一、功能梯度材料中的渗流现象及其模型研究（论文文献综述）
周斌[1]（2021）在《采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究》文中指出煤炭作为我国最主要的一次能源,为我国经济社会的发展提供了强大的能源保障。在煤炭工业快速发展的同时,仍有许多关键性的技术难题亟待得到解决。其中,采空区煤自燃火源的精准探测一直是制约矿井火灾高效治理的一项难题。基于探测原理的不同,国内外学者提出了多种火源位置探测方法。地表同位素测氡法以其操作简便、成本低、不受探测地形限制等优势,有望为隐蔽火源位置的精准探测提供可行的解决途径。数十年来,学者们从不同角度对煤自燃氡气析出特性及氡气运移规律进行了广泛研究,并进行了大量实际探测。尽管地表同位素测氡法在现场判定采空区火源位置方面已取得了一定进展,但煤自燃过程中的氡气析出机理尚未完全清晰,这制约了地表测氡技术的进一步发展。与此同时,采空区上覆岩层地质条件复杂多变,现有理论不能完全对各类地质条件下的地表测氡数据进行合理解释,地表测氡技术的适用性有待进一步研究。为此,论文在理论研究的基础上,首先对常温下不同煤种的氡气析出规律及其影响因素进行了实验研究,随后结合小型煤氧化升温实验、数值模拟实验和大型煤自燃实验对煤自燃过程中的氡气析出机理及不同覆岩分布下的采空区氡气运移规律进行了串联化研究。主要研究成果概括如下:（1）参考多孔介质单颗粒氡射气模型,建立了常温下破碎煤体的氡气析出模型。对常温下破碎煤体的氡气析出原理及其影响因素进行了分析,认为常温下破碎煤体的氡气析出主要受到镭核素含量、矿物含量、水分含量和孔隙结构参数影响。在此基础上,结合煤氧化升温特性,对氧化升温过程中可能影响氡气析出的水分、孔隙、裂隙、矿物、自燃气体等因素进行了深入探讨。（2）以褐煤、长焰煤、弱粘煤、气煤、焦煤、贫瘦煤和无烟煤7种不同变质程度煤样为研究对象,对其常温下的氡气析出强度以及影响氡气析出的主要物性参数（镭核素含量、水分含量、灰分含量和孔隙结构）进行了测定。结果表明,随着煤变质程度增加,氡气析出浓度整体呈快速下降趋势。煤种氡气析出强度与物性参数之间的灰色关联度均大于0.7,由大到小依次为镭核素含量、孔体积、水分含量和矿物含量。（3）在氧化升温过程中,不同煤种的氡气析出率变化曲线呈现出明显的“单峰”或“双峰”特征。褐煤和气煤的氡气析出率“单峰”峰值位于100°C,弱粘煤、焦煤和贫瘦煤（样品1）的氡气析出率“单峰”峰值位于200°C,长焰煤和贫瘦煤（样品2）的氡气析出率呈“双峰”形态变化,其主峰分别位于200°C和250°C,次峰位于100°C。（4）结合氡气析出影响因素实验对不同煤种的氡气析出变化规律进行了深入研究,分析认为水中氡气的溶解与毛细孔中氡气的吸附、封闭是煤体氡气赋存的主要方式。在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解造成煤体氡气析出率明显增加,水中溶解的氡原子数量与毛细孔中封闭的氡原子数量差异导致了不同煤种的氡气析出率曲线呈现“单峰”或“双峰”变化。对于高变质煤种,其热解温度相对较高,氡气析出率达到峰值的温度点相对较大。（5）在讨论均匀多孔介质氡气运移一般微分方程的基础上,简化得到了覆岩介质空间氡气运移的二维偏微分方程。“两带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,随着运移距离的增加,垮落带区域的氡气浓度呈线性趋势缓慢降低,裂隙带区域的氡气浓度呈对数形式快速减小。“两带”覆岩氡气运移速率越大,地表氡气异常越明显。当氡气穿过含水层覆岩向地表方向运移时,地表氡气异常现象有所减弱。“三带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,弯曲下沉带区域较低的氡气运移效率使得氡气在到达地表之前就已经发生完全衰变,地表无氡气异常现象产生。随着“三带”覆岩氡气运移速率加快,采空区氡气成功穿过覆岩到达了地表并在地表形成氡气浓度异常。由多煤层采空区运移至地表的氡原子数量与单煤层采空区地表的氡原子数量相差较小,二者属于同一氡气浓度水平。（6）以补连塔矿32201工作面为地质原型进行的“两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解导致煤自燃区域测得的氡气浓度有小幅度升高。当煤体发生小范围燃烧时,地表区域的氡气浓度上升至其本底浓度的2.32～5.56倍。随着煤燃烧范围扩大,地表氡气浓度增大至其本底浓度的4.35～10.42倍。当覆岩有含水层分布时,地表测得的氡气浓度减弱至本底浓度的2.53～7.45倍。以斜沟矿区8#回采煤层为地质原型进行的“三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,当煤体发生燃烧时,完整性好、空隙率低的弯曲下沉带岩层阻碍了氡气的快速上移,地表无氡气异常现象发生。随着煤燃烧范围扩大,聚集于裂隙带区域的气体在浓度梯度和温度梯度作用下向地表方向运移,地表氡气浓度上升至本底浓度的2.00～6.75倍。当下部13#煤层采空区发生大面积燃烧时,地表测得的氡气浓度是其本底浓度的1.78～4.90倍,单煤层和多煤层采空区自然发火时地表测得的氡气浓度异常范围有所重合。
李德行[2]（2021）在《受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究》文中研究指明煤炭在未来相当长时间内依然是我国最重要的能源资源。煤炭开采会伴随冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害,严重影响煤矿安全高效生产。采动影响下煤岩体应力增加、变形加剧和损伤积累是动力灾害的主要原因,因此,煤岩动力灾害预测实际上是对煤岩体应力、变形和破裂的监测。前期研究表明,受载岩石能够激发出微电流信号,但对受载煤体微电流效应鲜有研究,缺乏相应的理论基础。基于此,本文紧紧围绕受载煤体损伤微电流效应及其机理关键科学问题,采用实验室试验、理论分析和现场测试等手段,重点开展受载煤体损伤过程微电流效应及响应规律、基于微电流效应的煤体损伤演化规律及能量转化关系、煤体损伤微电流产生机理及模型等研究,并进行现场验证。主要结论如下:建立了受载煤体微电流测试系统,开展了原煤单轴加载、集中加载和冲击加载试验,分析了煤体受载过程微电流的方向性及响应规律,研究了不同变形阶段微电流与煤体力学行为之间的定量关系。结果表明:煤体在不同加载方式下均能产生微电流,且由应力集中区流向非应力区;微电流大小与煤体力学行为（应力、应变、应变率、应力降等）紧密相关,但在不同变形阶段,微电流与力学行为的定量关系存在差异;塑性变形阶段,微电流呈加速增加趋势,并于破裂时达到峰值;应力降的出现伴随微电流突增（异常）,且电流增幅与应力降成正比,即电流异常程度与煤体破裂程度正相关;煤在冲击载荷下能够产生瞬变电流,其大小随冲击速度的增加而增加。研究了恒定应力下微电流衰减规律,基于非广延统计力学（Tsallis熵）研究了电流衰减的非广延性。结果表明:在恒定应力下或应力撤去后,微电流以指数形式衰减,最终趋于稳定,稳定电流随恒定应力线性增加;应力的存在能够降低微电流衰减的速率和程度;微电流衰减具有非广延性,非广延参数q大于1,且无应力作用下微电流衰减的非广延程度高于应力作用下;非广延参数q随应力水平呈先增后减的趋势,可利用q值评价煤体所处的应力水平。建立了基于微电流效应的煤体损伤变量解析表达,研究了煤体受载破坏过程的损伤演化规律,构建了基于累计电荷的煤单轴压缩一维损伤演化方程及本构模型;研究了应力扰动过程及蠕变过程耗散能密度和电流能密度的变化规律及二者之间的定量关系。结果表明:定义的基于“归一化”累积电荷量的损伤变量能够较好地反映煤体损伤演化过程;煤在扰动载荷下能够产生脉动直流电,其幅值随扰动应力的幅值线性增加;在静应力恒定的扰动载荷下,电流能密度随耗散能密度线性增加;恒定应力下煤体发生蠕变,蠕变速率和程度均随应力水平的增大而增加,蠕变过程电流能密度随耗散能密度呈负指数函数形式增加。研究了微观尺度下煤表面电荷的分布规律并建立相应物理模型,从宏微观结合的角度揭示了煤体损伤过程微电流产生机理及衰减机制,建立相应物理模型对电荷转移和微电流产生过程进行描述,并建立数学模型对电荷密度表达式进行推导。结果表明:受载煤体的载流子主要为自由电子,其分布具有尖端效应,即电荷趋于向裂纹尖端富集,越靠近尖端电荷密度越大;受载煤体损伤过程微电流的产生机理是煤体中自由电荷在尖端效应和扩散作用下的积聚与释放,变形过程由于电荷扩散形成扩散电流,破裂过程则是由于积聚电子的瞬间释放形成发射电流;微电流大小取决于应变、应变率、电荷密度及电荷密度变化率,而电荷密度又是关于应变率的函数,使得不同变形阶段微电流的主导因素不同;微电流的衰减过程本质上是载流子的弛豫过程,该弛豫是相界面电场边界的存在而产生的结果,微电流弛豫时间与应力水平有关。自主研制了矿用微电流监测仪,在煤矿回采工作面开展了现场试验,研究了回采过程微电流空间分布规律及时域演化规律,确定了基于微电流响应的矿震前兆信息,验证了利用微电流法监测预警煤岩动力灾害的可行性。结果表明:巷道围岩微电流大小分布与应力分布具有一致性,微电流从巷帮沿向煤体深出表现出先增加后减小然后趋于稳定的变化规律;微电流对工作面推进过程响应较好,整体呈现阶梯型增加的趋势,在煤层回采期间,微电流呈逐渐增加的趋势,在停采期间,微电流处于稳定波动状态;微电流能够对矿震事件提前响应,微电流的加速增加可作为矿震/煤体破坏的前兆特征;微电流法具有抗干扰能力强、响应灵敏、灾害预警超前性好等优点,应用前景广阔。本文研究成果能够为煤岩动力灾害监测预警提供新思路和新方法,对促进煤岩体应力监测、稳定性评价和煤岩动力灾害预测等具有理论意义和实践价值。该论文有图108幅,表23个,参考文献220篇。
黄坤[3]（2021）在《多孔介质等效导热系数预测方法研究》文中研究表明高超声速飞行器在以高马赫数飞行时,由于气动加热现象,其表面温度通常可达3000K以上,为了保护内部仪器的安全,对其进行热防护非常重要。由于多孔介质具有轻质、隔热性能好等诸多优点,在热防护系统中得到广泛的应用,常用于飞行器尖端作为烧蚀材料以及用作发动机主动冷却系统的隔热材料。由于多孔介质内部结构的复杂性以及随机性,为了更好地描述其传热性能,通常引入等效导热系数。现有方法在预测多孔介质等效导热系数时,存在效率低和适应性差的问题,为了准确评估多孔介质或包含多孔介质的热防护系统等结构的传热性能,借助传热反问题来确定等效导热系数是一个有前景的研究方向,而选择合适的反问题求解方法也是该方面研究的重点。本文采用泡沫球心法以及QSGS算法生成多孔介质模型,然后采用有限单元软件ABAQUS对多孔介质内的传热问题进行求解。然后基于Levenberg-Marquardt（LM）算法构建了反问题求解程序,对二维和三维多孔介质的各向同性和各向异性等效导热系数进行了预测,研究了影响等效导热系数精度和效率的因素,并且研究了在工程应用时测量误差对等效导热系数预测精度的影响。最后,本文以纤维增强的多孔介质和随机颗粒型多孔介质为例,研究了影响各向异性导热系数精度的因素。结果表明,本文算法在预测不同类型多孔介质的等效导热系数具有良好的适应性。
