基于ANSYS Workbench的快开结构应力评定

利用ANSYS Workbench有限元软件对高压烧结炉快开结构进行应力计算,并对快开结构进行了非线性接触分析,得到了接触结构详细的应力分布。按照JB4732—1995《钢制压力容器—分析设计标准》要求对高应力区进行了应力强度评定。评定结果表明其强度满足要求。     

自适应有限元-离散元算法、ELFEN软件及页岩体积压裂应用

该文介绍流体-固体-断裂耦合分析的自适应有限元（FE）-离散元（DE）算法,引进一款新近基于该方法研发的数值计算软件ELFEN,并将其应用于页岩分段体积压裂的三维数值计算和机理分析。该方法引入有限元应力恢复的超收敛拼片恢复（SPR）法,获得应力的超收敛SPR解,利用SPR解估计常规有限元解的误差,通过裂纹尖端局部区域的自适应网格重划分获得高精度应力解答并得以有效描述裂纹动态扩展,形成分析策略和求解方案。数值算例表明该算法和软件分析流体-固体-断裂耦合作用下单一、多水平井分段体积压裂的可靠性、有效性和实用性。     

温度作用对孔隙岩石介质力学性能的影响

利用模型材料制作了孔隙岩石物理模型,利用CT扫描和统计学原理获得了物理模型内部孔隙数量、孔隙空间位置和孔隙间距等分布特征,通过不同孔隙率物理模型温度作用下的单轴压缩试验,分析了温度作用后孔隙物理模型的抗压强度、弹性模量和泊松比等力学参数与温度和孔隙率之间的关系,运用CT扫描试验探讨了温度作用下孔隙微观结构的演化规律。研究发现：孔隙物理模型与天然孔隙岩石相比具有较好的几何相似性和一致的孔隙结构分布特征;随着作用温度点的升高,同一孔隙率的物理模型的抗压强度基本呈上升趋势,孔隙率的增大减弱了温度对物理模型抗压强度的影响作用;在相同温度条件下,随着孔隙率的增加,物理模型的抗压强度呈下降趋势。随着作用温度点的升高,同一孔隙率的物理模型的弹性模量基本都呈下降趋势;随着温度的升高孔隙率对泊松比的影响逐渐减弱;温度引起物理模型内部孔隙几何形态和孔隙数量的改变是引起宏观力学参数发生变化的主要内因。150℃似乎可以作为温度对孔隙物理模型力学参数影响的一个门槛值。研究成果揭示了温度对岩石宏观力学性能及微观孔隙结构演化规律的影响机理。     

三轴应力下致密砂岩的裂纹发育特征与能量机制

 开展致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,获得不同围压作用下岩石破坏裂纹的几何形态CT图像;利用图像处理、统计学等方法构建破坏裂纹形态的三维空间模型,分析不同围压对破坏裂纹几何形态和分布特征的影响规律,基于能量理论揭示不同三轴应力下岩石破坏时裂纹扩展的能量机制。研究表明：围压对岩石破坏裂纹的形态、数量和空间分布特征有很大的影响。当围压较低时,破坏裂纹数量众多、形态复杂,最终形成主裂纹和次生裂纹交叉分布的裂纹网络结构;围压较高时,最终形成的破坏主裂纹数量减少,次生裂纹消失,形态复杂的裂纹网络被近似直线的破坏裂纹所取代;围压对岩石破坏裂纹扩展的能量耗散和能量释放特征有显著的影响。随着围压的增加,单位体积内的可释放弹性应变能线性增加,而耗散能则呈线性递减趋势。低围压时破坏裂纹的耗散能较大,从而产生几何形态复杂、数量众多的微裂纹。而高围压时的耗散能较少,产生的破坏裂纹数量减少,几何形态趋于简单化、规则化。     

土壤重金属潜在生态风险评价与污染特征分析

通过对广州市新塘镇土壤中8种重金属As、Hg、Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr污染现状的监测调查,应用潜在生态风险指数评价法、相关性分析、主成分分析研究了新塘、永宁、仙村三个片区表层土壤中重金属的污染状况。结果显示,各片区8种重金属含量变异系数普遍较高,重金属含量差别明显。As、Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr之间相关性显著,表明其来源相似。潜在生态风险评价指数计算结果表明,Hg、Cd为新塘镇土壤的主要污染因子,新塘片区重金属污染状况相对较重,仙村片区次之,永宁片区相对最好。     

劈裂荷载下孔隙岩石应力分布特征与裂纹扩展行为

基于天然岩石孔隙结构重构模型,运用数值方法开展了不同孔隙率的圆盘劈裂数值模拟实验,研究了劈裂拉伸过程中孔隙岩石的裂纹扩展行为,从应力角度探讨了孔隙率对岩石裂纹扩展行为的影响;同时利用模型材料制作了不同孔隙率的孔隙岩石物理模型,开展了物理模型的劈裂实验,将实验结果和数值模拟结果进行比较,验证了数值模拟结果的有效性。经研究发现:在保持孔隙分布特征不变的条件下,孔隙率对圆盘劈裂破坏时的应力分布特征及裂纹扩展行为有显著的影响,随着孔隙率的增大,应力分布的对称性逐渐消失,最大拉应力值出现在远离对称轴孔隙密集的地方,且随着孔隙率的增加呈指数递减趋势。孔隙圆盘的破坏形式逐渐从单一劈拉破坏转变为劈拉和剪切破坏共存,导致最终破坏时形成多条开裂裂纹贯通圆盘。