冻土力学参数综述

第一章绪论

1.1选题背景和研究意义

近些年来，随着国家对西北地区基础交通设施的投资，我国高速公路隧道的建设进入了一个新的发展阶段。在西部大开发战略中，建成便利的交通系统是西部经济发展和社会进步的必然需求，而陆路交通网的完善也必然要求交通基础设施延伸至自然环境恶劣的高海拔寒冷地区。随着我国青藏高原铁路、公路建设的发展，高海拔寒冷地区隧道的建设技术问题日益受到工程界的关注和重视。其中对于高寒地区的公路隧道，冻害问题一直以来是个比较棘手的问题，同时也是亟待解决的一个难题。几乎所有的冻害问题都关系到冻土和冻岩的力学问题，对高寒多年冻土区的隧道建设开展专项冻土力学参数研究显得势在必行。

本项目以国道214线共和至玉树（结古）公路平均海拔4000多米的鄂拉山和姜路岭高寒多年冻土特长隧道为依托工程，总体目标是结合国道214线共和至玉树高寒多年冻土公路隧道目前揭露的冻土地质条件，开展以下5种冻土（岩）的物理力学试验研究：（1）含冰亚粘土夹碎石土物理力学试验；（2）含冰页岩物理力学试验；（3）含冰凝灰岩物理力学试验；（4）含冰板岩物理力学试验；（5）含冰安山岩物理力学试验。基于以上物理力学实验，分析多年冻土公路隧道含冰围岩的施工力学特性及变形机理，建立隧道多年冻土的破坏准则，提出多年冻土隧道合理有效的施工方案、控温标准、变形控制技术和保温方案，有效解决特殊地理、恶劣气候及地质条件下所面临的隧道设计、施工技术难题，为今后在高海拔多年冻土区修建公路隧道积累宝贵的工程经验，为在高海拔冻土地区建成便利的公路交通系统，推动我国青藏地区经济发展和社会进步做出贡献。

1.2研究现状

1995年，淮南矿业学院的杨平根据两淮地区近十个井筒的人工冻土力学试验，归纳总结出了该地区深部冻结土的强度和变形的一般特性。

2001年，中科院寒区旱区环境所的李宁、程国栋、许学祖和朱元林从冻结土的宏观力学性质，正冻土中的水、热迁移理论，正冻土的水热力耦合模型四个方面分析综述了国内外冻土力学的发展历史、研究现状与我国冻土力学研究中存

在的问题，并指出了我国冻土力学今后的重点研究方向。

2003年，大连理工大学的刘增利和李洪升基于国家自然科学基金《工程地基冻胀破坏机理及冻害预报》(项目批准号:59578039)和《冻土地基广义强度破坏理论及其应用研究》(项目批准号:50278010)，采用断裂力学方法对其破坏进行了研究与分析，目的建立一种新的破坏准则一广义强度破坏理论。同时对冻土进行损伤量的细微观测试分析，为后续采用损伤力学进行冻土破坏机理分析做好前期准备。

2003年，兰州大学的张俊兵和林传年、中科院寒区旱区环境所的朱元林在常应变率下对饱和冻结兰州粉土(黄土)进行了单轴抗压强度试验。通过对试验资料的分析，得出了在一定条件下粉质粘土抗压强度的变化规律。次年，他们又通过对三种不同干密度的饱和冻结黏土在常应变率下做了单轴抗压强度试验,得出了饱和冻结黏土的单轴抗压强度受温度、应变率、破坏时间及干密度等因素的影响规律,并分别建立了以温度、应变率(或破坏时间)及干密度为变量的强度预报方程。

2005年，东南大学的刘雨和龚维明在分析多年冻土地区桩基工作机理的基础上，结合冻土的物理力学性质及热学性质，着重对青藏高原多年冻土地区钻孔灌注桩设计中基础冻结力的形成过程、回冻过程中基桩承载力的变化规律、施工后桩周冻土的回冻规律等几个主要力学问题进行了研究。对灌注桩基础在多年冻土条件下的力学特性和工作机理进行了阐述，表明了其力学问题的差异性和特征性，提出了多年冻土中桩基的设计准则。

2006年，大连理工大学的刘晓洲和李洪升从研究冻土发生脆性断裂破坏的条件出发，建立了适用于冻土自身特性的断裂破坏准则。同时，还就在冻土试验研究中从未采用过的翼型裂纹试样进行了压裂断裂韧度和压剪断裂韧度测试研究，分别得出了这两种计算模型的断裂韧度值，并分析了两者之间的关系。

2006年，安徽理工大学的张照太和汪仁和以试验为基础，根据正交试验设计，对多种影响冻土力学性能的因素进行试验分析研究，进行了不同应力路径下冻土三轴强度试验，尤其是获得了卸载条件下冻土的力学性能参数。通过对冻土流变试验结果的分析，以 C.C.维亚洛夫提出的冻土幂函数蠕变方程为基础，采

用Mises屈服准则，对C.C.维亚洛夫方程进行修正，获得了修正的CC.维亚洛夫蠕变方程。

2006年，天津市政工程设计院的张贵生、重庆交大的梁波以及兰州交大的刘德仁通过对青藏高原清水河、北麓河、安多三个典型工点,五种典型土样的室内试验,对与多年冻土冻融变形密切相关的冻土物性、力学特性进行了研究。对基本物理性质、压缩系数和强度参数进行了对比分析。

2006年，东北林业大学的许净莲和贾艳敏从冻土和桩的性质入手，归纳了冻土的典型本构关系，对冻土的工程性质、桩的荷载传递机理和破坏模式进行了介绍。随后对桩土相互作用机理及桩土的应力分布进行了详细论述。

2008年，兰州交通大学的孙文和吴亚平对青藏高原北麓河冻土区气候变化特点和趋势作了分析，研究了在气温变化的背景条件下，多年冻土区普通填土路基和热棒路基地温变化特点及发展趋势，进而研究了涵洞对热棒路基热稳定性的影响。

2008年，吉林大学的陈义民对中俄石油管道冻土区不同土质间融沉特性进行了比较分析，并对其影响机理进行了阐述，并且参照规范中的分类标准对各类冻土的融沉性进行了分类研究，并与规范值进行了比较分析。