熊鑫[4]（2021）在《颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为》文中认为钢包底吹氩工艺是一种成本低、操作简单、精炼效果好的炉外精炼技术,其中,透气砖是实现钢水吹氩处理的重要功能元件。当前我国钢铁企业广泛选用狭缝型透气砖作为透气元件,在精炼后期的“软吹”氩处理阶段,普遍存在钢水中夹杂物去除效率较低的问题,这显然不利于洁净钢、高洁净钢的冶炼。弥散型透气砖中有大量呈弥散分布的贯通气孔,气体经过透气砖进入高温熔体中可以形成尺寸细小且均匀的气泡群,这对于提高钢水纯净度有着积极影响。弥散型透气砖作为一种典型的颗粒堆积型多孔透气材料,由于骨料颗粒粒度和形状均存在各异性,以及受成型及热处理过程中所伴随的各种物理化学反应等因素的影响,材料中的气孔大小、形状及尺寸分布等显得尤其复杂。因此,从颗粒堆积角度出发探讨影响颗粒堆积型多孔透气材料气孔结构特征的关键因素,揭示气孔结构参数对多孔透气材料透气性能的影响,实现多孔透气材料透气性能的可调可控具有重要意义。另外,在服役过程中透气砖与钢水直接接触,需要承受很大的钢水重力及钢流和气流的冲刷力,因而透气砖应兼具高温下力学强度高和透气性好这两种特性,如何均衡材料的力学强度和透气性能显得尤为关键。基于此,本论文的研究内容主要包括:从骨料/基质配比、骨料粒度及骨料形状的角度对颗粒堆积型多孔透气材料的气孔结构参数进行调控,并对多孔透气材料的透气性能、力学性能进行研究;从结合界面设计出发,通过在骨料颗粒结合界面处原位生成板片状的六铝酸钙和六铝酸镧,研究了高温功能相的引入对多孔透气材料力学强度、气孔结构参数及透气性能的影响,并探讨了相关的影响机理;采用金属直接氧化结合工艺,以期在较低热处理温度下制备出具有较高强度的多孔透气材料,研究了金属Al粉加入量及其与单质Si粉的复合引入对多孔透气材料显微结构、物相组成、常温和高温力学强度及气体渗流行为的影响;基于Forchheimer方程对气体在多孔透气材料中的气体渗流曲线进行拟合分析,采用灰色关联理论来评估气体渗流系数（k1和k2）与气孔结构参数的相关性;最后,采用物理水模型研究了气体经过多孔透气材料进入水中的气泡行为。得到的主要结论如下:（1）颗粒堆积型多孔透气材料中的骨料堆积气孔具有很好的贯通性,这部分气孔可以作为气体渗流的通道;通过调节骨料基质配比和骨料粒度均可对刚玉质多孔透气材料的气孔结构参数进行调控。前者主要影响着多孔透气材料的显气孔率、气孔表面分形维数及堆积气孔的尺寸和体积分数,后者则对骨料堆积气孔的尺寸及气孔表面分形维数的影响更为显着;适当增加基质含量可以增大骨料颗粒间的结合程度,提高多孔透气材料的力学强度,当基质含量在17 wt%时,刚玉质多孔透气材料的机械强度达到最高;继续增大基质含量,多孔透气材料的机械强度又有所减小;在基质含量为17 wt%时,随着骨料粒度的减小,多孔透气材料的常温抗折强度呈增大的趋势,常温耐压强度变化不大。（2）采用强力混合机可以实现对板状刚玉颗粒（1-0.5 mm）进行整形处理,且转速及处理时间是影响颗粒整形程度的关键因素。刚玉骨料经过整形处理后,颗粒的圆形度增大,纵横比减小,堆积密度增大。整形骨料的应用可以降低多孔透气材料的显气孔率,改善材料中骨料颗粒间的结合程度,进而提高材料的常温抗折强度和常温耐压强度;整形骨料的使用可以提高多孔透气材料中骨料堆积气孔的结构稳定性,增大了骨料堆积气孔的尺寸和体积分数,降低气孔表面分形维数,降低气体在多孔透气材料中的气体渗流阻力,提高渗透系数。（3）在结合界面中原位生成适量的六铝酸镧和六铝酸钙均可提高刚玉质多孔透气材料的力学强度,六铝酸镧的原位生成对机械强度及渗透系数的提升更为显着。原位生成六铝酸镧对刚玉质多孔透气材料的增强机理主要在于活化烧结、细化氧化铝晶粒及板片状功能相对裂纹的偏转和分支作用。适量六铝酸钙的原位生成可以弥合骨料和结合界面处的微裂纹,提高多孔透气材料的力学强度,然而六铝酸钙生成对多孔透气材料的烧结始终起着阻碍作用,故而对材料机械强度的提升不明显。在刚玉质多孔透气材料中适量引入六铝酸镧和六铝酸钙均可增大骨料堆积气孔的尺寸和相对体积分数,降低气孔表面分形分数,从而提高气体在多孔透气材料中的渗透系数。（4）采用金属直接氧化结合工艺在较低热处理温度下制备了具有较高强度的刚玉基颗粒堆积型多孔透气材料。添加纯Al粉时,高温热处理后,多孔透气材料中的金属Al粉会在原位形成氧化铝空心壳状遗态结构,这种结构不仅不利于提高多孔透气材料的力学强度,还会堵塞骨料堆积气孔,增大气体渗流通道的复杂程度,降低气体气体渗流系数。Al/Si的复合引入会降低材料中小气孔（≤7.84μm）的体积分数,增大多孔透气材料中骨料堆积气孔的尺寸和体积分数,降低气体气体渗流阻力,显着增大多孔透气材料中的气体渗流系数。（5）采用灰色关联理论分析了气孔结构参数与气体渗流系数k1和k2的相关系数。研究表明:气孔表面分形维数和显气孔率是影响气体渗流系数k1的关键因素;气孔结构复杂程度对k2的影响更甚于显气孔率,中位径越大和骨料颗粒堆积气孔的相对体积分数越高,气孔表面分形维数越小,k2越大。在粘性流条件下,多孔介质中气体流量的预测模型分别为:（？）考虑气体的可压缩性);忽略气体的可压缩性时,（?）。（6）多孔透气材料的物理水模型研究表明:气体经多孔透气材料进入水中可以形成大量尺寸均匀的气泡群,随着气体流量的增大,所形成的气泡尺寸越大,气泡数量也越多。多孔透气材料中气孔尺寸越小,相同流量下所形成的气泡数量越多,气泡尺寸越小,且当气体流速较高时,气泡间的“合泡行为”更为显着。
周峙[5]（2021）在《降雨-蒸发作用下皖江裂隙性粘土裂隙演化机制及边坡破坏机理》文中研究指明随着我国长江经济带发展战略规划的实施,沿江地区高速公路建设日益增多。在安徽沿江地区高速公路建设中,一种灰白色裂隙性黏土（简称“裂土”）边坡经历多次降雨-蒸发循环后发生大量边坡失稳,给高速公路运营带来了巨大的安全隐患和经济损失。区内裂土在温度和相对湿度等环境因素循环变化下,土体高度非线性行为使其开裂行为变得十分复杂,裂隙的萌生、扩展不仅降低了土体的抗剪强度,而且引起边坡渗流场变化,导致边坡稳定性显着降低。因此,系统研究裂土在降雨-蒸发作用下的裂隙萌生演化机制,不仅可以丰富黏土裂隙扩展机理研究成果,还有助于揭示裂土边坡的破坏模式与灾变机理。论文开展的主要工作及研究成果如下:（一）综合运用野外调查、文献调研、室内试验,探究了皖江地区裂土地质成因、矿物成分、微观结构、胀缩特征等工程物理力学特性,提出了皖江地区裂土的野外判别特征。研究发现,无为裂土试样中黏土矿物以蒙脱石为主,达到69%,表现为显着膨胀;枞阳、巢湖、含山等地试样因冷干古气候特征致使长石、云母等硅酸盐矿物脱钾形成富集伊利石黏土矿物,含量占比分别达到43%-57%。研究区域裂土自由膨胀率范围为27.5%42.5%,塑限18.2%29.0%,标准吸湿含水率1.398%2.898%,天然状态下膨胀力为52.072.1k Pa,均反映区内膨胀性较弱,较高含水率状态的土体更易发生收缩变形,是皖江地区大量裂土边坡雨后经短暂蒸发后快速开裂的关键原因。（二）通过不同干湿循环作用下裂土试样微观结构定量分析,探究了干湿循环作用下裂土开裂微观机制。研究发现,初期经历干湿循环和阳离子交换作用的土体,使得颗粒间片状结构表面的负电位降低,土粒间的吸力占据优势,致使土颗粒得以相互靠近并絮凝成小单元团的絮凝状结构。经历淋滤作用与蒸发作用后的土体,易溶盐的流失与毛细压力的散失导致颗粒单元体间的胶结作用与毛细粘聚作用降低,结构出现松动。微裂隙含量骤增指示着宏观裂隙的发展,也是导致孔隙平均形状变化趋于复杂的主要原因。（三）基于干湿循环作用下三轴试验和微观结构定量研究,对不同干湿循环次数下裂土微观参数与裂隙率、内摩擦角、粘聚力、弹性模量进行回归分析,分别建立线性回归模型和非线性回归模型。在统计损伤理论框架内,建立并推导干湿循环荷载作用下的基于Laplace分布的裂土应变硬化统计损伤本构模型。提出裂土微元强度服从Laplace分布的假定,同时考虑初始损伤门槛影响,引入双损伤变量探究了裂土干湿循环开裂和应力水平作用下宏-微观损伤机制。模型较好的模拟了裂土在干湿循环、围压共同作用下的全应力-应变曲线,干湿循环次数愈多,围压愈高,模型吻合程度越高。（四）基于裂土单向干燥试验,探究了裂隙萌生与演化规律。在线弹性断裂力学理论框架内,提出了不同裂隙演化阶段的断裂适用准则,并求解了裂土体缩裂隙阶段应力场和位移场。基于COD断裂准则和粘断裂模型,在PFC5.0中编制FISH语言实现裂土裂隙扩展阶段的数值模拟,数值分析结果与试验现象较为一致。裂隙萌生极易在凹陷薄弱处出现,较高初始含水率试样裂隙数目显着比低含水率试样。实验条件下,开裂最初发生于容器壁和粘土之间的界面处仅是一种边界效应的体现,且边界约束效应的存在会显着影响裂隙的扩展。脱湿过程中,土体会产生较高的弹性收缩应变能,需要通过形成裂隙表面能消耗部分弹性应变能,残余的弹性应变能则以裂隙扩展形式吸收;试样在主裂隙网络形成后,随着时间的增长,仅主裂隙发生增宽加深,而次生裂隙在残余收缩阶段发生扩展的概率较小。（五）基于饱和-非饱和入渗理论,探究了裂隙对边坡暂态饱和区、裂隙深度、角度、分布位置、数量对边坡瞬态渗流场的影响;随后提出裂隙优势流的概念模型,并基于Green-Ampt入渗模型推导裂隙优势流控制方程,阐述不同降雨强度、不同裂隙面积率、不同裂隙域饱和渗透系数的累积入渗量的影响规律。研究发现,裂隙诱导各向异性方向、各向异性程度、各向异性分布等因素均对边坡降雨入渗有一定的影响;将Green-Ampt入渗模型引入双孔隙域入渗理论,并考虑干缩裂隙面积率建立的优势流入渗模型形式简单、计算方便、物理意义明确且较好地体现了干缩裂隙对雨水入渗过程的影响;裂土优势流对降雨强度变化的响应不显着,主要受裂隙面积率及裂隙饱和渗透系数的控制。（六）自主研制了足尺模型试验系统,对裂土边坡渐进破坏进行全过程、多物理量联合监测,探究了降雨-蒸发作用下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理,揭示了降雨-蒸发作用下裂土边坡渐进变形破坏演化模式。初期变形与最终破坏时边坡体积相比原有状态分别减少4.84%、47.2%,最终破坏时最大累积水平位移达到207.4cm,存在较大裂隙的边坡远比无裂隙的边坡更具破坏性。裂隙的演化行为是控制裂土边坡变形失稳的主要因素。裂土路堑边坡的反复变形并非浅层变形简单多次循环,而是一种渐进式的恶化型破坏。以坡体饱和度变化描述随机分布裂隙的边坡水分运移规律,研究发现裂隙优势流效应易导致边坡内部出现大面积连通型饱和区,是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。
