了应用于螺杆挤出成型过程熔体输送段数值模拟的各种计算方法，根据挤出过程聚合物流场控制方程，介绍了几种有代表性的聚合物本构关系，包括线性黏弹性和非线性黏弹性本构方程。概述了有限差分法、有限元法、有限体积法和边界元法等数值计算方法的特点和应用范围，并针对聚合物熔体流动模拟中的迭代收敛性和稳定性、耦合和解耦合、高Weissenberg数等问题进行了讨论，指出应该根据研究目的和实际情况选择适宜的本构方程和数值方法。     

基坑开挖对软黏土中邻近隧道变形的影响分析

针对基坑开挖在软黏土地区具有显著的时空效应的特点,采用线性Drucker-Prager模型和时间硬化幂函数法则耦合的蠕变模型以反映基坑开挖的时空效应,将该蠕变模型运用于某基坑施工的数值模拟,重点分析基坑施工对邻近隧道变形影响.数值模拟结果表明:采用该耦合蠕变模型所得的隧道收敛变形计算值与监测数据大致吻合,可有效反映基坑...     

热力耦合作用下浇注式沥青混凝土三轴蠕变特性研究

为了深入研究浇注式沥青混凝土沥青混合料在温度、应力耦合作用下的三轴蠕变特性,采用MTS815试验机开展了不同温度、不同应力水平和不同围压条件下的三轴蠕变试验,获取了相应的蠕变曲线,并将改进的Burgers模型推广到三维形式,用来描述浇注式沥青混凝土的蠕变本构关系。研究结果表明：浇注式沥青混凝土蠕变曲线的第一阶段不明显,这反映出其内部空隙率较低;蠕变变形值随温度升高和偏应力水平增大而明显增大,这反映出高温重载共同作用是浇注式沥青混凝土路面出现车辙的决定性因素;蠕变变形随围压增大略有减小,围压对蠕变变形有抑制作用,三轴蠕变试验获得的蠕变规律较之单轴蠕变试验更能反映实际受力过程中的变形规律,三维的改进Burgers模型能够准确反映热力耦合作用下浇注式沥青混凝土的蠕变特性。