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强迫Lorenz模型混沌行为的力学机理分析

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复杂系统与复杂性科学 2023年

作者：王贺元陈相霆沈阳师范大学数学与系统科学学院广东科技学院通识教育学院

为揭示混沌的生成机理本文探讨了强迫Lorenz模型混沌行为的力学机制。将强迫Lorenz模型转化成柯尔莫哥洛夫系统，把系统的力矩分解成惯性力矩，耗散力矩和外力矩。分析各种力矩耦合模式对系统动力学行为的影响，从中揭示系统生成混沌的... 详细信息

为揭示混沌的生成机理本文探讨了强迫Lorenz模型混沌行为的力学机制。将强迫Lorenz模型转化成柯尔莫哥洛夫系统，把系统的力矩分解成惯性力矩，耗散力矩和外力矩。分析各种力矩耦合模式对系统动力学行为的影响，从中揭示系统生成混沌的力学机理。研究表明只有耗散因素，驱动因素和内能都存在的全力矩模式下，并且驱动因素和耗散因素相匹配时强迫Lorenz系统才能产生混沌。构造卡西米尔（Casimir）函数进行全局稳定性分析，估计强迫Lorenz模型吸引子的边界。

关键词：混沌柯尔莫哥洛夫系统力学机理卡西米尔函数

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某转膛自动机药筒提前出膛故障的力学机理

火炮发射与控制学报 2024年

作者：梁林彭松江李洪果张肇辉中国船舶集团第七一三研究所

为揭示某转膛自动机抽壳前药筒提前出膛的故障原因，在分析故障现象基础上，利用流体力学模型计算了转膛体转动过程膛内压力变化规律。在此压力场中采用弹塑性有限元方法数值模拟了药筒贴膛及动态抽壳过程并获取抽壳阻力、抽壳速度等力... 详细信息

为揭示某转膛自动机抽壳前药筒提前出膛的故障原因，在分析故障现象基础上，利用流体力学模型计算了转膛体转动过程膛内压力变化规律。在此压力场中采用弹塑性有限元方法数值模拟了药筒贴膛及动态抽壳过程并获取抽壳阻力、抽壳速度等力学表征量，对抽壳过程药筒与炮膛的应力应变行为进行了深入研究，综合分析了抽壳前药筒提前出膛故障产生的力学机理。计算及分析结果表明：射击后转膛体转动过程中燃气排放通道逐渐减小并关闭，转到抽壳位时药室内仍残存较高压力的火药气体，该压力作用于药筒产生的轴向分力远大于抽壳阻力是造成药筒提前出膛故障的主要原因，在转膛自动机设计时应充分考虑转膛体转动过程中残余火药气体的排空问题。

关键词：转膛自动机药筒抽壳故障抽壳阻力力学机理

渤海海域古近系-新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理研究

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中国石油勘探 2023年第5期28卷 84-98页

作者：邓津辉谭忠健袁亚东张向前彭超中海石油(中国)有限公司天津分公司中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

随着渤海油田勘探开发深入,复杂断块构造、火成岩发育区及深层—超深层逐渐成为主要勘探目标区,古近系—新近系井漏概率日趋增大,井漏已成为制约渤海油田增储上产作业的主要钻井地质风险。长期以来,由于对渤海古近系—新近系裂缝性漏失... 详细信息

随着渤海油田勘探开发深入,复杂断块构造、火成岩发育区及深层—超深层逐渐成为主要勘探目标区,古近系—新近系井漏概率日趋增大,井漏已成为制约渤海油田增储上产作业的主要钻井地质风险。长期以来,由于对渤海古近系—新近系裂缝性漏失地质规律和力学机制认识不足,导致井漏预防和处理缺乏有效技术支撑。基于此,在系统梳理井漏主控因素和机制基础上,综合钻井、地质、地震及露头资料,运用井—震联合统计分析和地质力学建模方法理清了渤海油田古近系—新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理,研究表明:(1)地层裂缝性漏失与郯庐断裂带密切相关,“Y”形断层交叉点及多级“Y”形断层组成的负花状构造的花心、平面“X”形复合断裂、高角度断层等是易漏构造;火成岩区地层产状突变部位、火山通道内部等为井漏高风险区;(2)厚泥薄砂互层,厚层泥岩应变量大,应力多集中于薄层砂岩,一般裂缝较为发育,井漏风险最大;(3)基于应力场有限元模拟理清火山通道周缘应力场分布特征,结合实钻厘定火山通道及周缘100m为井漏高风险区。

