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加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制

岩土工程学报 2024年第10期46卷 2138-2147页

作者：王飞邹岩琳庞瑞何本国范立峰孟德昊刘甜甜石垚东北大学教育部深部金属矿山安全开采重点实验室辽宁沈阳110819 北京工业大学城市建设学部建筑工程学院北京100124 中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院北京100013

由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶... 详细信息

由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶粒模型,以深入探究加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂行为。研究发现,在加热状态下,花岗岩热诱导微裂纹在75℃左右开始萌生,随着温度的升高,微裂纹数量在α→β石英相变温度附近快速达到峰值,但微裂纹密度在600℃降温到25℃的冷却过程中并没有明显变化。虽然冷却效应引起的裂纹数量变化可以忽略不计,但会导致裂纹开度的增加或减少。在加热过程中,微裂纹的萌生主要是由于相邻晶粒的热膨胀不同导致局部应力累积造成的。而石英高温相变引起的细微观结构变化可以增强不同晶粒之间的相互作用,导致晶粒尺度上的压缩和剪切运动加剧,使得热应力裂纹继续变形拓展。在冷却过程中,由于加热过程中热破裂导致的细微观应力释放和冷却效应导致的不同矿物晶体收缩,使得微裂纹的数量虽然不变,但其形态却能发生较为明显的变化,从而使得冷却后花岗岩的宏观应力-应变行为受到很大影响。基于离散元数值模拟对花岗岩热力耦合试验结果作出了细微观阐释,揭示了加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂机制,进一步加深了对高温岩石热力耦合规律的理解。

关键词：花岗岩晶粒模型实时高温热破裂

SrTiO_3陶瓷中晶粒三维形状的评估方法

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硅酸盐学报 2007年第8期35卷 1024-1029页

作者：乔瑞庆肖丽沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110023

根据SrTiO3陶瓷中晶粒以{100}和{111}晶面为主要晶界的结晶习性,以及晶粒形状随{100}和{111}占晶界面积不同而发生变化的特点,设计了适合SrTiO3晶粒形状特征的晶粒模型。通过对不同形状晶粒的仿真切割,可得到所对应形状晶粒的随机截面,... 详细信息

根据SrTiO3陶瓷中晶粒以{100}和{111}晶面为主要晶界的结晶习性,以及晶粒形状随{100}和{111}占晶界面积不同而发生变化的特点,设计了适合SrTiO3晶粒形状特征的晶粒模型。通过对不同形状晶粒的仿真切割,可得到所对应形状晶粒的随机截面,以及能够反映晶粒形状变化的截面形状参数—圆形度。从而建立了晶粒截面圆形度与晶粒形状的关系。在实际应用时,通过测量统计SrTiO3陶瓷切片上晶粒截面圆形度的平均值,来查询晶粒的三维形状。

关键词：钛酸锶晶粒模型仿真切割圆形度晶粒形状

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小颗粒非均匀初始孔隙率脱硫模型研究

兰州大学学报（自然科学版） 2003年第5期39卷 41-43页

作者：陈兵金浩张学学清华大学热能系北京100084

在晶粒模型的基础上 ,提出了一种晶粒模型的改进模型 .改进后的模型考虑了颗粒内部初始孔隙率的非均匀性及其影响 .给出了初始孔隙率非均匀模型的数学描述 ,并对改进前后的两种模型分别进行了数值计算 .计算结果表明 ,改进模型的结果与... 详细信息

在晶粒模型的基础上 ,提出了一种晶粒模型的改进模型 .改进后的模型考虑了颗粒内部初始孔隙率的非均匀性及其影响 .给出了初始孔隙率非均匀模型的数学描述 ,并对改进前后的两种模型分别进行了数值计算 .计算结果表明 ,改进模型的结果与实验数据更加符合 ,验证了改进模型的正确性 .