2009年，南京林业大学的王效宾和杨平以南京地铁二号线逸仙桥站盾构出洞水平冻结加固工程为依托，应用室内实验、现场实测、理论分析和数值模拟的综合方法，对人工冻土融沉特性、冻融土体物理力学特性、人工冻土融沉对周围环境的影响规律及人工冻土融沉的防治措施进行了较系统的研究。

2009年，北京交通大学的段东明和魏庆朝通过对国内外冻土湿地路基研究现状的调查分析，在查清唐古拉山北麓冻土湿地工程地质条件基础上，开展了以路基失稳发生机理和工程处理措施为核心的冻土湿地路基稳定性关键技术研究。通过高原冻土湿地路基稳定性数学模型分析、试验段实体工程冻土地温和路基变形观测和基于观测数据基础上的理论预测计算，提出了影响高原冻土湿地路基稳定性的主要因素。

2009年，东北林业大学的候恩创和程培峰以哈尔滨市具有代表性的道路粘质土作为研究对象，考虑了冻融温度、冻结方式两个因素，研究了路基重塑土冻

融后的物理变化特性，考虑含水量、密度、冻融周期三个因素，研究了土冻融后力学性质的变化规律。

2010年，中国铁科院的杨让宏和朱本珍依托国家“十一五”科技支撑项目《青藏铁路运营安全保障系统研究》中“多年冻土工程检测与病害整治技术研究”课题之“多年冻土斜坡路基的稳定性评价与整治措施研究（2006BAC07B02）”子课题，重点对青藏铁路运营期间多年冻土区斜坡路堤工程结构的稳定性进行了分析和研究。在此基础上提出了多年冻土区斜坡路堤稳定性的综合分析评价方法和标准。

2010年，哈尔滨工业大学的董鉴峰基于中俄石油管道电力设备项目-220kV 塔河-漠河输电线路新建工程，对取自塔河-漠河输电线路场地的 101 个原状多年冻土样本的物理力学指标（冻土密度、含水量、颗粒分析、起始冻结温度、导热系数、冻胀系数、融沉系数、单轴抗压强度）进行了测定，其次，为了模拟低温环境引进了英国原产核磁共振仪，并且自主研发了配套制冷设备，通过试验分析得到了温度对原状冻土未冻水含量的影响规律。

2011年，兰州交通大学的潘艳霞和王旭对青藏铁路清水河试验段高温多年冻土地基钻孔灌注桩回冻过程的温度场进行了模拟，建立温度场计算模型，考虑了混凝土水化热的影响，对桩及桩周土进行热学分析，得到了回冻过程桩周土的温度等值线图，给出了不同深度处温度随时间变化的曲线以及温度随深度的变化曲线。在确定的温度场条件下，进行温度场与应力场的耦合计算分析，得到了冻结力随深度的变化规律。

2011年，北京交通大学的施烨辉和何平在国家自然科学基金(50778012)支持下，研究分析了冻融循环作用对冻土特性的影响，开展了室内冻土动三轴试验研究，结合现场调研和观测结果，建立模型计算分析了冻融作用下路基温度、水分分布情况，并基于上述研究结果，计算分析了列车荷载和冻融循环作用对冻土路基稳定性影响。总结了冻土常用的物理力学等各项表征量，并给出这些表征量对冻土工程性质的具体影响及相关规律；提出了基于温度和含水量的路基稳定性评价方法。

2011年，吉林大学的冷毅飞和孙友宏针对黑龙江地区中俄石油管道多年冻

土的物理力学性质做了专门的试验研究。完成了细砾、砂土、粉土、粘性土、泥炭化粘性土和泥炭质土六种共345个土样的融沉试验，通过对大量的试验数据进行分析，提出了多年冻土融沉系数与融化压缩系数的经验确定方法，并对冻土融沉性分类做了进一步的研究。

2012年，吉林大学的李长雨针对季节冻土地区的道路冻害问题，依托国家高技术研究发展计划（863 计划）项目《季节冻土区路基抗冻融稳定控制技术研究》，以国道 G102 线扩建为工程依托，开展了冻融循环下橡胶颗粒改良粉煤灰土的理论与应用研究。运用大量的试验手段对橡胶颗粒改良粉煤灰土的静力特性、动力特性进行了研究。

2012年，吉林大学的王静和刘寒冰基于国家自然科学基金资助项目计划《冻融循环后路基材料力学特性的静动参数转换理论及试验研究》项目（50978117），对不同塑性指数路基土进行不同次数冻融循环，再进行静、动三轴试验，得到了压实路基土静、动力参数与冻融循环次数的关系。同时采用场发射扫描电镜（ESEM）采集不同塑性指数土，不同冻融循环次数后的压实路基土微观结构图像，然后对土各状态下颗粒及孔隙的微观结构参数进行量化统计，并且对其微观机理进行了分析。

2012年，中科院寒区旱区环境工程所的刘世伟基于有关高温冻土物理力学性质研究的文献，综述了高温冻土的定义及其温度界限，同时论述了未冻水对高温冻土物理力学性质的巨大影响，并提出了一种在冻结状态下高温冻土中未冻水孔隙水压力的测试方法。

1.3依托工程概况及技术特点

本研究项目拟选择G214线的姜路岭隧道和鄂拉山隧道作为依托工程，隧道所在地区属典型的高原大陆性半干旱气候类型，冬季气候寒冷漫长，多风雪，易成雪灾；夏季气候凉爽短促，雨水较充足，中高山脉终年霜雪不断，降水分布地区差异明显，随地势升高降水量增加，且降雨主要集中在5～9月份，气温和蒸发量随海拔高度的增加而相对下降和减少，线路区寒长暑短，四季不分明，昼夜温差大，空气稀薄，气压低含氧量少，大气含氧量比平原低40%，缺氧严重，日照充足，年平均日照率达50～60%，无绝对无霜期，全年冰冻期长达7个月。姜

路岭隧道冬季年最低平均气温-10.3摄氏度，最大积雪深度16cm，最大冻结深度277mm。隧址区属冰缘侵蚀中高山，地形中间高南北低，东西两侧为山脉走向峰脊，海拔高程4690米，两座隧道海拔高度在4280m以上。