关键词：渤海古近系—新近系裂缝性漏失断缝体系力学机理防漏对策

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断层自锁与活化的力学机理及稳定性控制

采矿与安全工程学报 2019年第5期36卷 898-905页

作者：林远东涂敏付宝杰李传明安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232007 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232007

针对断层受采动影响是否发生活化的难题,以断层带、上盘和下盘为系统,通过解析分析研究系统的稳定性。结果表明:系统有2个应力比状态量,它们是断层面黏结力、内摩擦角、裂隙流体压力及垂直应力等系统参量的函数;系统的稳定性由应力比和... 详细信息

针对断层受采动影响是否发生活化的难题,以断层带、上盘和下盘为系统,通过解析分析研究系统的稳定性。结果表明:系统有2个应力比状态量,它们是断层面黏结力、内摩擦角、裂隙流体压力及垂直应力等系统参量的函数;系统的稳定性由应力比和应力比状态量的关系确定;断层倾角越接近剪切错动特征角、断层面黏结力和内摩擦角越小、裂隙流体压力越大,系统越不稳定;垂直应力对系统稳定性的影响因黏结力、裂隙流体压力和内摩擦角之间不同的量值关系而有所不同;系统的稳定性可通过超前预注浆、钻孔疏放裂隙流体和设计、选择合理的施工方案改变应力比等措施实现有效控制。研究结果对发育有断层的地下资源开采、地下结构及防震减灾等工程具有参考价值。

关键词：断层稳定性断层自锁断层活化力学机理应力比

大断面顶管重力锚固基础力学机理研究及优化分析

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大断面顶管重力锚固基础力学机理研究及优化分析

作者：叶剑波福建工程学院

学位级别：硕士

顶管技术与传统的明挖工艺相比较,具有开挖面积小、能较好控制地表变形、施工进度快、对交通干扰较小、无需降水等优势。但在滨海软土地区,土质的低承载力与高压缩性使得大断面顶管的顶推力远远超过传统后背墙的土体允许顶力。针对上述... 详细信息

顶管技术与传统的明挖工艺相比较,具有开挖面积小、能较好控制地表变形、施工进度快、对交通干扰较小、无需降水等优势。但在滨海软土地区,土质的低承载力与高压缩性使得大断面顶管的顶推力远远超过传统后背墙的土体允许顶力。针对上述工程地质情况,采用“自重力+锚固力”的原理设计了重力锚固基础,即基础底板、复合地基(高压旋喷桩满堂加固)、锚杆和钢牛腿的组合结构共同工作,可以解决滨海软土地区大断面矩形顶管施工过程中传统反力装置刚度不足的问题。本文借助有限元分析软件建立模拟重力锚固基础施工过程的数值模型,结合现场实测数据,研究重力锚固基础应力与应变的变化规律,分析其力学机理,并在此基础上进行优化分析,理论成果可以为今后相似顶管工程的设计与施工提供指导。主要研究内容及结论如下:(1)大断面矩形顶管重力锚固基础理论研究。顶推反力不均匀分布造成的倾覆力矩与偏心力矩会使得基础底板发生滑移与倾覆;抗滑移的主要影响因素有基础底板与复合地基之间的摩擦力与被动土压力;抗倾覆的主要影响因素有基础底板的重力、箱涵的压力与锚杆锚固力;结构自重力与锚杆锚固力保证了整体结构的稳定运行;变位机理主要分析结构的水平向与竖向的位移,复合地基的抗剪强度尤其重要。(2)大断面顶管重力锚固基础力学机理研究。利用有限元软件建立了重力锚固基础的施工数值模拟模型,模拟了顶管施工过程中重力锚固基础的工程情况;重力锚固基础的变形与顶推反力呈正相关,顶推反力越大,变形幅度越大;重力锚固基础的自重力与锚固力尤为重要,其限制了基础底板的变形与位移,保证了有充足的摩擦力平衡顶推力;复合地基提供的被动土压力能够平衡剩余的顶推反力,起到了补充作用;重力锚固基础会因基础底板的向上翘曲变形而损失摩擦力。(3)大断面顶管重力锚固基础优化分析。在上述重力锚固基础力学机理研究的基础上,利用预应力锚杆和抗拔桩在工作机制与锚固力方面的优势,进行优化分析。优化前后对比结果表明:锚杆预应力的施加有助于进一步控制基础底板的转动与翘曲变形;抗拔桩能为基础底板提供充足的承载力与抗拔力,并能通过桩身刚度平衡剩余的水平荷载。