张跃[6]（2021）在《基于格子Boltzmann方法混凝土耐久性影响离子传输的数值模拟研究》文中研究说明钙溶蚀和氯离子侵蚀是造成混凝土耐久性不足的两大重要因素,钙溶蚀过程一般是指材料内部的水化产物发生溶解脱钙反应,溶解产生的钙离子在孔隙水作用下向外扩散,ITZ作为混凝土材料的最薄弱环节,易成为裂隙的产生和扩展区,该区域内的钙溶蚀现象也较为严重;而氯离子在混凝土内部迁移是个极其复杂又缓慢的过程,其迁移速率和深度与混凝土所处环境以及混凝土自身材料因素等多种因素息息相关;由于受到混凝土内部微观结构和服役环境的影响,在上述两个过程中均伴随着多个场的耦合,譬如浓度场、渗流场、温度场和化学场,因此,本文以ITZ裂隙的渗流-溶蚀和氯离子侵蚀混凝土问题为中心,研究钙离子和氯离子在混凝土内部传输过程中的多场耦合问题,其主要的研究内容如下:（1）根据四参数随机生长法生成了混凝土界面过渡区（ITZ）的微观结构,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别模拟速度场和浓度场的演化,建立了考虑微观结构影响的ITZ裂隙渗流-溶蚀耦合过程的数值模型。结合两个经典算例,验证了计算模型在处理溶质对流-扩散及反应-扩散问题方面的准确性。最后讨论了渗流流速、Ca（OH）2含量以及Ca（OH）2排布状态等因素对ITZ裂隙渗流-溶蚀耦合作用特性的影响。研究表明:裂隙初始渗流流速越快,壁面的溶蚀速率越快,其整体孔隙率增加越快。ITZ的Ca（OH）2含量越高,在壁面处其与流体的接触面积越大,溶蚀现象越易发生,并导致裂隙内钙离子浓度也相应的增加。如果溶蚀出来的钙离子得不到及时运移,将反过来抑制Ca（OH）2的进一步溶蚀,故ITZ裂隙的渗流-溶蚀过程受控于Ca（OH）2含量与钙离子浓度的综合作用。对于Ca（OH）2不同排布状态的ITZ裂隙,由于渗流受到微观结构的影响,溶蚀过程稳定后其相对渗透率水平生长最大,均匀生长次之,竖向生长最小。（2）长期暴露在氯盐环境下的混凝土结构,在外界温度影响下氯离子的侵蚀作用非常复杂,从而影响钢筋锈蚀进程及其耐久性。为此,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别描述混凝土温度场和氯离子浓度场的演化过程,考虑外界温度的时变效应,建立氯离子侵蚀混凝土的数值模型。在此基础上,讨论水灰比、饱和度和昼夜温差等因素对氯离子侵蚀机制以及混凝土服役寿命的影响。研究表明:随着水灰比的增大,氯离子扩散系数逐渐增大,从而加剧了氯离子的侵蚀作用。混凝土饱和度越大,氯离子的扩散速率越快,从而导致混凝土的服役寿命降低,当饱和度超过75%时变化趋势逐渐趋于稳定。此外,昼夜温差越大,其对扩散系数的影响也越显着,但总体而言,昼夜温差的变化对混凝土的服役寿命影响并不突出。（3）目前关于钙离子、氯离子在混凝土内部传输的数值模拟方面研究,大部分均是在底层代码上进行数值迭代计算,在进行参数设置时,要对底层代码进行修改较为繁琐,而在相关数据的曲线绘制或计算云图显示,往往需要借助第三方软件。因此,本文在上述研究的基础上,在上述研究的基础上,采用MATLAB软件中的GUI界面函数,利用格子Boltzmann方法得天独厚的编程优势,开发了ITZ裂隙渗流-溶蚀和氯离子侵蚀混凝土两款可视化计算软件,该软件具有较高的计算精度和计算率,参数设置更为简便上手,计算过程中还能与用户进行实时交互,在计算的后处理模块还可以进行相关曲线的绘制和数据的导出操作。
唐丹娜[7]（2021）在《微滴喷射增材成形多结构高岭土基复合材料的工艺及性能研究》文中研究说明国民经济可持续发展的首要目标之一是建立矿产资源可持续发展应用,矿产资源可持续利用能力关系到一系列环境,安全,资源浪费问题。矿物资源有限以及传统制造业的负面环境和社会影响也促使人们对矿产可持续应用提出了需求。传统粘土矿物行业,主要使用传统方式如砌筑法、浇铸、碾压、压力机击实或夯实机夯实方法进行分层成形。在材料设计上,传统制造环节的材料配比根据经验无法实现精准的需求性能平衡,容易造成选材区域广而满足要求的材料区域小。在结构设计上,此类传统方法很难控制材料内部的孔状结构（孔隙率和孔径大小等）。矿物复合材料多孔结构和几何结构设计可以有效的实现传输并控制能量,还具备可控物理特性的优势。因此矿物材料和结构的多结构设计可以减少材料消耗和实现高性能可控,对可持续应用环节中的设计与制造至关重要。增材制造能有效地利用材料成形具有复杂结构的高性能物体,其中微滴喷射增材成形技术成为提高矿物价值和拓宽其应用领域的关键工艺之一。矿物材料中高岭土基复合材料最早开始使用微滴喷射增材制造技术有效地控制其微孔隙结构并增强其物理化学性能。然而,微滴喷射单喷头成形高岭土基复合材料并未解决多矿物材料成形和结构优化设计的问题,明显缺乏材料和孔隙组合的多结构设计方法。研究主要针对面向高岭土基复合材料可持续应用中的关键的多结构设计与制造问题展开研究。目前,高岭土基复合材料还未拓展增材制造成形高复杂微观结构和高性能材料方面的创新应用,实现物理模型成形的一体化多结构控制与设计。作为博士课题研究,提出了基于微滴单喷头及双料混合双喷头喷射增材成形高岭土基复合材料,特别是其结合多材料和孔隙设计的多结构设计新方法,从而在创新应用的可持续设计与制造领域展现出巨大的前景。具体研究内容主要有以下四部分:（1）研究实现高岭土基复合材料的成形机械平台的机械装置、控制系统和打印流程,搭建了完整的机械控制平台。形成了高岭土基材料和参数共同调控的方法,以0.5 mm的层厚度和150 mml/s的流速0.4 mm喷嘴的尺寸进行打印,获得了最佳梯度打印效果,且发现成形质量与移动速度的变化无相关性。喷嘴相关参数距离平台高度2 mm和回抽距离0.6 mm是最佳参数。建立了多因素影响的成形规律模型,形成了高岭土基复合材料特性兼容打印参数调控方法。（2）喷射成形高岭土基相似软土材料,揭示了高岭土成分和蜡基添加剂材料配比对土力学性能得影响,其中压缩系数都大于0.4 MPa,内摩擦角范围在1°-44°,粘聚力范围为3-34 KPa,符合典型土的要求。优化设计了孔道基元的参数以及分布实现不同密度分布的梯度多孔结构,结果显示孔体积大部分孔均低于9.25 mm3,平坦度数值大多数介于0.58至0.80之间,孔角度分布具有一定的对称性并且沿给定的对称线孔的数量相似。通过设计后的模型形成仿生梯度孔和材料的双梯度变化,揭示了成形的梯度多孔结构与微纳孔隙的仿生特性。（3）喷射成形金刚石增强高岭土基复合材料,成形发现加入15 wt.%多晶金刚石对复合材料混合熔化过程中有效延缓固化时间,提高打印效率。逐层打印方法使堆叠的层之间存在间隙,喉道半径的分布集中在小于0.16 mm的位置,其中25μm是最多分布的峰值。其次,层状形状的XYZ轴正向分布孔隙提供了横向热传导的有效方法。此外,阐明了金刚石含量增加的仿生自修复特性,结果显示发射状莫来石相的聚集和生长是由于金刚石的保温和降低了结晶温度,显着增强了机械性能。金刚石还具有良好的导热性能,不仅可以在聚合物水热反应的早期避免裂纹的产生,甚至可以在1200℃以上的高温条件下避免裂纹的产生。（4）对梯度高岭土基相似软土材料的结构验证与模拟采用Rhino等三维建模软件结合Simpleware自主研发的软件重构孔隙结构,与工程模型稳定性有关的与可控渗透有关的参数c（粘聚力）,φ（摩擦角）,α（孔隙局部角度）和Ψ（Z,t）（渗透速率）与打印样品的孔结构高度相关,可以通过孔的连通性和形状对其进行精确控制和设计。对金刚石增强高岭土基复合材料的结构验证与模拟发现具有连通孔的3D结构（Schwarz w 3D）所带来的机械和隔热性能的平衡会更好,并有效减少内部随机孔对剪切应力的影响。结合梯度成形多结构高岭土基相似软土材料和金刚石增强高岭土基复合材料,拓展了矿物材料在生命安全、工业创新与基础以及按需生产与消费的应用拓展,为增材制造矿物材料的可持续应用的探究提供了新的思路。
李志强[8]（2021）在《隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究》文中研究说明随着国家经济快速发展,我国已成为世界上隧道修建速度最快、规模最大、难度最高的国家。为了维护国家安全统一和进一步完善国家交通网络,随着“川藏铁路”工程及“一带一路”战略的推进,地形地质条件极端复杂的西南山区与强岩溶地区逐渐成为重大工程的建设重心,这些隧道工程普遍具有埋深大、洞线长、水文地质条件复杂等显着特点。在地质调查阶段往往很难对隧道沿线的地质条件进行详细准确探查,这大大增加了隧道施工期发生突水突泥等重大灾害的风险,成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素,隧道开挖扰动和高渗压作用下围岩损伤渗流灾变是诱发隧道突水的重要原因。本文以深长隧道中突水突泥灾害为研究对象,综合采用理论研究、数值模拟、室内试验和模型试验等手段,围绕隧道突水灾害防灾减灾这一科学难题,主要开展了隧道突水岩体破裂应力-渗透演化机理的研究,取得了以下研究成果:（1）分析了施工扰动下隔水岩体应力特征,提出了基于应力场演化的隔水岩体“三带”划分方法,基于MTS开展了加卸载应力路径下隔水岩体应力-渗流演化试验,分析了不同加卸载速率对岩体强度、变形特性的影响,确定了岩体渐进破坏过程中的特征应力,研究了岩体渐进破坏过程中能量演化规律及岩石变形与渗透率演化的关联特征,分析了高渗压作用下岩体破坏蠕变断裂,认为高渗压是导致岩体破坏的重要原因。（2）创新地设计了一种模拟高压流体激活裂隙岩体的实验方法,开展了水-力耦合作用下单裂隙岩体的剪切渗流试验,获取了不同围压下裂隙滑移前后渗透率的演化规律,裂隙渗透率受到裂隙粗糙度、有效应力、剪切位移的共同影响,分析了围压作用下高渗压、剪切位移及裂隙渗透率的联动演化机制,有效应力越大、裂隙渗透率越小;当有效应力恒定时,剪切位移存在一个临界阈值影响着渗透率的变化,提出了极小剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率演化模型,解释了剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率的演化规律。（3）基于三维流固耦合相似理论,研发了满足岩体水理、物理性质的流固耦合相似材料,创新了高水压加载密封技术,研制了可模拟复杂地质条件下隧道开挖渗流变化的试验系统,结合相似材料及模型系统,开展了隧道突水岩体渗透破坏模型试验,研究了不同渗流压力下岩体渗流场分布规律,获取了隔水岩体破裂型突水灾害中应力、渗流演化趋势,揭示了隧道开挖过程中隔水岩体应力-渗流演化规律。（4）分析了隔水岩体结构及其突水破坏类型,开展了岩体应力-损伤-渗流理论分析,通过孔隙率表征岩体的损伤变量,分析了岩体渐进破坏过程中岩体渗透率随损伤变量的演化规律。基于断裂力学,研究了单裂纹、多裂纹的水压劈裂特征及临界水压,研究了应力系数,裂纹倾角对临界水压的影响。基于数值模拟研究了施工过程中隔水岩体的应力演化特征,分析了开挖扰动及高渗压对岩体防突能力的影响,揭示了开挖扰动及高渗压作用下隔水岩体渗透破坏突水机理。本文研究成果有益于充实隧道突水渗透致灾理论体系,为隧道工程突水突泥灾害的防灾减灾提供科学依据和理论支撑。