关键词：干法脱硫晶粒模型孔隙率数学模型

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超细CaO粉炉内喷射脱硫的数值模拟

燃烧科学与技术 2002年第4期8卷 289-292页

作者：钟北京姚海军傅维镳清华大学工程力学系北京100084

在总结已有模型的基础上 ,考虑到 Ca O孔隙结构参数在反应过程中的变化 ,提出了 Ca O硫化反应的特定层数晶粒模型。通过对文献报道的实验结果和作者的实验结果进行比较 ,发现两者吻合较好 ,表明该模型预报炉内喷射超细 Ca O粉脱硫过程... 详细信息

在总结已有模型的基础上 ,考虑到 Ca O孔隙结构参数在反应过程中的变化 ,提出了 Ca O硫化反应的特定层数晶粒模型。通过对文献报道的实验结果和作者的实验结果进行比较 ,发现两者吻合较好 ,表明该模型预报炉内喷射超细 Ca O粉脱硫过程是可信的。

关键词：数值模拟脱硫超细氧化钙粉晶粒模型

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煤粉炉喷钙脱硫过程的总体模型与模拟

工程热物理学报 1999年第3期20卷 393-396页

作者：郑瑛柳朝晖容伟史学峰郑楚光华中理工大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

1前言我国燃煤中约有三分之一用于火力发电，减少火电厂SO。排放是治理酸雨和SO。污染的重中之重。炉内喷钙脱硫结合尾部增湿活化技术（LIFAC）因流程简单、投资省、运行费用低而且效率较高，特别适用于燃烧中、低硫煤锅炉的改造，是一... 详细信息

1前言我国燃煤中约有三分之一用于火力发电，减少火电厂SO。排放是治理酸雨和SO。污染的重中之重。炉内喷钙脱硫结合尾部增湿活化技术（LIFAC）因流程简单、投资省、运行费用低而且效率较高，特别适用于燃烧中、低硫煤锅炉的改造，是一种具有广泛应用前景的技术［1］本文?..

关键词：喷钙脱硫脱硫晶粒模型数值模拟锅炉煤粉炉

压-拉应力状态下大理岩强度及破裂性质的微观晶粒影响

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岩土力学 2021年

作者：黄达李悦岑夺丰姜清辉河北工业大学土木与交通学院武汉大学土木建筑工程学院

工程开挖会造成地下工程围岩或边坡岩体出现压-拉组合应力状态，易造成扰动区岩体发生张性或张剪破裂。以大理岩为例，基于颗粒流数值模拟方法，构建了考虑晶粒大小及其不均匀性的岩石微观晶粒数值模型。基于Ramsey等发表在《Nature》... 详细信息

工程开挖会造成地下工程围岩或边坡岩体出现压-拉组合应力状态，易造成扰动区岩体发生张性或张剪破裂。以大理岩为例，基于颗粒流数值模拟方法，构建了考虑晶粒大小及其不均匀性的岩石微观晶粒数值模型。基于Ramsey等发表在《Nature》上经典狗骨头形试件的压-拉试验结果，验证了采用晶粒数值模型模拟岩石压-拉强度及破裂性质的有效性，进一步从微观角度研究了晶粒尺寸及其不均匀性对强度和破裂特征的影响规律。结果表明，随着晶粒尺寸的增大，岩石拉伸强度增大，微裂纹分布更为分散，更不易形成贯通性破裂面，易发生雁行破坏带；随着晶粒尺寸不均匀性的增大，岩石拉伸强度降低（除完全均匀的试件，其拉伸强度始终最低），微裂纹分布由分散变为集中，更易形成贯通性破裂面；侧压越大，晶粒尺寸及其不均匀性对强度和破裂模式的影响越明显。

关键词：压-拉强度微观破裂晶粒尺寸晶粒尺寸不均匀性晶粒模型

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单颗粒脱硫反应模型分析

工程热物理学报 2003年第5期24卷 852-854页

作者：陈兵张学学北京清华大学热能系工程热物理研究所北京100084

本文在单颗粒脱硫缩核模型的基础上分析了晶粒模型,并指出了原有晶粒模型中的不足之处,分析了晶粒初始孔隙率非均匀的原因,建立了一个初始孔隙率沿半径变化的改进晶粒模型。改进后的非均匀模型考虑到颗粒内部初始孔隙率的非均匀性,分析... 详细信息