姜路岭隧道所处地段的的工程地质主要分布为：（1）多年冻土的融沉滑塌；主要分布在最老109国道左侧缓坡处，面积不大，仅30-70m2,长15-20m,宽10-15m 有4-5处，距隧道进口山坡处100m左右，（2）涎流冰；主要分布于隧道出口左侧沟沟内， K329+920线路右侧泉水，水流量0.8-1L/s，冬季形成涎流冰。（3）在隧址区姜路岭坡麓及山间洼地处广泛分布有水草地及水草沼泽，特别是隧道进口段发育着多年冻土区冻结层上水；由冻结层上水形成的水草地及水草沼泽，其水位、含水层厚度受冻土上限控制，冻土上限埋深一般为1.6-2.2m。（4）冻土；多年冻土分布于姜路岭南北坡进出口及山顶处，为连续多年冻土区，多年冻土区上限1.6-2.2m；下限28-42m。上部多年冻土层为含亚粘土的碎石土以多冰、富冰、饱冰冻土为主，融沉类别为弱融沉、融沉、强融沉，其水平及垂向分布具不均一性。进口钻孔K329+940在 3.5-7.3m处见有大量的冻结层状冰，洞身段K330+700在20-30之间见有大量的冻岩裂隙冰。冻岩进入基岩强风化层20.0-38.0m，主要分布在泥质页岩夹板岩中，冻岩节理张开裂隙内或层间的冰粒及冰晶较发育，多年冻土及冻岩对隧道洞身段影响较小（埋深大于42m），但多年冻土开挖融化后，含亚粘土的碎石土呈软塑状，强度极低，成洞极为困难。岩石冻结时强度高，开挖后冻岩融化，裂隙张开，强度降低，易风化呈碎块状。受反复冻融作用，洞身极易变形，导致侵限甚至冒顶灾害。这种灾害普遍较为难治，对主洞的连带危害性很大，需要研究这些特殊地质的物理力学特性，对隧道的开挖、支护以及变形控制等有很重要的指导意义。

1.4本文的研究内容、研究方法和预期目标

结合国道214线共和至玉树高寒多年冻土公路隧道目前揭露的冻土地质条件，开展以下以下5种冻土（岩）的物理力学试验研究。

（1）含冰亚粘土夹碎石土物理力学试验

（2）含冰页岩物理力学试验

（3）含冰凝灰岩物理力学试验

（4）含冰板岩物理力学试验

（5）含冰安山岩物理力学试验

本项目采用调研、室内试验、现场测试、数值模拟等多种手段开展研究工作。

建立依托工程所在地区不同岩性冻土的力学特性数据库；

杭州地铁冻土试验报告

1、前言 中国矿业大学建筑工程学院受上海隧道股份工程有限公司委托，承担了杭州地铁1号线滨江站~富春路站区间盾构过江隧道联络通道处土样冻土力学性能试验任务，以利于联络通道的施工。试验项目包括冻土无侧限抗压强度、抗弯强度试验。现已按合同要求完成了试验任务，所有试验资料均汇编于本报告中。 首先，我们测定了从现场送来的44个土样中取出的12个待测无侧限抗压强度土样以及8个待测抗弯强度土样实验前的含水量及干密度。土样取样深度及测试结果见表1和表2： 表1 无侧限抗压强度土样含水量及干密度 表2 抗弯强度土样含水量及干密度

2、冻土无侧限抗压强度试验 测定冻土无侧限抗压强度时采用的应变速率为0.1%/min。应力－应变曲线的峰值应力即为抗压强度，相应的应变即为破坏应变。冻土无侧限抗压强度及破坏应变测试结果列于表3中。图1-图4选取了几个典型的冻土无侧限抗压强度应力－应变曲线。 表3 冻土无侧限抗压强度测试结果 3、冻土抗弯强度试验 采用的试件尺寸为40mm×40mm×160mm的重塑土，加载方式为三点式，试验机置于-10℃低温环境中。荷载与变形关系曲线的最大截面应力即为抗弯强度，相应的挠度即为破坏挠度。冻土抗弯强度测试结果列于表4中。图5-图8描出了冻土抗弯强度应力－应变曲线。 表4冻土抗弯强度测试结果

图1 淤泥质粉质粘土-10℃无侧限抗压强度应力应变曲线 图2 粉质粘土-10℃无侧限抗压强度应力应变曲线

图3 粉砂-10℃无侧限抗压强度应力应变曲线 图4 圆砾-10℃无侧限抗压强度应力应变曲线

图5 淤泥质粉质粘土抗弯强度荷载与变形关系 图6 粉质粘土抗弯强度荷载与变形关系

常用材料力学性能.

常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800

7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢

高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT

MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃

材料性能复习题(力学性能)

材料性能复习题（力学性能） 第一章 单向静拉伸力学性能 一．名词解释 1. 弹性极限（σe ）： 以后，材料便开始产生塑性变形。其表达式为2. 弹性模数(E)：E=σ/ε G= τ/ γ 值，表面原子间结合力大小。 3. 弹性比功（a e ）：材料拉伸时的弹性比功可用应力 a e = 4. 规定非比例伸长应力（σp ）： 0.05%时的应力。 5. 屈服强度（σs ）：的屈服强度或屈服点，用σs 表示. 6. 规定残余伸长应力：σr r0.1、σr0.2，常用的为σr0.2。 7. 应变硬化指数（n ）：S=ke n ，材料的n 值高低与其层错能的大小有关。物理意义：抵抗均匀塑性变形的能力。技术意义：对加工硬化敏感，n 越大，应变硬化效益越高，根据n 值选 工程材料。 8. 断后伸长率（δ）：指试样拉断后，标距的伸长与原始标距百分比。 δ=ΔL K （L 1-L 0）/L 0 × 100% 9. 断面收缩率（Ψ）：断面收缩率是试样拉断后, 缩颈处横截面积的最大减缩量与原始横截面积的百分比, 用符号Ψ表示, 即Ψ=(Ao-A1)/Ao × 100%，式中:Ao 为试样原始横截面积;A1 为缩颈处最小横截面积. 10. 韧性断裂：断裂前有明显的宏观塑性变形，吸收的能量大，断口呈纤维状，发暗，看的出塑性变形后的痕迹。 11. 脆性断裂：断裂前不发生明显的宏观塑性变形，即断裂发生在弹性变形阶段、吸收的能量很小。断口与正应力垂直，宏观上比较平齐光亮，常呈放射状或结晶状。 12. 剪切断裂：剪切断裂是材料在切应力作用下沿着滑移面滑移分离而造成断裂。剪切断裂的另一种形式为微孔聚集型断裂，微孔聚集型断裂是材料韧性断裂的普通方式。 13. 解理断裂：在正应力作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂称为解理断裂。（沿着一定结晶学平面发生的断裂的现象叫解理。） 14. 理论断裂强度（σm ）：将晶体两个原子面沿垂直于外力方向拉断所需最小应力。（使得 原子间引力达到最大值时所受到的拉应力。） a E m γσ= （一般金属σm =10000MPa ；实际金属强度：铝合金：200-300MPa ，低碳钢：400-500MPa ，合 金钢：1000MPa ）