殷鹏飞[9]（2020）在《川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究》文中研究指明页岩气是继煤层气、致密砂岩气之后重要的非常规天然气资源,具有开采寿命长、生产周期长、烃类运移距离较短及含气面积大等特点,是目前重要的清洁能源发展方向。水力压裂是将页岩气从页岩中开采出来的一种成熟有效的方法。为了实现天然气在页岩基质中的高效运移,需要采用水力压裂在页岩中形成复杂裂缝网络,这需要对复杂裂缝形成的机理,包括页岩的岩性、物性、力学性质、脆性特征以及水力裂缝扩展延伸机制等方面进行深入系统的研究。本文以四川盆地南缘长宁页岩气产区的页岩为研究对象,采用室内试验、理论分析和离散元数值模拟的方法对页岩各向异性力学行为、脆性评价、渗透特性以及水力裂缝扩展机理等相关课题展开了具体研究。主要研究内容和结论如下:（1）对采集于四川长宁页岩气产区的黑色页岩进行了物理及微观特性分析,通过对不同层理倾角页岩开展常规三轴压缩试验、巴西劈裂试验、三轴循环加卸载试验和卸围压试验,分析了页岩在不同应力加载路径下的强度变形特征,揭示了页岩各向异性破坏行为机理,并提出了一种新的预测层状岩石巴西劈裂破坏行为的准则,该破坏准则能很好地描述含层理结构岩石在不同加载倾角下的破坏特征。（2）基于页岩试样室内试验结果,采用多种脆性评价方法对页岩试样的脆性特征进行了分析研究,并以此为基础,提出了两种新的分别基于应力-应变曲线峰后特征和能量平衡特征的脆性评价指数,新指数能清晰地反映页岩试样在不同层理倾角和不同围压下的脆性变化规律,并以此揭示了页岩脆性程度与其破坏模式之间的定性关系。（3）对不同层理倾角的完整页岩试样和含裂隙面的页岩试样进行了渗透率试验研究,得到的两组页岩渗透率随有效应力增大呈指数函数减小。进一步地,基于理论分析描述了流体在含层理或夹层结构层状岩石中的流动规律,揭示了影响页岩等效渗透率的主控因素,以此建立了能描述岩石渗透率各向异性特征的理论模型,推导了能描述含裂隙面页岩等效渗透率与裂隙面渗透率之间关系的表达式,分别建立了含裂隙面页岩等效渗透率和裂隙面渗透率与有效应力之间的关系。（4）基于室内试验结果进行了PFC2D细观参数分析和标定,建立了页岩数值模型,开展了页岩各向异性力学特性的模拟研究,从细观层面揭示了页岩在不同应力加载路径下的变形破坏机理。进一步地,基于改进的PFC2D流-固耦合算法,开展了页岩水力压裂裂缝扩展机理与分段压裂数值模拟研究,分析了层理倾角、层理面强度、地应力水平对水力裂缝扩展特征的影响规律,揭示了不同侧压力系数和不同层理倾角下页岩试样中水力裂缝与层理面的相互作用机理,得到了水平井分段压裂中水力裂缝网络在垂直面和水平面内的分布形态,由此提出了设计射孔最优间距的参考方法。该论文有图165幅,表34个,参考文献381篇。
刘志杨[10]（2020）在《沥青混合料水分扩散行为及多尺度损伤特性》文中研究说明实际沥青路面中水分扩散行为的普遍性、长期性和隐蔽性使得服役于自然环境中的沥青路面材料不可避免的受到水分扩散侵蚀作用,由此造成的沥青混合料力学性能劣化和耐久性衰减问题不可忽略。水分通过扩散作用进入混合料内部后,与组分材料长期作用造成不同尺度水损伤行为。纳观尺度下水-沥青-集料分子相互作用,改变沥青-集料分子间非键势能,引起体系纳观结构变异;微观尺度下含水纳观结构演化造成胶浆-集料界面及体相流变性质劣化,产生微观界面黏附缺陷;细观尺度下微观界面缺陷积累及性质持续劣化,改变混合料细观力学行为,引起混合料微裂纹产生;宏观尺度下水损伤混合料力学性能和承载力衰减。多尺度的混合料材料组成导致水分扩散损伤具有显着多尺度特征。单一尺度研究方法无法深刻理解尺度间水分扩散损伤演化的关联性,难以揭示混合料水损伤发生及演化规律。针对目前缺乏混合料多尺度水分扩散损伤系统研究的现状,本文从纳观分子交互、微观界面损伤、细观力学行为和宏观性能衰减方面,着重研究多尺度下AC-13类沥青混凝土中水分扩散损伤的发生机制及演化行为,初步建立不同尺度间水分扩散损伤的关联性。长期水分作用诱发纳观分子体系结构变异,为揭示纳观分子体系水损伤机理,借助分子动力学研究了含水沥青-集料及沥青体系纳观结构重组及分子交互行为。模拟结果表明,水分子侵入沥青-集料体系后形成水分聚集体,破坏了原有胶体结构,引起强极性沥青分子迁移,形成沥青-水-集料分子“三边排布”或层状排布结构。重组结构增大了沥青与集料分子间距,阻隔了沥青与集料分子间的非键交互作用,产生了沥青-集料纳观黏附损伤。结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）及原子力显微镜（AFM）测试结果,发现水分长期作用引起沥青强极性组分的物理迁移行为,产生沥青-集料界面过渡区收缩及微坑槽侵蚀形貌,验证了纳观强极性分子迁移及胶体结构重组。含水纳观结构诱发微观界面缺陷,为研究水分作用下微观胶浆-集料界面及体系性质劣化,需提出微观界面性质表征指标。基于胶浆-集料微观界面影响下胶浆流变行为,研究微观界面对胶浆力学性质的影响机制。通过引入指数型胶浆模量空间分布函数,建立考虑微观界面影响的胶浆流变模型,有效分离了界面胶浆模量及体相胶浆模量,进而研究不同水分作用下界面及体相胶浆性质劣化。结果表明,潮湿集料表面不会显着降低界面胶浆流变性质,但长期浸水作用导致体相胶浆模量增大且相位角减小。采用胶浆微观力学理论分析,发现体相胶浆流变劣化归因于沥青硬化及等效矿粉浓度增大。微观界面水膜阻隔纳观沥青-集料分子交互,产生微观界面黏附缺陷,显着降低微观界面黏附强度。水分-微孔壁分子交互显着影响砂浆微孔水分扩散行为,为准确获取砂浆中水分扩散关键参数,考虑微观孔隙中气相流、表面流或毛细凝结流水分扩散基本形式,结合砂浆微观水蒸气吸附特性,提出微观尺度砂浆中含吸附水膜扩散模式和毛细凝结水分扩散模式。采用稳态穿透法测试了不同浓度梯度及不同厚度砂浆水分扩散行为,发现不同水分浓度梯度下砂浆水分扩散行为满足含吸附水膜扩散模式,不同厚度砂浆中水分扩散行为符合毛细凝结水分扩散模式。引入砂浆微孔水分扩散参数,建立沥青混合料细观水分扩散模型,探究混合料中水分浓度依赖型细观扩散行为。结果表明,水分浓度依赖型水分扩散中归一化水分浓度和扩散通量依赖于水分浓度边界条件,扩散系数随时间呈指数型衰减,解释了现有研究中混合料时变非菲克水分扩散行为。AC-13类沥青混合料中扩散水分长期作用产生微观界面和体相性质劣化,建立含微观水损伤的混合料细观力学模型,研究水损伤下混合料细观力学行为演化。结果表明,水损伤混合料局部应力增大、应变相对稳定,集料边缘应力集中现象加剧。采用数字散斑方法观测了半圆切口梁开裂试验中混合料细观应变场演化,发现水损伤增大了高应变区面积,导致混合料产生大量微裂纹,水损伤下混合料宏观抗拉强度和J积分断裂韧性显着衰减。沥青混合料多尺度水分扩散损伤机制大致总结为:纳观尺度沥青-水-集料分子交互破坏干燥体系纳观胶体结构,形成沥青-水-集料纳观交互结构和含水沥青胶体结构,造成沥青力学特性及沥青-集料纳观黏结的劣化;微观尺度界面水膜阻隔沥青-集料交互作用,产生界面黏附水损伤;同时含水纳观结构破坏胶浆微观结构,产生胶浆力学性质劣化;细观尺度水损伤混合料界面过渡区砂浆应力集中加剧,而微观界面黏附水损伤导致界面过渡区砂浆强度降低,使得水损伤界面过渡区砂浆承载力减小,导致宏观尺度混合料整体抗裂性能衰减。结合混合料多尺度水分扩散损伤机制,通过调节材料纳观组成、优化胶体结构、改善界面黏附及优化混合料细观结构等措施,能够改善混合料抗水分扩散损伤能力并提高路面耐久性。
二、功能梯度材料中的渗流现象及其模型研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、功能梯度材料中的渗流现象及其模型研究（论文提纲范文）
（1）采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 氡气基本性质 |
| 1.2.2 多孔介质氡气析出研究现状 |
| 1.2.3 氡气长距离运移研究现状 |
| 1.2.4 测氡法探测煤自燃火源位置研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题及不足 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 采空区煤自燃氡气析出及长距离运移理论分析 |
| 2.1 常温下破碎煤体氡气析出 |
| 2.1.1 常温下破碎煤体氡气析出模型 |
| 2.1.2 常温下破碎煤体氡气析出影响因素 |
| 2.2 氧化升温过程中破碎煤体氡气析出 |
| 2.3 采空区煤自燃氡气长距离运移 |
| 2.3.1 采空区煤自燃氡气长距离运移机理分析 |
| 2.3.2 覆岩分布特征对氡气长距离运移的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 常温下不同煤种氡气析出规律及物性参数影响研究 |
| 3.1 常温下不同煤种氡气浓度测定 |
| 3.1.1 实验部分 |
| 3.1.2 实验结果及分析 |
| 3.2 煤种物性参数对氡气析出的影响 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 铀镭核素含量测定结果 |
| 3.2.3 水分含量及灰分含量测定结果 |
| 3.2.4 孔隙结构参数测定结果 |
| 3.2.5 煤种物性参数与氡气析出相关性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 氧化升温过程中不同煤种氡气析出特性实验研究 |
| 4.1 氧化升温过程中不同煤种氡气析出率变化 |
| 4.1.1 实验部分 |
| 4.1.2 小波分析数据处理 |
| 4.1.3 氡气析出率计算模型 |
| 4.1.4 实验结果及分析 |
| 4.2 氧化升温过程中氡气析出影响因素实验 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 等温干燥实验结果及分析 |
| 4.2.3 低温氮吸附实验结果及分析 |
| 4.2.4 微观裂隙及矿物电镜扫描实验结果及分析 |
| 4.2.5 室温下处理煤样氡气浓度测定实验结果及分析 |
| 4.2.6 气相色谱分析实验结果及分析 |
| 4.3 煤自燃氡气析出机理探讨 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同覆岩分布下采空区氡气运移数值模拟研究 |
| 5.1 均匀多孔介质氡气运移方程 |
| 5.2 “两带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.2.1 “两带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.2.2 基于有限差分的数学模型求解 |