关键词：顶管工程重力锚固基础力学机理数值分析优化分析

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新建盾构隧道下穿既有构筑物施工的力学机理

山东大学学报（工学版） 2022年第4期52卷 175-182页

作者：朱斌王健徐壮罗小刚孟栋邢志豪张政武科深圳地铁建设集团有限公司广东深圳518026 山东大学土建与水利学院山东济南250061

为了研究盾构隧道下穿既有构筑物以及盾构机身施工振动对地面产生的影响规律和程度,以深圳地铁16号线下穿既有构筑物工程为研究对象,采用数值模拟软件迈达斯GTS NX,完整再现施工的动态过程,通过数值模拟计算结果和实测数据的可靠性分析... 详细信息

为了研究盾构隧道下穿既有构筑物以及盾构机身施工振动对地面产生的影响规律和程度,以深圳地铁16号线下穿既有构筑物工程为研究对象,采用数值模拟软件迈达斯GTS NX,完整再现施工的动态过程,通过数值模拟计算结果和实测数据的可靠性分析,研究盾构施工掘进速度对地面沉降的影响分析、盾构隧道施工掘进压力不同对地面沉降的影响和盾构刀盘掘进掌子面产生的振动对地面构筑物的振动影响。研究表明:其他掘进因素不变情况下,掘进速度越快,掘进压力越大,地面沉降越小。盾构刀盘掘进振动对地面的影响符合相关规范,施工中应该根据实际经济预算情况,合理选择掘进参数。

关键词：盾构隧道下穿工程数值计算实测数据力学机理

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矿区大型滑坡体力学机理及地质演化模式研究

煤炭科学技术 2020年第3期48卷 214-220页

作者：李巧刚张树东吴斌北京市地质研究所北京100120 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

基于很多煤矿位于山区,常发生山体滑坡灾害,对矿区居民的正常生产生活造成严重影响,因此对滑坡灾害成因的研究对地质灾害的防灾减灾工作具有重要意义,以北京市房山区大安山矿军红路滑坡为例,采用微观电镜扫描(SEM)和TTRⅢ多功能X射线衍... 详细信息

基于很多煤矿位于山区,常发生山体滑坡灾害,对矿区居民的正常生产生活造成严重影响,因此对滑坡灾害成因的研究对地质灾害的防灾减灾工作具有重要意义,以北京市房山区大安山矿军红路滑坡为例,采用微观电镜扫描(SEM)和TTRⅢ多功能X射线衍射仪对组成滑坡体的岩石微观结构和成分进行了分析测定,并在2000 kN岩石单三轴实验系统对滑坡体岩石力学性质进行了测试。研究结果表明:滑坡体主要由侏罗系南大岭组变质玄武岩、二叠系石盒子组灰白色含砾石英砂岩构成,这几种岩石中,黏土矿物含量较高,玄武岩为36.1%、砂岩为40.6%、砾岩为18.5%;军红路滑坡是典型的降雨诱发型滑坡,连续多日降雨造成雨水沿后缘裂缝入渗,软化并降低软弱夹层强度,经历了卸荷拉裂、时效变形、局部溃屈和整体高速滑坡4个阶段;组成军红路滑坡的多种岩石的矿物成分中黏土矿物含量较高,水对岩石力学特性影响显著,单轴强度饱水弱化分别达玄武岩54.2%、砂岩为40.0%、砾岩为35.2%,这对于该滑坡在降雨作用下发生及迅速启动有至关重要的作用;结构面是影响岩石力学特性的重要因素,在变形过程中,岩石沿着软弱结构面先发生破坏,降雨又进一步加速了结构面的破坏,是导致军红路滑坡发生的另一个原因。