填料塔文献综述

填料塔文献综述 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料、塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速的发展。目前，国内外已开始利用大型高效塔改造板式搭，并在增加产量、提高产品质量、节能等方面取得了巨大的成就。 （二）填料塔 填料塔是气、液呈逆流的连续性接触的气液传质设备，它的结构和安装比板式塔简单。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气、液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层中的液体有向塔壁流动的“趋壁”倾向，因此填料层较高时往往将其分为几段，每一段填料层上方设有液体再分布器，使流到壁面的液体集于液体在分布器作重新分布。 填料塔操作时，气体从下向上呈连续相通过填料层的空隙，液体则沿填料表面流下，并形成相际接触界面，进行传质。气、液体的通过能力、相际界面的大小、传质速率的快慢与填料的集合形状关系甚大。因此，多年来人们一直注意发展性能优良而有造价低廉的填料。 填料塔与板式塔相比在以下情况下优先选用：①在分离程度要

求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可以采用新型填料以降低塔德高度；②对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小、压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；③具有腐蚀性物料，可选用非金属填料的填料塔；④容易发泡的物料宜选用填料塔，因为在填料塔内，气相主要不以气泡形式通过液相，可减少发泡的危险，此外，填料还可以使泡沫破碎。 （三）塔填料 （1）填料的类型：填料的种类很多，按照制成填料的材料是实体还是网体可分为实体填料和网体填料两类。实体填料有陶瓷、金属或塑料等制成，如拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍形和矩鞍填料等；网体填料有金属丝制成，如形网环、网状鞍形填料、网波纹填料等。按照填料在塔内堆积的方法不同可分为乱堆填料和整砌填料两类。乱堆填料有颗粒形填料如拉西环、鞍形填料、鲍尔环、阶梯环等作无规则推挤而成；整砌填料则常由规整的填料整齐砌成，也可由拉西环等颗粒填料砌成。 （2）填料的性能评价:填料层的特性是影响塔操作的主要因素，它除了单个填料的名义尺寸之外，还包括：①单位体积中填料的个数； ②比表面积；③空隙率；④干填料因子和填料因子；⑤堆积密度等项。填料层的特性还与填料塔内装填的方法有关；充水装填的比干装的要疏松；新装的比使用长久的要疏松。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。在

材料力学性能-考前复习总结(前三章)

金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下（环境）变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。 材料的安全性指标：韧脆转变温度Tk；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；缺口敏感性NSR 材料常规力学性能的五大指标：屈服强度；抗拉强度；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；硬度；断裂韧性 第一章单向静拉伸力学性能 应力和应变：条件应力条件应变 = 真应力真应变 应力应变状态：可在受力机件任一点选一六面体，有九组应力，其中六个独立分量。其中必有一主平面，切应力为零，只有主应力，且 ，满足胡克定律。 应力软性系数：最大切应力与最大正应力的相对大小。 1 弹变1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。ae=1/2σeεe=σe2/2E。取决于E和弹性极限，弹簧用于减震和储能驱动，应有较高的弹性比功和良好弹性。需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。 2）弹性不完整性：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向及加载时间无关，但对实际金属而言，与这些因素均有关系。 ①滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。与材料成分、组织及试验条件有关，组织约不均匀，温度升高，切应力越大，滞弹性越明显。金属中点缺陷的移动，长时间回火消除。 弹性滞后环：由于实际金属有滞弹性，因此在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回路。吸收变形功 循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（塑性区加载，塑性滞后环），也叫内耗（弹性区加载），或消震性。 ②包申格效应： 定义：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。（反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了） 解释：与位错运动所受阻力有关，在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲，密度增大，形成位错缠结或胞状组织，相对稳定。卸载后同向拉伸，位错线不能显著运动。但反向载荷使得位错做反向运动，阻碍

冻土密度试验

冻土密度试验 概念：冻土密度是冻土单位体积的质量，它是冻土的基本物理特。 一、试验目的 冻土密度是冻土的基本物理指标之一。它是冻土地区工程建设中计算土的冻结或融化深度、冻胀或融沉、冻土热学和力学指标、验算冻土地基强度等所需的重要指标。测定冻土的密度，关键是准确测定试样的体积。 二、试验原理 冻土密度试验在负温环境下。试验中对原状冻土和人工冻土测定其含水率、质量、体积等参数，采用公式计算法计算出冻土的密度。。根据冻土的特点和试验条件选用浮称法、联合测定法、环刀法或充砂法。 浮称法 三、仪器设备 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定： 1.天平：称量1000g，最小分度值； 2.液体密度计：分度值为cm3； 3.温度表：测量范围为一30℃?+20℃，分度值为℃； 4.量筒:容积为1000mL； 5.盛液筒：容积为1000?2000mL； 6.试验所用的溶液：采用煤油或0℃纯水。采用煤油时，应首先用密度计法测定煤油在不同温度下的密度，并绘出密度与温度关系曲线。采用纯水和试样温度较低时，应快速测定，试样表面不得发生融化。 四、操作步骤 1、调整天平，将盛液筒置于天平一端。

2、切取质量为300?1000g的冻土试样，用细线捆紧，放入盛液筒中并悬吊在天平挂钩上称量，准确至。 3、将事先预冷接近冻土试样温度的煤油缓慢注入盛液筒，液面宜超过试样顶面2cm，并用温度计量测煤油温度，准确至。 4、称取试样在煤油中的质量，准确至。 5、从煤油中取出冻土试样，削去表层带煤油的部分，然后按规定取样测定冻土的含水率。 五、成果整理 1.冻土样的密度按下列公式计算： ρ f =m1/V V=(m1-m2)/ρm 式中ρf——冻土密度（g/cm3）； V——冻土试样体积(cm3)； m1——冻土试样质量（g）； m2——冻土试样在煤油中的质量（g）； ρ m——试验温度下煤油的密度（g/cm3），可由煤油密度与温度关系曲线查得。 2.按下列公式计算冻土样的干密度： ρ fd =ρ f/(1+ω) 式中ρfd——冻土干密度（g/cm3）； ω——冻土含水率(%)； 3.实验的记录表格如下： 冻土密度试验记录表（浮称法）工程名称：钻孔编号：