| 5.2.3 模拟结果及分析 |
| 5.2.4 含水层对氡气运移的影响 |
| 5.3 “三带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.3.1 “三带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.3.2 模拟结果及分析 |
| 5.3.3 多煤层采空区对氡气运移的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不同覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移实验研究 |
| 6.1 煤层回采相似模拟及采空区煤自燃模拟系统研发 |
| 6.1.1 煤层回采相似模拟实验装置 |
| 6.1.2 采空区煤自燃模拟实验装置 |
| 6.1.3 气体取样测量 |
| 6.1.4 装置气密性保障 |
| 6.2 “两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.2.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.2.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.2.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.2.4 实验结果及分析 |
| 6.2.5 含水层对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.3 “三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.3.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.3.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.3.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.3.4 实验结果及分析 |
| 6.3.5 多煤层采空区对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题及不足 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 2 煤体受载微电流测试系统及试验研究 |
| 2.1 煤体受载微电流测试系统 |
| 2.2 试样及试验方案 |
| 2.3 试验结果初步分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 煤体损伤过程微电流响应规律及特征 |
| 3.1 试样及加载方案 |
| 3.2 微电流与煤体力学行为间的定量关系 |
| 3.3 微电流衰减规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于微电流的煤体损伤演化规律及能量转化关系 |
| 4.1 损伤力学基本理论 |
| 4.2 受载煤体损伤演化分析 |
| 4.3 煤体损伤过程能量演化规律及转化关系 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 受载煤体损伤微电流产生机理及其模型 |
| 5.1 电学基本概念和理论 |
| 5.2 煤的组成与结构 |
| 5.3 煤体变形破裂电荷产生机制 |
| 5.4 煤体损伤微电流产生机理 |
| 5.5 极化弛豫与微电流衰减机理 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 回采工作面煤体微电流响应现场试验研究 |
| 6.1 试验地点概况 |
| 6.2 矿井微电流监测系统及装备 |
| 6.3 测点布置及试验方案 |
| 6.4 回采过程煤体微电流响应规律 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文总结、创新点及展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（3）多孔介质等效导热系数预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 多孔介质及其应用背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 多孔介质热传导的正、反问题 |
| 2.1 热传导基本理论 |
| 2.1.1 傅里叶定律 |
| 2.1.2 导热微分方程 |
| 2.1.3 定解条件 |
| 2.2 稳态热传导问题的有限单元法 |
| 2.2.1 有限单元法的发展和现状 |
| 2.2.2 稳态热传导问题的有限单元法求解 |
| 2.3 等效导热系数模型 |
| 2.3.1 串联模型 |
| 2.3.2 并联模型 |
| 2.3.3 Maxwell-Garnett模型 |
| 2.3.4 Bruggeman模型 |
| 2.4 热传导反问题求解方法 |
| 2.4.1 Tikhonov正则化方法 |
| 2.4.2 最小二乘法 |
| 2.4.3 共轭梯度法 |
| 2.4.4 遗传算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 多孔介质及其模型构造方法 |
| 3.1 多孔介质分类 |
| 3.1.1 泡沫型多孔介质 |
| 3.1.2 纤维型多孔介质 |
| 3.1.3 颗粒型多孔介质 |
| 3.2 多孔介质模型 |
| 3.2.1 孔道网格模型 |
| 3.2.2 分形理论模型 |
| 3.2.3 随机四参数模型 |
| 3.2.4 基于实验数据的重构模型 |
| 3.3 多孔介质生成方法 |
| 3.3.1 碳泡沫微观结构 |
| 3.3.2 泡沫球心法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于ABAQUS有限单元法的反演算法 |
| 4.1 Levenberg-Marquardt算法 |
| 4.1.1 构建LM算法 |
| 4.1.2 LM算法流程 |
| 4.2 泡沫型多孔介质模型等效导热系数预测 |
| 4.2.1 正问题求解 |
| 4.2.2 效率和精度分析 |
| 4.2.4 初值影响 |
| 4.2.5 边界条件的影响 |
| 4.2.6 误差影响及分析 |
| 4.2.7 等效导热系数的预测结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 多孔介质各向异性等效导热系数 |
| 5.1 各向异性理论 |
| 5.1.1 各向异性导热系数矩阵 |
| 5.1.2 考虑多孔介质各向异性的必要性 |
| 5.2 纤维增强多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.2.1 碳纤维增强的酚醛树脂材料 |
| 5.2.2 纤维增强的多孔介质模型 |
| 5.2.3 正问题求解 |
| 5.2.4 等效导热系数求解 |
| 5.2.5 误差影响及分析 |
| 5.3 随机颗粒型多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.3.1 QSGS算法生成多孔介质模型 |
| 5.3.2 正问题求解 |
| 5.3.3 等效导热系数预测 |
| 5.3.4 误差影响及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 各向异性导热系数在方向上的转换 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 钢包用透气砖的研究进展 |
| 1.2.1 透气砖的损毁机理 |
| 1.2.2 透气砖分类 |
| 1.2.3 材质的选择 |
| 1.3 颗粒整形处理及其在无机材料中的应用现状 |
| 1.3.1 颗粒形状对无机材料气孔结构及力学性能的影响 |
| 1.3.2 颗粒整形研究 |
| 1.4 气体在颗粒堆积型多孔介质中渗流行为的研究进展 |
| 1.4.1 渗流基本定律 |
| 1.4.2 颗粒堆积型多孔介质渗流系数的预测模型 |
| 1.4.3 气孔结构参数对多孔介质渗流行为的影响 |
| 1.5 金属反应结合氧化铝基材料的研究现状 |
| 1.5.1 反应结合氧化铝工艺 |
| 1.5.2 金属Al反应结合氧化铝基材料 |
| 1.5.3 单质Si反应结合氧化铝基材料 |
| 1.5.4 Al/Si反应结合氧化铝基材料 |
| 1.6 气体通过多孔介质进入水中形成气泡的水模拟研究现状 |
| 1.6.1 气泡形成过程 |
| 1.6.2 气泡大小的影响因素 |
| 1.7 论文的提出及主要研究内容 |
| 第二章 颗粒堆积型多孔透气材料气孔结构调控及力学性能研究 |
| 2.1 颗粒堆积型多孔透气材料的气孔结构设计 |
| 2.1.1 基于钢水的不渗透考虑 |
| 2.1.2 基于力学强度考虑 |
| 2.1.3 基于搅拌能考虑 |
| 2.1.4 基于熔渣不渗透考虑 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验方案及过程 |
| 2.2.3 结构分析与性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 骨料/基质配比对多孔透气材料气孔结构及性能的影响 |
| 2.3.2 骨料粒度对多孔透气材料气孔结构及性能的影响 |
| 2.3.3 颗粒堆积型多孔透气材料中气孔网络贯通性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 骨料颗粒形状对多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 试验原料 |
| 3.1.2 实验方案及过程 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 板状刚玉骨料颗粒的整形研究 |
| 3.2.2 骨料颗粒形状对多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 原位生成板片状增强相对刚玉质多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
| 4.1 试验 |
| 4.1.1 试验原料 |
| 4.1.2 实验方案及过程 |