本文在单颗粒脱硫缩核模型的基础上分析了晶粒模型,并指出了原有晶粒模型中的不足之处,分析了晶粒初始孔隙率非均匀的原因,建立了一个初始孔隙率沿半径变化的改进晶粒模型。改进后的非均匀模型考虑到颗粒内部初始孔隙率的非均匀性,分析了非均匀初始孔隙率对脱硫效率和脱硫剂利用率的影响,并给出了初始非均匀孔隙率模型的完整的数学描述。

关键词：干法脱硫晶粒模型孔隙率数学模型

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干法脱硫非均匀初始孔隙率数学模型

环境污染与防治 2004年第1期26卷 46-47页

作者：陈兵金浩张学学清华大学热能系工程热物理研究所北京100084

分析了晶粒模型的优缺点 ,并针对晶粒模型的缺陷提出了一种晶粒模型的改进模型。改进后的模型考虑到颗粒内部初始孔隙率的非均匀性 ,建立了一个初始孔隙率沿半径变化的单颗粒脱硫数学模型。

关键词：晶粒模型初始孔隙率非均匀性数学模型干法脱硫

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基于多尺度计算的梯度混晶铁基合金结构设计

基于多尺度计算的梯度混晶铁基合金结构设计

作者：陈兵西南交通大学

学位级别：硕士

随着船舶、铁路、汽车和建设等主要用钢行业迅猛发展,对钢材的各项要求也越来越高,如要求钢在保持较高强度的同时也具有较强的塑韧性。而通常提高钢强度的同时,一般都会损失一定的塑韧性。随着材料素化概念的提出,通过加入合金元素使材... 详细信息

随着船舶、铁路、汽车和建设等主要用钢行业迅猛发展,对钢材的各项要求也越来越高,如要求钢在保持较高强度的同时也具有较强的塑韧性。而通常提高钢强度的同时,一般都会损失一定的塑韧性。随着材料素化概念的提出,通过加入合金元素使材料达到一定性能的方法已不是最优的方法。在这种背景下,本文提出梯度混晶层状结构材料的设计,期望通过微观组织结构设计,设计出一种强韧性兼备的新材料。首先,本文采用ER430铁素体焊丝,在6mm厚430铁素体不锈钢板上进行堆焊。对堆焊后试样进行轧制和热处理,结合金相和拉伸试验结果,拟合出Hall-Petch强度预测公式,其中σ和k值分别为274MPa和589MPa·μm。其次,本文采用正交试验设计的方法,建立了0.5μm、2μm和8μm晶粒尺寸不同匹配的有限元模型,研究不同晶粒尺寸配合、不同调制周期和不同调制比下各模型的力学性能。采用“屈强塑积”来综合评判所设计材料的综合性能,结果表明,晶粒匹配、调制比和调制周期这三个因素对屈强塑积结果的影响敏感性依次为晶粒匹配>调制比>调制周期;最佳晶粒尺寸匹配为0.5μm和2μm配合,总厚度为6mm时,调制周期为3,调制比为4:1,得到的梯度混晶层状结构材料性能最好,其屈服强度为978MPa,伸长率为25.2%,屈强塑积达24645.6MPa·%。同时,研究了梯度混晶层状结构的强化方式,得到的结论为细晶强化与背应力强化相结合。最后,本文对均匀尺寸和梯度混晶层状结构的晶粒模型进行了拉伸试验模拟,进一步证实该材料主要为细晶强化与背应力强化相结合的强化方式,与相关文献一致。另外,预测梯度混晶层状结构中最容易产生裂纹的地方为大小晶粒界面处,最容易发生扩展的路径为塑性应变集中区域的扩展路径,在“三明治”结构中裂纹扩展被限制在小晶粒区,另外,在小晶粒区可能生成多条应变带集中区,使得材料强塑性同时提高,并预测其断裂模式为穿晶断裂。

关键词：材料素化梯度混晶层状结构有限元模拟 RVE模型晶粒模型