计算流体力学常用数值方法简介[1]

计算流体力学常用数值方法简介 李志印　熊小辉　吴家鸣 (华南理工大学交通学院) 关键词　计算流体力学　数值计算 一　前　言 任何流体运动的动力学特征都是由质量守恒、动量守恒和能量守恒定律所确定的,这些基本定律可以由流体流动的控制方程组来描述。利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程,揭示流体运动的物理规律,研究流体运动的时一空物理特征,这样的学科称为计算流体力学。 计算流体力学是一门由多领域交叉而形成的一门应用基础学科,它涉及流体力学理论、计算机技术、偏微分方程的数学理论、数值方法等学科。一般认为计算流体力学是从20世纪60年代中后期逐步发展起来的,大致经历了四个发展阶段:无粘性线性、无粘性非线性、雷诺平均的N-S方程以及完全的N-S方程。随着计算机技术、网络技术、计算方法和后处理技术的迅速发展,利用计算流体力学解决流动问题的能力越来越高,现在许多复杂的流动问题可以通过数值计算手段进行分析并给出相应的结果。 经过40年来的发展,计算流体力学己经成为一种有力的数值实验与设计手段,在许多工业领域如航天航空、汽车、船舶等部门解决了大量的工程设计实际问题,其中在航天航空领域所取得的成绩尤为显著。现在人们已经可以利用计算流体力学方法来设计飞机的外形,确定其气动载荷,从而有效地提高了设计效率,减少了风洞试验次数,大大地降低了设计成本。此外,计算流体力学也己经大量应用于大气、生态环境、车辆工程、船舶工程、传热以及工业中的化学反应等各个领域,显示了计算流体力学强大的生命力。 随着计算机技术的发展和所需要解决的工程问题的复杂性的增加,计算流体力学也己经发展成为以数值手段求解流体力学物理模型、分析其流动机理为主线,包括计算机技术、计算方法、网格技术和可视化后处理技术等多种技术的综合体。目前计算流体力学主要向二个方向发展:一方面是研究流动非定常稳定性以及湍流流动机理,开展高精度、高分辩率的计算方法和并行算法等的流动机理与算法研究;另一方面是将计算流体力学直接应用于模拟各种实际流动,解决工业生产中的各种问题。 二　计算流体力学常用数值方法 流体力学数值方法有很多种,其数学原理各不相同,但有二点是所有方法都具备的,即离散化和代数化。总的来说其基本思想是:将原来连续的求解区域划分成网格或单元子区

人工冻土土力学

人工冻土力学研究现状 摘要：在城市建设的发展过程中，我们更多的城市建设项目转移到地下进行，当我们在施工过程中遇到富水岩层或流速过大的软弱地层，需要借助辅助的工法才使得施工得以安全开展，因此人工冻结技术在矿井、隧道、深基坑等工程领域的广泛应用。人工冻土的力学特性指标是冻结法凿井中冻结壁设计参数和开挖的依据，使人们更加迫切地认识到对人工冻土力学特性研究的必要性。本文通过查阅大量文献资料，探究人工冻土力学特性当前的研究现状。 关键词：人工冻土；力学特性；研究现状 1概述 随着生产力的发展和科技进步以及社会需求的不断增长，浅表资源的贫化逐渐使世界工程建设转向地下，地下电站、地下铁道、越江越海隧道、地下市政和深部矿山等建设越来越多，所遇到的问题也越来越复杂。如何从理论上、技术上安全、有效地解决地下工程所面临的新问题、新情况，不仅关系到在建工程的施工进程而且关系到工程完工后的安全运营和上部建筑物的稳定。就目前的工程建设而言，所有地下工程所面临的首要问题就是如何对深部空间进行开挖，尤其是在软弱的、含水土层中进行开挖。与现有的、比较成熟的几种地下开挖施工方法相比较，人工土冻结法由于基本不受支护范围和支护深度的限制，能有效防止涌水以及城市挖掘、钻凿施工中相邻土体的变形而成为地下工程的主要技术手段之一，从而在许多国家的煤矿、隧道、地铁和建筑基础等领域得到广泛应用。所谓人工冻结技术是指对深部天然土体在原始地压作用下以人工制冷方法将低温冷媒送入具有一定含水率和地下水流速的软弱地层中，使地层中的水与周围土颗粒发生冻结，从而形成强度高、弹模大和抗渗性好的冻结壁，然后在冻结壁的保护下进行内部开挖和永久支护结构施工的一种特殊地层加固方法。冻结壁的强度和变形是决定人工冻结技术在深部空间开挖过程中应用成败的关键因子，但是，由于近年来开挖深度的逐渐加大，人工冻结技术在深部工程建设实践过程中就遇到了许多难以用经典冻土力学来解释或解决的问题，譬如，由于使用经典冻土力学的研究成果去设计深部冻结壁，造成冻结壁径向变形量过大、冻结管断裂、井壁破裂漏水甚至淹井等工程事故，这些工程事故促使许多学者不得不考虑现有冻土力学理论的适用范围、适用条件以及深土人工冻土的形成机理、冻胀、融沉机理和高压力作用下形成冻土的力学特征等科学问题。由此诞生了深土冻土力学的研究，它属于岩土力学研究中的一个新的分支，以深土土力学研究和现有冻土力学为基础，以研究深部冻结壁和井壁受力问题为核心，以研究高压力作用下形成冻土的形成机理、力学特征、本构关系、破坏准则、强度理论为课题，以服务于人工冻结技术在深部空间开挖中的应用为最终使命，来保证深部空间开发的顺利实施。 2国内研究现状 2016年安徽理工大学周艳对陕北地区人工冻土蠕变试验研究：以榆林小纪汗煤矿井筒检查孔为研究对象，3个不同层位的土体为试验对象，根据冻土的单轴抗压强度试验、单轴蠕变试验及其数据分析得到冻土本构关系曲线以及蠕变曲线