| 4.1.3 结构分析与性能测试 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 原位生成六铝酸镧对刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
| 4.2.2 原位生成六铝酸钙对刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 金属直接氧化结合刚玉基多孔透气材料结构和性能研究 |
| 5.1 试验 |
| 5.1.1 试验原料 |
| 5.1.2 实验方案及过程 |
| 5.1.3 结构分析与性能测试 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 Al粉加入量对直接氧化结合刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
| 5.2.2 Al、Si复合引入对刚玉基多孔透气材料结构和性能的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 刚玉质多孔透气材料气体渗流行为的研究 |
| 6.1 多孔透气材料气体渗流行为的检测 |
| 6.2 气体在多孔透气材料中的流态及气体渗流模型 |
| 6.3 粘性流条件下多孔透气材料中气体流量的预测模型 |
| 6.4 刚玉质多孔透气材料的气体渗流特征 |
| 6.4.1 不同基质含量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
| 6.4.2 不同骨料粒度刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
| 6.4.3 骨料形状对刚玉质多孔透气材料气体渗流行为的影响 |
| 6.4.4 不同LAH生成量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
| 6.4.5 不同CAC生成量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
| 6.4.6 金属直接氧化结合刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
| 6.5 气孔结构参数与气体渗流系数的灰色关联分析 |
| 6.5.1 灰色关联系数求解过程 |
| 6.5.2 气孔结构参数与刚玉质多孔透气材料气体渗流系数的灰色关联分析 |
| 6.5.3 讨论 |
| 6.5.4 本章小结 |
| 第七章 颗粒堆积型多孔透气材料的水模型研究 |
| 7.1 试验 |
| 7.1.1 实验装置及试验过程 |
| 7.1.2 气泡尺寸的提取 |
| 7.2 结果与讨论 |
| 7.2.1 气孔结构参数对气泡群特征的影响 |
| 7.2.2 气体流速对气泡群特征的影响 |
| 7.2.3 结果与讨论 |
| 7.3 章节小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 本论文的创新点 |
| 附录1 攻读博士期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（5）降雨-蒸发作用下皖江裂隙性粘土裂隙演化机制及边坡破坏机理（论文提纲范文）
| 作者简历 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 裂土定名的研究发展现状概述 |
| 1.2.2 裂土的工程特性与微观特性研究现状 |
| 1.2.3 裂土的裂隙萌生与演化力学机制现状 |
| 1.2.4 裂土的饱和-非饱和渗流研究现状 |
| 1.2.5 降雨-蒸发作用下裂土边坡的致灾模式及机理研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 拟解决的关键科学问题 |
| 1.4 研究技术路线与创新点 |
| 1.4.1 研究技术路线 |
| 1.4.2 本文的创新点 |
| 第二章 皖江裂土地质成因与工程物理力学基本特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 皖江裂土分布特点与地质成因分析 |
| 2.2.1 皖江裂土地形地貌特点、外观形态 |
| 2.2.2 矿物成分与地质成因分析 |
| 2.3 皖江裂土的工程物理力学基本特性 |
| 2.3.1 现场取样 |
| 2.3.2 基本物理性质 |
| 2.3.3 膨胀率特征 |
| 2.3.4 吸湿特征 |
| 2.3.5 膨胀力特征 |
| 2.3.6 收缩特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 干湿循环作用下裂土损伤的宏-微观损伤机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 裂土干湿循环制样与试验方案 |
| 3.2.1 制样方法 |
| 3.2.2 试验方案设计 |
| 3.3 干湿循环作用下的重塑裂土微观结构变化分析 |
| 3.3.1 不同干湿循环作用下的重塑土微观结构定性分析 |
| 3.3.2 重塑土微观结构参数定量参数选取与测量 |
| 3.3.3 不同干湿循环作用下裂土微结构参数定量分析与开裂微观机制 |
| 3.4 干湿循环作用下的重塑裂土宏观参数变化分析 |
| 3.4.1 干湿循环裂隙发展演化特征 |
| 3.4.2 不同围压下裂土的应力应变特征分析 |
| 3.5 干湿循环作用下微观结构参数与宏观力学参数多元回归分析 |
| 3.5.1 单一微观参量的与弹性模量非线性回归 |
| 3.5.2 多元非线性回归方程的建立与验证 |
| 3.6 干湿循环条件下裂土开裂损伤机制研究 |
| 3.6.1 岩土连续介质统计损伤基本方法 |
| 3.6.2 干湿循环荷载作用下的基于Laplace分布的裂土应变硬化统计损伤本构模型 |
| 3.6.3 干湿循环与荷载作用下的裂土统计损伤本构模型参数确定 |
| 3.6.4 干湿循环作用下的裂土统计损伤本构模型验证 |
| 3.6.4.1 不同围压与干湿循环对初始损伤应力门槛值影响的讨论 |
| 3.6.4.2 模型与试验曲线的验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 裂土裂隙萌生与断裂演化机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂土裂隙萌生与演化单向干燥试验研究 |
| 4.2.1 试验方案设计 |
| 4.2.2 试样制备与步骤 |
| 4.2.3 金属边界的裂土试样裂隙萌生与演化过程 |
| 4.2.4 有机玻璃边界的裂土试样裂隙萌生与演化过程 |
| 4.2.5 裂隙萌生扩展演化规律的讨论 |
| 4.3 断裂力学基本理论及裂土不同裂隙演化阶段断裂准则的适宜性 |
| 4.3.1 线弹性断裂力学(LEFM)中的断裂准则 |
| 4.3.2 弹塑性断裂力学(EPFM)中COD断裂准则 |
| 4.3.3 不同裂隙演化阶段的断裂准则适宜性 |
| 4.4 体缩裂隙阶段应力与位移变化规律 |
| 4.4.1 基于弹性力学假设的体缩裂隙阶段的收缩应力与位移解析解 |
| 4.4.2 体缩裂隙阶段的收缩应力与位移解析解与数值解的对比 |
| 4.5 裂隙扩展阶段基于COD断裂准则的Cohesive粘断裂模型 |
| 4.5.1 Cohesive粘断裂模型 |
| 4.5.2 Cohesive粘断裂模型的裂土开裂扩展的离散元数值实现 |
| 4.5.3 模型建立与模型参数 |
| 4.5.4 基于Cohesive粘断裂模型的裂隙扩展模拟分析与验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 渗流作用下裂隙对裂土边坡渗流场影响规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 裂土边坡瞬态渗流特点及饱和-非饱和入渗基本理论 |
| 5.2.1 降雨入渗过程裂土边坡瞬态渗流特点 |
| 5.2.2 降雨入渗过程裂土的稳定-非稳定性渗流基本理论概述 |
| 5.3 裂隙对裂土边坡瞬态渗流场的影响因素研究 |
| 5.3.1 降雨入渗过程裂土边坡瞬态渗流影响数值分析实现 |
| 5.3.2 裂隙对边坡暂态饱和区影响 |
| 5.3.3 不同裂隙深度对裂土边坡瞬态渗流场影响 |
| 5.3.4 不同裂隙角度对裂土边坡瞬态渗流场影响 |
| 5.3.5 裂隙分布位置对裂土边坡瞬态渗流场影响 |
| 5.3.6 裂隙数量对裂土边坡瞬态渗流场影响 |
| 5.4 裂土优势流概念模型与假设 |
| 5.5 基于Green-Ampt模型的裂隙优势流控制方程推导 |
| 5.5.1 双孔隙域Green-Ampt入渗模型 |
| 5.5.2 分阶段基质域与裂隙域入渗方程 |
| 5.6 裂土优势流入渗过程模拟及分析 |
| 5.6.1 不同降雨强度对累积入渗影响分析 |
| 5.6.2 不同裂隙面积率对累积入渗量的影响分析 |
| 5.6.3 不同裂隙域饱和渗透系数对累积入渗量的影响分析 |
| 5.6.4 不同因素对裂土雨水入渗过程的影响规律讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 基于足尺模型试验的降雨-蒸发作用下裂土边坡变形破坏模式及机理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 原型边坡破坏形式与模拟条件 |
| 6.2.1 原型边坡区域地理位置与破坏形式 |
| 6.2.2 原型边坡破坏原因定性分析 |
| 6.3 裂土边坡变形破坏足尺模型试验 |
| 6.3.1 边坡模型试验系统组成 |
| 6.3.2 降雨参数标定测试 |
| 6.3.3 光纤光栅位移计原理与标定 |
| 6.3.4 模型取样与填筑 |
| 6.3.5 传感器布设与降雨方案 |
| 6.4 降雨-蒸发作用下裂土边坡变形破坏模型试验结果分析 |
| 6.4.1 边坡破坏全过程分析 |
| 6.4.2 体积含水率响应规律分析 |
| 6.4.3 基质吸力、饱和度和孔隙压力响应规律分析 |
| 6.4.4 蒸发过程中边坡不同位置裂隙分布规律分析 |
| 6.4.5 坡体位移响应规律分析 |
| 6.4.6 裂土边坡破坏模式分析 |
| 6.4.7 基于足尺模型试验的裂土边坡失稳机理 |
| 6.5 考虑裂隙优势流的裂土边坡失稳预测分析 |
| 6.5.1 SLIP模型与假设 |
| 6.5.2 基于SLIP模型的裂土边坡稳定性系数确定 |
| 6.5.3 基于SLIP模型的裂土边坡稳定性模型参数确定 |
| 6.5.4 裂土稳定性影响因素敏感性探讨 |