关键词：滑坡体降雨力学机理结构面

聚醚醚酮表面冷喷铜涂层沉积过程力学机理研究

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聚醚醚酮表面冷喷铜涂层沉积过程力学机理研究

作者：张家园西安科技大学

学位级别：硕士

冷喷涂作为一种聚合物表面金属化方法受到越来越多的关注。在已有的几项聚合物冷喷涂金属化的文献中,虽然在聚醚醚酮(PEEK)基体聚合物表面成功制备了金属涂层,但是目前研究只停留在试验阶段。其中一个很重要的原因是金属颗粒在聚合物基... 详细信息

冷喷涂作为一种聚合物表面金属化方法受到越来越多的关注。在已有的几项聚合物冷喷涂金属化的文献中,虽然在聚醚醚酮(PEEK)基体聚合物表面成功制备了金属涂层,但是目前研究只停留在试验阶段。其中一个很重要的原因是金属颗粒在聚合物基体上的沉积机理尚未得到充分了解。尽管在试验中获得了理想的涂层,但不能从试验中准确推断出各个参数在控制沉积效率方面的作用。本文旨在通过数值模拟研究聚醚醚酮表面冷喷铜涂层沉积过程力学机理,讨论PEEK冷喷涂铜涂层过程中基体的热软化和熔化机理,采用数值模拟结合试验分析的方法研究涂层的沉积机理。主要研究内容如下:(1)建立冷喷涂拉瓦尔喷嘴内外流场和基体的三维CFD模型来计算喷嘴在恒定的工艺参数下的气体流动和颗粒运动。使用滑移网格模型来模拟瞬态计算中喷嘴内部高温气流和基体壁面之间的热传导,并将计算得到的基体表面温度作为后续颗粒沉积数值模拟中的基体初始温度。(2)使用VUMAT用户子程序将PEEK修正的Johnson-Cook材料模型嵌入ABAQUS中,并建立CEL三维有限元模型模拟铜金属颗粒在PEEK基体表面的沉积过程。研究表明单颗粒沉积过程中基体的塑性变形在整个变形过程中占主导地位,而颗粒没有发生明显的塑性变形。PEEK基体由于铜颗粒的高速冲击被绝热压缩并将压缩材料推向颗粒的侧面区域产生较大的塑性变形,导致侧面部分区域由于较大的塑性变形而温度迅速升高并超过熔点。(3)本文借助Python脚本根据颗粒的粒径分布生成随机多颗粒模型,研究铜金属涂层与基体的结合形貌以及基体表面受冲击影响的热效应累积,对比试验结果发现铜金属涂层和PEEK聚合物之间的结合机理为机械互锁。本文的工作系统研究了 PEEK表面冷喷铜涂层沉积过程力学机理,为在不同种类聚合物上进行冷喷涂金属涂层的实际应用奠定基础。

关键词：冷喷涂 PEEK 数值模拟力学机理沉积过程基体预热

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三塘湖盆地致密油水平井增能压裂力学机理

断块油气田 2021年第1期28卷 57-62页

作者：郭建设周福建胡晓玲刘雄飞王博东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 中国石油吐哈油田分公司新疆哈密838202 中国石油大学(北京)非常规油气科学研究院北京102249 中国石油西部钻探工程有限公司地质研究院新疆克拉玛依834000

重复压裂是三塘湖盆地油藏提高产能和采收率的必备手段。文中通过基于黏聚层单元的有限元数值模拟、室内岩石力学实验、声发射监测和岩石力学屈服破坏准则理论等手段,系统研究了该区块重复压裂改造中的增能力学机理。研究结果表明:增能... 详细信息

重复压裂是三塘湖盆地油藏提高产能和采收率的必备手段。文中通过基于黏聚层单元的有限元数值模拟、室内岩石力学实验、声发射监测和岩石力学屈服破坏准则理论等手段,系统研究了该区块重复压裂改造中的增能力学机理。研究结果表明:增能压裂的核心是提升全局范围内地层孔隙压力,而暂堵转向是局部范围提升已有裂缝内的净压力,二者配合使用,使整体压力和局部净压力提升,在较大范围内激活天然裂缝系统。增能压裂的应力应变曲线特征、声发射特征呈现多次起伏波动和多次破裂特征,破裂压力相对较低。增能压裂裂缝扩展参数与地层孔隙压力提升比例、岩石力学参数及水岩相互作用时间等因素密切相关,其孔隙压力增加存在某一最优化值。

关键词：致密油水平井重复压裂增能力学机理