文献综述word模版

□□□□□论文题目□□□□□ □□作者姓名 作者姓名□□ （□□□□□作者单位□□□□□□） 摘要 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 关键词 □□□□□；□□□□□；□□□□□ 中图分类号 文献标识码 □□□英文文题□□□ 作者英文名字 ( 单 位 ) Abstract □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ keywords □□□□□;□□□□□□;□□□□□□ 0 引言 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 1 一级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 1.1 二级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□ 1.1.1 三级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2号宋体 4号楷体 小5号宋体 5号黑体 5号楷体 5号黑体 4号黑体 4号黑体 5号黑体 5号黑体 4号times new romans 5号times new romans 小5白斜times new romans 5号黑体 5号黑体 5号宋体 5号宋体 5号宋体 5号宋

计算流体力学课程大作业

《计算流体力学》课程大作业 ——基于涡量-流函数法的不可压缩方腔驱动流问题数值模拟 张伊哲 航博101 1、 引言和综述 2、 问题的提出，怎样使用涡量-流函数方法建立差分格式 3、 程序说明 4、 计算结果和讨论 5、 结论 1引言 虽然不可压缩流动的控制方程从形式上看更为简单，但实际上，目前不可压缩流动的数值方法远远不如可压缩流动的数值方法成熟。 考虑不可压缩流动的N-S 方程： 01()P t νρ??=? ? ??+??=-?+???? U U UU f U (1.1) 其中ν是运动粘性系数，认为是常数。将方程组写成无量纲的形式： 01()Re P t ??=?? ??+??=-?+????U U UU f U (1.2) 其中Re 是雷诺数。 从数学角度看，不可压缩流动的控制方程中不含有密度对时间的偏导数项，方程表现出椭圆-抛物组合型的特点；从物理意义上看，在不可压缩流动中，压力这一物理量的波动具有无穷大的传播速度，它瞬间传遍全场，以使不可压缩条件在任何时间、任何位置满足，这就是椭圆型方程的物理意义。这就造成不可压缩的N-S 方程不能使用比较成熟的发展型．．．偏微分方程的数值求解理论和方法。 如果将动量方程和连续性方程完全耦合求解，即使使用显示的离散格式，也将会得到一个刚性很强的、庞大的稀疏线性方程组，计算量巨大，更重要的问题是不易收敛。因此，实际应用中，通常都必须将连续方程和动量方程在一定程度上解耦。 目前，求解不可压缩流动的方法主要有涡量-流函数法，SIMPLE 法及其衍生的改进方法，有限元法，谱方法等，这些方法各有优缺点。其中涡量-流函数法是解决二维不可压缩流动的有效方法。作者本学期学习了研究生计算流体课程，为了熟悉计算流体的基本方法，选择使用涡量-流函数法计算不可压缩方腔驱动流问题，并且对于不同雷诺数下的解进行比较和分析，得出一些结论。 本文接下来的内容安排为：第2节提出不可压缩方腔驱动流问题，并分析该问题怎样使用涡量-流函数方法建立差分格式、选择边界条件。第3节介绍程序的结构。第4节对于不同雷诺数下的计算结果进行分析，并且与U.GHIA 等人【1】的经典结论进行对比，评述本

深厚冲积层人工冻土力学性能试验研究

doi ：10.11799／ce201809028 收稿日期：2018－04－19 基金项目：国家重点研发计划（2016YFC0600801）；国家自然科学基金重点项目（51534002） 作者简介：宋朝阳（1986 ），男，山东邹平人，博士，研究方向：岩土力学与建井工程，E －mail：szhaoyang123 ＠https://www.wendangku.net/doc/e69948923.html,三 引用格式：宋朝阳，刘志强，谭 杰，等.深厚冲积层人工冻土力学性能试验研究[J].煤炭工程，2018，50（9）：107－111. 深厚冲积层人工冻土力学性能试验研究 宋朝阳1，2，3，刘志强1，3，谭 杰1，3，宁方波1，3，胡晓旭4 （1.煤炭科学研究总院建井研究分院，北京 100013；2.北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083；3.北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013；4.新汶矿业集团有限责任公司，山东新泰 271233） 摘 要：为了获得深厚冲积层的冻土物理力学参数，从施工现场获得了十个层位（－193 －624m ）的原状土样，在实验室中完成了十个层位重塑土冻结后的物理力学参数测试三试验结果表明：相同冻结温度条件下，第2层冻土冻胀力最大，第8层冻土冻胀力次之，而第9层冻胀力最低；第5土层冻结后单轴抗压强度最高，地层冻结稳定性较好，相比较第8层单轴抗压强度最低，地层冻结稳定性较差；第4 6层土层的粘聚力受冻结温度影响较为敏感；－15?的冻结土层条件下，不同恒定应力剪切时第3二4二5层黏土的剪切蠕变变形量相对较大三地层土层结构特征二含水率二温度二应力与时间是影响冻土强度的关键因素三 关键词：冲积层；冻土力学；力学特性；温度；蠕变 中图分类号：TD265.3 文献标识码：A 文章编号：1671－0959（2018）09－0107－05 Mechanical property test on artificially frozen soils in deep alluvium SONG Zhao －yang 1，2，3，LIU Zhi －qiang 1，3，TAN Jie 1，3，NING Fang －bo 1，3，HU Xiao －xu 4 （1.Research Institute of Mine Construction，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China；2.School of Civil and Resource Engineering，University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083，China；3.Beijing China Coal Mine Engineering Company Limited，Beijing 100013，China；4.Xinwen Coal Mining Group Co.，Ltd.，Xintai 271233，China）Abstract ：To obtain the physical and mechanical parameters of frozen soil in deep alluvium，undisturbed soil samples were collected at ten horizons （－193 －624m）at the construction site.Then，the physical and mechanical parameters of the remolded frozen soils at the ten horizons were detected in the laboratory.The experiment showed that at the same freezing temperature，the frozen soil at the second horizon showed the largest frozen －heave force，followed by that of the eighth horizon，while the lowest frozen －heave force was observed at the ninth horizon.After being frozen，the soil at the fifth horizon presented the highest uniaxial compressive strength and desirable freezing stability of the formation.In comparison，the frozen soil at the eighth horizon exhibited the lowest uniaxial compressive strength and poor freezing stability of the formation.The cohesion of the soils at the fourth to sixth horizons was sensitive to the influences of freezing temperature.After being frozen at －15?C，the clay at the third to fifth horizons had relatively larger shear creep deformation while being sheared under different constant stresses.Meanwhile，structural characteristics and moisture content of the soil in the formation，temperature，stress and time are key factors influencing the strength of the frozen soil.Keywords ：alluvium；frozen soil mechanics；mechanical property；temperature；creep 目前，我国煤炭依然作为主要的能源支撑，煤矿井筒建设深度不断加深，面临的矿山建井地质条件变得更加复 杂三地处华东的兖州矿区二淮北矿区二淮南矿区二徐州矿 区和大屯矿区等被厚表土层所覆盖，冲积层厚度可达600m 深三立井井筒冻结法凿井作为立井井筒施工的主要施工方法之一，在深厚冲积层中进行凿井，面临的首要问题是冻结深度二冻结壁强度以及冻结壁稳定性等[1－3]三冻结壁的强度和变形是决定人工冻结技术在深厚冲积层中进行开挖701第50卷第9期 煤 炭 工 程COAL ENGINEERING Vol.50，No.9万方数据