| 6.5.5 模型试验验证对比 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）基于格子Boltzmann方法混凝土耐久性影响离子传输的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钙离子传输研究现状 |
| 1.2.2 混凝土界面过渡区研究现状 |
| 1.2.3 氯离子传输研究现状 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 LBM基本理论 |
| 2.1 LBM简介 |
| 2.1.1 LBM的发展 |
| 2.1.2 LBM的原理和基本模型 |
| 2.2 LBM边界处理 |
| 2.2.1 周期性格式 |
| 2.2.2 对称边界处理格式 |
| 2.2.3 反弹格式 |
| 2.2.4 非平衡外推格式 |
| 2.3 LBM的单位转化 |
| 2.4 LBM的程序实现 |
| 第三章 混凝土ITZ裂隙溶蚀模拟研究 |
| 3.1 ITZ微观裂隙生成 |
| 3.1.1 QSGS生成法 |
| 3.1.2 ITZ裂隙生成 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.2.1 裂隙渗流控制方程 |
| 3.2.2 裂隙溶质传输方程 |
| 3.2.3 裂隙表面溶解机制 |
| 3.3 LBM数值模型 |
| 3.3.1 速度场演化方程 |
| 3.3.2 浓度场演化方程 |
| 3.3.3 边界处理及单位转化 |
| 3.4 模型验证 |
| 3.4.1 半无限区域内溶质的对流-扩散问题 |
| 3.4.2 矩形区域内的反应-扩散问题 |
| 3.5 分析讨论 |
| 3.5.1 渗流流速影响 |
| 3.5.2 Ca(OH)_2含量影响 |
| 3.5.3 Ca(OH)_2排布状态影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 氯离子侵蚀混凝土模拟研究 |
| 4.1 理论模型 |
| 4.1.1 氯离子扩散模型 |
| 4.1.2 温度场演化模型 |
| 4.2 LBM数值模型 |
| 4.2.1 浓度场演化模型 |
| 4.2.2 温度场演化模型 |
| 4.2.3 边界设置与单位转化 |
| 4.3 模型验证 |
| 4.3.1 考虑时间衰减作用的一维扩散问题验证 |
| 4.3.2 矩形区域换热-扩散边界验证 |
| 4.4 分析讨论 |
| 4.4.1 水灰比 |
| 4.4.2 饱和度 |
| 4.4.3 昼夜温差 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于LBM的 GUI界面设计 |
| 5.1 ITZ裂隙溶蚀的计算软件 |
| 5.1.1 编写目的 |
| 5.1.2 软件总体设计 |
| 5.1.3 软件功能说明 |
| 5.1.4 案例说明 |
| 5.2 氯离子侵蚀混凝土计算软件 |
| 5.2.1 编写目的 |
| 5.2.2 软件总体设计 |
| 5.2.3 软件功能说明 |
| 5.2.4 案例说明 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.1.1 混凝土ITZ裂隙溶蚀研究结果 |
| 6.1.2 氯离子侵蚀混凝土研究结果 |
| 6.1.3 基于LBM的 GUI界面设计成果 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位其间取得的成果和奖项 |
（7）微滴喷射增材成形多结构高岭土基复合材料的工艺及性能研究（论文提纲范文）
| 作者简历 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 面向可持续发展应用的多结构矿物材料 |
| 1.2.1 生命安全-地质工程灾害 |
| 1.2.2 工业创新与基础-高性能矿物复合材料 |
| 1.2.3 按需生产与消费-个性化产品 |
| 1.3 矿物复合材料的梯度成形 |
| 1.3.1 矿物材料设计 |
| 1.3.2 多结构设计 |
| 1.3.3 微纳梯度成形 |
| 1.3.4 性能有限元模拟 |
| 1.4 微滴喷射增材成形矿物材料工艺 |
| 1.4.1 成形技术 |
| 1.4.2 矿物浆料 |
| 1.4.3 控制工艺参数 |
| 1.5 研究目标与意义 |
| 1.6 研究内容与创新点 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 第二章 高岭土基复合材料的增材成形研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械设备 |
| 2.2.1 机械装置 |
| 2.2.2 控制系统 |
| 2.2.3 打印流程 |
| 2.3 打印材料 |
| 2.3.1 材料类型 |
| 2.3.2 性能表征 |
| 2.3.3 材料配比 |
| 2.3.4 浆料悬浮性 |
| 2.3.5 浆料成形性 |
| 2.4 工艺参数 |
| 2.4.1 移动速度,流量和层厚 |
| 2.4.2 喷头距离和回抽距离 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高岭土基相似软土材料的设计梯度成形研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 成形工艺 |
| 3.2.3 性能表征 |
| 3.3 高岭土基相似软土材料的梯度设计与成形 |
| 3.3.1 相似材料的土壤力学 |
| 3.3.2 多结构设计与控制 |
| 3.3.3 相似软土材料的成形性 |
| 3.4 高岭土基相似软土材料的孔隙分析 |
| 3.4.1 梯度孔隙分析 |
| 3.4.2 微纳孔隙分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 金刚石增强高岭土基复合材料的设计梯度成形研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 成形工艺 |
| 4.2.3 性能表征 |
| 4.3 高岭土地质聚合物梯度设计与成形 |
| 4.3.1 流变性和成形性 |
| 4.3.2 梯度结构成形 |
| 4.4 高岭土地质聚合物的孔隙分析 |
| 4.5 金刚石增强的高岭土基复合材料 |
| 4.5.1 金刚石对自修复的影响 |
| 4.5.2 金刚石对力学性能的影响 |
| 4.5.3 金刚石对热稳定性的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 梯度高岭土基复合材料的结构验证与模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 高岭土基相似软土材料的渗流模拟 |
| 5.4 金刚石增强高岭土基复合材料的模拟 |
| 5.4.1 金刚石增强高岭土基复合材料的热学和力学性能 |
| 5.4.2 金刚石增强高岭土基复合材料的孔径优化与模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 面向可持续发展的多结构矿物材料设计与应用展望 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 生命安全-地质工程灾害 |
| 6.3 工业创新与基础-高性能矿物复合材料 |
| 6.4 按需生产与消费-个性化产品 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录一 双梯度打印控制代码 |
| 1.1 双喷头梯度参数 |
| 1.2 双喷头梯度G代码 |
| 附录二 高岭土基相似软土材料的梯度孔隙分析及模拟 |
| 2.1 孔隙分析 |
| 2.2 性能模拟 |
| 2.2.1 渗流-多向渗流边界条件 |
| 2.2.2 渗流-坚固侧壁边界条件 |
| 附录三 金刚石增强高岭土基复合材料的梯度孔隙分析及模拟 |
| 3.1 孔隙分析 |
| 3.2 性能模拟 |
| 3.2.1 力学 |
| 3.2.2 热学 |
| 3.3 多孔优化 |
（8）隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体破裂应力-渗流特征研究现状 |
| 1.2.2 岩体水力耦合下渗流特征研究现状 |
| 1.2.3 隧道突水灾害研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 1.4 主要创新点 |
| 第二章 施工扰动下隔水岩体应力-渗流特性试验研究 |
| 2.1 隔水岩体应力特征分析 |
| 2.2 岩石应力-渗流试验材料及方法 |
| 2.2.1 岩石试样及试验系统 |
| 2.2.2 试验方案 |
| 2.2.3 试验步骤 |
| 2.2.4 渗透率测量方法 |
| 2.3 岩石应力-渗流试验结果 |
| 2.3.1 试验结果概述 |
| 2.3.2 变形特性分析 |
| 2.3.3 强度特性分析 |
| 2.3.4 试样的破坏形态 |
| 2.3.5 岩石渐进破坏过程分析 |
| 2.3.6 基于能量理论的试样破坏过程分析 |
| 2.3.7 岩石损伤变形及渗透性演化特征 |
| 2.4 高渗压下岩石蠕变断裂分析 |
| 2.5 隔水岩体突水危险性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 水力耦合作用下单裂隙岩体渗流试验研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 试验材料及方法 |
| 3.2.1 岩石试样及加工 |
| 3.2.2 试验系统及试件安装 |
| 3.3 恒围压下剪切滑移试验 |
| 3.3.1 试验步骤 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.4 变围压下剪切滑移试验 |
| 3.4.1 试验步骤 |
| 3.4.2 试验结果 |
| 3.5 极小位移作用后渗透率演化机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道突水岩体应力-渗流演化模型试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型相似材料的研制 |
| 4.2.1 三维流固耦合相似理论 |
| 4.2.2 相似材料配置方案 |
| 4.2.3 相似材料性质试验分析 |
| 4.3 依托项目 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 岩石试样制备 |
| 4.3.3 岩石的物理特征 |
| 4.4 模型试验系统研制 |