系统模拟文献综述

系统模拟——文献综述 一：行人运动建模的研究现状： 宋卫国等将各类运动模型划分为宏观模型、中观模型以及微观模型三类。 宏观模型不考虑单个行人的行为，将行人视为流体状态。典型的描述行人运动的宏观模型有行人动力学模型以及空间交互/熵最大化模型。行人动力学模型是部分学者借鉴车辆运动中的流体力学模型策略，构建描述行人运动的动力学模型，如流体力学模型和气体动力学模型等。空间交互/熵最大化模型是借鉴了交通规划模型中的中心指导思想——“四阶段法”，从而构建的行人在路网中的客流分配以及路径选择模型。宏观模型虽有建模的合理之处，但只能研究到系统的宏观整体特性而不能显示出系统内所有个体的征，关注的是行人空间分配的问题，如流量、密度和速度之间的关系。由于对行人特性及运动模拟不够细致，有一定的限制性。 中观模型中，陈涛等曾采用格子气模型研究了十字路口的行人疏散现象，尤其是出口条件对路口疏散的影响研究。中观模型与宏观模型一样，都有其局限性，并未得到广泛的应用。 微观模型是近年来国内外学者理论研究的热点。微观模型的研究内容比较广泛，主要核心是为了描述出行人的个体特征、行人之间的相互作用以及行人与周围运动环境之间的作用。相关学者对行人运动行为微观建模的研究中主要可分为三类，分别是基于力学、基于元胞以及排队网络模型。 二、车站乘客集散运动特性研究 速度-密度关系研究进行最早的是Greenshield，他在1933年首先提出了速度-密度的线性模型；而后Greenberg提出了对数模型；Underwood提出了指数模型；Edie提出了多段式模型；这些模型均是在机动车交通流的研究中建立的模型，但仍可借鉴到行人交通流的研究。 HCM2000研究了购物者的速度-密度线性模型，发现行人的密度-速度呈现出递减的线性关系，行人在低密度条件下的速度约为1.4米／秒，在行人密度达到约4人／平方米时，行人走行异常缓慢。同时也指出具有不同出行目的的行人，其速度与乘客个人空间的关系。 陈绍宽等对正常情况下西直门地铁站内乘客在楼梯与通道内的运动特性数据进行抽样调查(2010年3月20日-25日，抽样样本数量近500个)，所得乘客密度-速度拟合函数主要采用线性函数与指数函数分布拟合。对比分析两类函数的拟合特性，发现指数函数的拟合程度较好。李洪旭等对北京地铁车站各设施(包括通道、楼梯)内客流的宏观特性进行了分析调研，建立了设施内客流的速度-密度关系模型。 三、西直门流线优化 吴昊灵和李慧轩在北京地铁西直门站换乘流线优化方案探究中采用“实地调研-数据分析-方案优化-模拟仿真-评价反馈”的技术路线，充分分析站内换乘方案，并结合现场调研采集的数据进行仿真，通过计算机模拟真实反映方案优化后的效果。 董玉香等通过分析西直门站各地铁换乘流线及换乘客流的现状，指出了西直门站乘客换乘方式存在的主要问题，提出了西直门交通枢纽改造及换乘流线优化设计方案，以此解决西直门站三线换乘问题，提高西直门站的换乘效率，为今后轨道交通枢纽建筑设计提供了参考。 四、行人选择行为研究 曹洁等通过研究铁路客运站行人的路径选择行为，以排队长度、楼梯高度、携带行李量、紧急程度和年龄等因素为路径选择的参数，对车站内行人在楼梯与自动扶梯之间选择的影响机理进行分析，采用二值Logistic 回归方法建立了行人对楼梯与自动扶梯的选择行为模型。虽然研究是关于铁路客运枢纽，但其研究方法为本组课题提供了参考。 陈绍宽等基于乘客运动特性分析，结合车站空间结构特征，构建了基于M/G/c/c的地铁车站楼梯与通道乘客疏散能力瓶颈分析模型。