| 4.4.1 概述 |
| 4.4.2 试验系统介绍 |
| 4.5 试验一：隔水岩体渗流压力分布规律 |
| 4.5.1 试验方案 |
| 4.5.2 试验结果 |
| 4.6 试验二：隧道开挖隔水岩体应力渗流演化规律 |
| 4.6.1 相似材料及配比 |
| 4.6.2 试验方案 |
| 4.6.3 试验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 隧道突水岩体渗透破坏机理研究 |
| 5.1 隔水岩体结构及其破坏类型 |
| 5.2 岩体应力-损伤-渗流理论分析 |
| 5.3 裂隙岩体水力劈裂分析及临界水压 |
| 5.3.1 裂隙岩体中水的作用 |
| 5.3.2 断裂力学基本原理 |
| 5.3.3 单裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.4 多裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.5 水压劈裂对裂隙岩体的影响分析 |
| 5.4 隔水岩体施工力学响应及其对防突性能的影响 |
| 5.4.1 数值模型 |
| 5.4.2 边界条件及模拟工况 |
| 5.4.3 工况一模拟结果 |
| 5.4.4 工况二模拟结果 |
| 5.4.5 开挖扰动下隔水岩体应力相关性 |
| 5.4.6 开挖扰动对隔水岩体防突性能的影响 |
| 5.5 隧道隔水岩体渗透破坏分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 纵向课题 |
| 横向课题 |
| 在读期间主要学术成果 |
| 学术论文 |
| 在读期间申请的专利 |
| 软件着作权 |
| 在读期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究目标与内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 页岩的物理及微观特性研究 |
| 2.1 页岩取样 |
| 2.2 试验测试系统 |
| 2.3 页岩物理及微观特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 页岩的强度、变形及破坏特性试验研究 |
| 3.1 页岩常规三轴压缩试验研究 |
| 3.2 页岩巴西劈裂试验研究 |
| 3.3 页岩三轴循环加卸载试验研究 |
| 3.4 页岩三轴卸围压试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于室内试验的页岩脆性评价方法研究 |
| 4.1 页岩脆性评价的方法 |
| 4.2 基于不同评价方法的页岩脆性特征分析 |
| 4.3 页岩脆性特征与破坏模式的关系讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 完整和含裂隙页岩渗透特性试验研究 |
| 5.1 试验原理和程序 |
| 5.2 完整页岩渗透特性分析 |
| 5.3 裂隙页岩渗透特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 页岩的强度、变形及破坏机理离散元模拟研究 |
| 6.1 PFC2D程序简介 |
| 6.2 页岩数值模型的建立及细观参数标定 |
| 6.3 页岩常规三轴压缩模拟结果分析 |
| 6.4 页岩循环加卸载模拟结果分析 |
| 6.5 页岩卸围压模拟结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 页岩水力裂缝扩展机理及应用研究 |
| 7.1 PFC2D中流-固耦合的实现 |
| 7.2 页岩水力压裂裂缝扩展机理研究 |
| 7.3 页岩储层水平井分段压裂应用研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）沥青混合料水分扩散行为及多尺度损伤特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 沥青材料中水分扩散特性 |
| 1.2.2 沥青混合料多尺度划分与力学行为 |
| 1.2.3 纳观分子模拟与沥青组分交互作用 |
| 1.2.4 微观水分作用下界面特性及失效表征 |
| 1.2.5 细宏观混合料水稳定性表征评价 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.3.1 现有研究的不足 |
| 1.3.2 本文研究内容 |
| 第2章 沥青-集料纳观分子体系水损伤机理 |
| 2.1 干燥沥青-集料体系纳观结构特性 |
| 2.1.1 分子动力学基本原理 |
| 2.1.2 沥青及沥青-集料体系建立 |
| 2.1.3 干燥沥青-集料体系分子聚集行为 |
| 2.1.4 干燥沥青-集料体系纳观结构模型 |
| 2.2 含水沥青-集料静态体系纳观结构变异及水损伤 |
| 2.2.1 含水沥青-集料静态体系纳观结构演化 |
| 2.2.2 含水沥青静态体系纳观结构演化 |
| 2.2.3 含水沥青-集料静态体系纳观黏附劣化 |
| 2.3 沥青-集料剪切体系纳观结构演化及水损伤 |
| 2.3.1 含水沥青-集料剪切体系纳观结构演化 |
| 2.3.2 含水沥青-集料剪切体系纳观力学特性 |
| 2.3.3 含水沥青剪切体系纳观结构演化 |
| 2.3.4 含水沥青剪切体系纳观力学行为 |
| 2.4 沥青-集料体系纳观水损伤机理 |
| 2.4.1 水损伤沥青化学组分变化 |
| 2.4.2 水损伤沥青形貌演化 |
| 2.4.3 含水纳观结构演化机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 胶浆-集料微观界面水损伤行为 |
| 3.1 胶浆-集料微观界面影响下胶浆力学特性 |
| 3.1.1 微观界面影响下胶浆力学行为测试 |
| 3.1.2 微观界面影响下胶浆流变特性 |
| 3.1.3 微观界面影响下胶浆-集料黏附特性 |
| 3.1.4 微观界面结构特征及其影响机制 |
| 3.2 胶浆-集料微观界面流变特性表征方法 |
| 3.2.1 胶浆-集料微观界面空间影响量化 |
| 3.2.2 集料表面胶浆力学状态分析 |
| 3.2.3 微观界面影响下胶浆流变模型 |
| 3.2.4 流变模型验证与界面参数性质 |
| 3.3 胶浆-集料微观界面流变特性水损伤 |
| 3.3.1 水分作用下界面流变性质劣化 |
| 3.3.2 水分作用下体相流变性质劣化 |
| 3.4 胶浆-集料微观界面黏附特性水损伤 |
| 3.4.1 水分作用下微观界面黏附失效力学行为 |
| 3.4.2 水分作用下微观界面黏附失效断裂能分析 |
| 3.5 胶浆-集料界面及体相微观水损伤发生机制 |
| 3.5.1 水分作用下界面沥青微观结构演化 |
| 3.5.2 水分作用下体相胶浆微观结构演化 |
| 3.5.3 基于纳观分子交互的微观水损伤机制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 沥青砂浆微孔水分扩散行为 |
| 4.1 砂浆微孔水分扩散特性 |
| 4.1.1 菲克扩散基本理论 |
| 4.1.2 砂浆组成及试件成型 |
| 4.1.3 砂浆中水分扩散行为测试 |
| 4.1.4 砂浆中水分扩散行为的浓度及尺寸依赖性 |
| 4.2 微观孔隙中水分扩散形式 |
| 4.2.1 微孔扩散基本形式 |
| 4.2.2 砂浆微观水分吸附行为 |
| 4.3 砂浆微孔水分扩散模式 |
| 4.3.1 含吸附水膜的水分扩散模式 |
| 4.3.2 含毛细凝结水的水分扩散模式 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 沥青混合料细宏观水分扩散及损伤特性 |
| 5.1 混合料细观水分扩散行为 |
| 5.1.1 混合料细观水分扩散模型 |
| 5.1.2 恒扩散系数型细观水分扩散行为 |
| 5.1.3 水分浓度依赖型细观水分扩散行为 |
| 5.1.4 沥青混合料中水分扩散行为 |
| 5.2 混合料细观力学行为水损伤 |
| 5.2.1 水损伤混合料细观力学模型 |
| 5.2.2 水分作用下材料性质劣化 |
| 5.2.3 水损伤混合料力学特性衰减规律 |
| 5.3 水损伤混合料细宏观抗裂性能衰减 |
| 5.3.1 水损伤混合料 SCB 开裂试验 |
| 5.3.2 水损伤混合料细观裂纹演化 |
| 5.3.3 水损伤混合料宏观抗裂性能衰减 |
| 5.4 混合料多尺度水分扩散损伤机制 |
| 5.4.1 基于复合球模型的细观水损伤机理分析 |
| 5.4.2 沥青路面多尺度水分扩散损伤机制 |
| 5.4.3 改善沥青路面水分扩散损伤的措施 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 干燥沥青-集料界面过渡区微观形貌 |
| 附录二 集料间不同膜厚沥青高温剪切黏度 |
| 附录三 沥青胶浆微观力学模型 |
| 附录四 胶浆松弛模量的测定 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、功能梯度材料中的渗流现象及其模型研究（论文参考文献）
- [1]采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究[D]. 周斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究[D]. 李德行. 中国矿业大学, 2021
- [3]多孔介质等效导热系数预测方法研究[D]. 黄坤. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为[D]. 熊鑫. 武汉科技大学, 2021
- [5]降雨-蒸发作用下皖江裂隙性粘土裂隙演化机制及边坡破坏机理[D]. 周峙. 中国地质大学, 2021(02)
- [6]基于格子Boltzmann方法混凝土耐久性影响离子传输的数值模拟研究[D]. 张跃. 昆明理工大学, 2021(02)
- [7]微滴喷射增材成形多结构高岭土基复合材料的工艺及性能研究[D]. 唐丹娜. 中国地质大学, 2021(02)
- [8]隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究[D]. 李志强. 山东大学, 2021
- [9]川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究[D]. 殷鹏飞. 中国矿业大学, 2020
- [10]沥青混合料水分扩散行为及多尺度损伤特性[D]. 刘志杨. 哈尔滨工业大学, 2020(02)