两相流体力学研究综述

两相流体力学研究综述 1. 引言 两相流是以工程热物理学为基础,为满足能源、动力、化工、石油、航空、电子、医药等工业进步的要求,而与数学、力学、信息、生物、环境、材料、计算机等学科相互融合交叉而逐步形成和发展起来的一门新兴交叉学科。两相流早日形成统一的学术理论和成熟的应用技术,对21世纪全球所面临的生态环境和能源资源两个焦点问题的解决将有很大的推动作用,是人类在21世纪可持续发展中面临的重大技术问题之一。该工程领域的突破能促进全球能源与环境经济的进步。 在瓦特(Watt)发明蒸汽机以后,随着工业技术的发展,两相流的研究开始得到重视。1877年Boussines系统研究了明渠水流中泥沙的沉降和输运问题,1910年,Mallock研究了声波在泡沫液体介质中传播时强度的衰减过程。20世纪40年代前,一些有价值的气液两相流不稳定性以及锅炉水循环中气液两相流问题的经典论文,以及研究成果分散在各工业部门,很少系统研究成果。两相流的术语在20世纪30年代首先出现于美国的一些研究生论文中;1943年,苏联首先将这一术语应用于正式出版的学术刊物上;其后1949年在J.Ap-pl.Phys杂志上也出现了两相流(two-phase flow)这一名词。中国对于两相流的研究起步于20世纪60年代。20世纪80年代以来,除相关论文以外,陆续出版了一些关于两相流的教材和专著,如陈之航(1983)、佟庆理(1982)、陈学俊、林宗虎、张远君等(1987)、方丁酉(1988)、周强泰(1990)、周力行、李海青(1991)、吕砚山(1992)、刘大猷(1993)、郭烈锦(2002)、林建忠(2003)等。 虽然有如此多的文献和著作,但两相流的研究历史还不是很长,对于两相流的理论研究尚处于发展阶段,大量的问题还是靠试验和经验来解决,严格地从数学角度建立数学模型来解决问题,是两相流成为系统的科学还需要一个过程。 2. 两相流分类 相是具有相同成分和相同物理、化学性质的均匀物质部分,即相是物质的单一状态,如固态、液态和气态。在两相流动的研究中通常称为固相、液相和气相。一般来说,各相有明显的分界面。两相流就是指物质两相同时并存且具有明显相界面的混合流动。相的概念在不同学科中界定有所不同。 在物理学中:物质分固、液、气和等离子体四相或四态。单相物质及两相混合均匀的气体或液体的流动都属于单相流;同时存在两种或两种以上相态的物质混合体的流动称为两相或多相流。 在多相流体力学中:从力学的观点来看,不同速度、不同温度和不同尺寸的颗粒、液滴或气泡具有不同的力学特性,因此可以是不同的相。对于颗粒相大小很分散的两相流,可以按颗粒大小相近的原则分组而使其动力学性质相似,不同的组用不同的动力学方程来描述,这样的两相流也称为多相流。从物态的角度来看,不同物态、不同化学组成、不同尺寸和形状的物质也可能属于不同的相。 两相流动中,把物质分为连续介质和离散介质。气体和液体属于连续介质,称为连续相或流体相;固体颗粒、液滴和气泡属于离散介质,称为分散相或颗粒相。流体相和颗粒相组成的流动称为两相流。这里颗粒相可以是不同物态、不同化学组成和不同尺寸的颗粒,从而使复杂的多相流动简化。两相及多相流广泛存在于自然界和工程中,常见的分为气液两相流、气固两相流、液固两相流、液液两相流及多相流。 3. 两相流的研究方法 两相流的研究方法同单相流体力学的研究方法一样,也分为理论研究、实验研究和数值计算三种方法。对于两相流体力学而言,由于许多两相流动现象、机理和过程目前还不甚清

金属材料的力学性能及其测试方法

目录 摘要1 1引言2 2金属材料的力学性能简介2 2.1 强度3 2.2 塑性3 2.3 硬度3 2.4 冲击韧性4 2.5 疲劳强度4 3金属材料力学性能测试方法4 3.1拉伸试验5 3.2压缩试验8 3.3扭转试验11 3.4硬度试验15 3.5冲击韧度试验22 3.6疲劳试验27 4常用的仪器设备简介29 4.1万能试验机29 4.2扭转试验机34 4.3摆锤式冲击试验机40 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势42 参考文献42

金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, mon experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend

流体力学

()⊥ -++ +φφφ φφ1 4210 .01 Re 3 1Re 161 Re 8= 2 .0log 4.03 4 ∥ D C 其中，面积 颗粒在迎流方向上投影 计算颗粒表面积 等体积球横截面积 -2=∥φ 向上投影面积 计算颗粒在垂直迎流方 等体积球横截面积 =⊥φ The sphericity (Φ) represents the ratio between the surface area of the volume equivalent sphere and that of the considered particle, the cross-wise sphericity (Φ⊥) is the ratio between the cross-sectional area of the volume equivalent sphere and the projected cross-sectional area of the considered particle and the lengthwise sphericity (Φ||) is the ratio between the cross-sectional area of the volume equivalent sphere and the difference between half the surface area and the mean projected longitudinal cross-sectional area of the considered particle.

流体力学综述

流体力学综述 奇妙的流体力学：流体力学是研究流体在受到一系列力和边界条件作用时流体的运动和内部应力的科学。生活中我们与流体力学息息相关，很多貌似很奇怪、很难理解的现象，如河流中沙丘的形成、浴帘效应、杯中水的涡旋等现象，都可以用流体力学的只是来解释 流体力学的特点： 1、研究对象范围广：大到宇宙中的天体星云，小到人体内的毛细血管大气运动、沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动，都属于流体力学的研究范畴。 2、研究历史悠久：流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。公元前2000余年中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等，这都是人们对于自然的探索与改造。箭弩的发明反映了原始人对箭头的流线型降低摩阻及尾翅的稳定性问题的探索。 3、对整个自然科学贡献大：流体力学为自然科学的研究提供里一个完整的体系，并且对整个自然科学的一些根本性的东西产生了重要的影响。作为与量子力学、相对论相齐名的一个重大科学理论，混沌理论自产生以来产生的巨大影响同时也被广泛应用于各领域。 流体力学的研究内容： 1、流体静力学：主要研究流体处于静止状态时的力和平衡关系。 ? 浮力规律的探讨—阿基米德（十七世纪以前） 对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德，静力学和流体静力学的奠基人，他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。他的著作《论浮体》相当详细地讨论了正回旋抛物体在流体中的稳定性，研究了不同的高与底的比、具有不同的比重及在流体中处于不同位置时这种立体的性态。 ? 帕斯卡原理（静压传递原理）（1651-1654） 其基本内容是加在密闭液体任何一部分上 const 2g 2 =+g v p ρ 的压强，必然按照其原来的大小由液体向各个方向传递。帕斯卡的著作《论液体的平衡和空气的重力》代表了十七世纪力学发展的里程碑。静压传递原理是液压与气压传动的基础，在液压千斤顶、液压机等机械上有非常广泛的应用。 F1／F2（F 为施加的力）＝S2／S2（S 指大小活塞的面积） 2、 理想流体的运动学和动力学 ：流体动力学中主要研究无粘性不可压缩流体在绕过物体时的流动和管内流动规律的一个分支，又称经典流体动力学。这一学科分支的任务是求解流场中的速度、压力分布和物体受力。它忽略了真实流体的粘性和压缩性，也不考虑表面张力，从而大大简化了复杂的流体动力学问题，故常作为近似处理许多工程问题的依据。 牛顿、伯努利、欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、纳维、柯西、泊松、圣维南、斯托克斯、雷诺等科学家对流体力学的发展都做出了巨大贡献。 ? 牛顿-站在巨人的肩上：他的著作《自然哲学的数学原理》发表于1687年，牛顿内摩擦定律-第一个系统研究流体力学的人。他所研究的流体我们定义为“牛顿流体”，是指在受力