考虑磁畴偏转的无取向硅钢应力各向异性磁致伸缩特性模拟

无取向硅钢铁心的电磁振动是电机噪声的根本来源,采用夹件固定铁心可有效抑制其振动,但夹紧力施加不当会加剧铁心振动,原因为应力使无取向硅钢的磁畴取向发生偏转而引起磁致伸缩形变增大,形成应力各向异性。因此,为了获得准确的应力加载方法,需建立考虑磁畴偏转的无取向硅钢应力各向异性磁致伸缩模型。首先,求解自由能模型并计算能量极值点的分布,模拟无取向硅钢在磁场和应力作用下的磁畴偏转路径;其次,用磁晶各向异性能、应力各向异性能以及磁场能贡献的总和表示无磁滞磁化强度,将自由能模型与考虑磁滞的磁致伸缩模型相结合,通过无取向硅钢磁致伸缩特性测试获取模型参数并进行参数依赖性分析;最后,模拟应力与磁场作用下不同磁化方向的无取向硅钢的磁滞特性和磁致伸缩特性,通过仿真结果与实验结果的对比验证了该模型的准确性。结果表明,应力的增大会使无取向硅钢磁致伸缩应变值减小,同一应力下,磁致伸缩应变的大小会随磁化角度的增大而增大,该文所提出的应力各向异性磁致伸缩模型可以有效模拟此种变化规律。

人工制备初始应力各向异性结构性土方法探讨

通过对结构性黏土的研究可以掌握天然土受荷过程中的变形破坏过程,从而为考虑土结构性的结构物的设计、地基加固等提供依据。近年来随着高、深和大型建筑的兴建,结构性黏土的研究变得尤为重要。天然土都具有结构性和各向异性。发展了一种能够考虑初始应力各向异性影响的结构性土的人工制样方法。通过对原料粉质黏土中添加水泥形成颗粒之间的胶结作用,添加盐粒并溶解后形成大孔隙组构分布和在水化过程中的侧限应力状态的结构性土样的端部施加竖向荷载,从而人工制备了具有初始应力各向异性的结构性土样。然后对初始均质结构性土样、初始应力各向异性结构性土样和重塑土样进行了三轴固结排水剪切试验,初步分析了初始应力对结构性土样的应力-应变特性的影响和初始应力各向异性结构性土的破损机制。

软土应力各向异性及其对深基坑工程的影响

天然软粘土一般都具有应力各向异性。在有些大型深基坑工程中,忽略了土体应力各向异性的影响将可能无法保证分析结果的准确性。作者首先回顾了有关土体应力各向异性对基坑抗隆起稳定性影响的研究现状,包括极限平衡法、常规弹塑性位移有限单元法以及极限分析有限单元法等。对于理论分析方法,尤其是有限单元法,均需要合理描述应力各向异性对土体应力-应变-强度特性的影响。为此通过对Wheeler各向异性模型进行改进以得到一个更为合理的模型,并与Boston Blue粘土的有关三轴试验结果进行了比较,验证了模型的合理性。

地应力各向异性致密砂岩地层声反射测井正演模拟

为研究地应力各向异性对偶极子声反射测井中井外地质构造处形成的反射波的影响,以致密砂岩为例,采用时域有限差分方法,结合混合完全匹配层(Hybrid-PML)吸收边界,利用地应力各向异性模型建立不同方位角反射界面的声反射测井模型,正演模拟研究各向同性和地应力各向异性致密砂岩地层中的正交偶极子声反射测井,通过对比反射波分析地应力各向异性对偶极子声反射测井的影响。结果表明:对于偶极反射波,地应力各向异性导致横波速度增大以及界面处反射系数减小,因此SV-SV反射波到时和幅度减小;在中短源距范围内,地应力各向异性也会导致SH-SH反射波到时和幅度的减小,但在长源距条件下,地应力各向异性地层存在的非均质性使得各向异性模型中SH-SH反射波的幅度与各向同性模型基本一致。可见,在地层剖面的偏移成像中,需要考虑地应力各向异性对偶极反射波的影响。

初始应力各向异性状态下圆柱孔扩张机制分析

采用静止土压力系数K0描述土体初始应力各向异性程度,建立了压力控制边界条件的柱孔扩张数值模型,分析压力为边界条件的圆柱孔扩张特性。计算结果表明,初始应力条件各向异性时,柱孔周围的土体的径向位移是不相等的,扩张后的柱孔呈椭圆形,初始应力各向异性是柱孔非对称扩张的内在原因;塑性区的分布具有明显的方向性,塑性区最大半径位于柱孔周围初始大主应力方向上;在相同的扩张压力下,随不排水抗剪强度增加,土体的塑性区减小,且土体初始应力各向异性造成的土体塑性区分布各向异性程度也随之减小;在相同的扩张压力下,柱孔初始应力越大,其塑性区范围越大,且土体初始应力各向异性造成的土体塑性区分布的各向异性程度也越大。

初始应力各向异性结构性土的侧限压缩特性及数学模拟

为了探讨结构性土的力学特性和变形机理,对人工制备的4组不同胶结特性的初始各向同性、初始应力各向异性结构性土,以及重塑土进行侧限压缩试验。比较压缩曲线可以看出,结构性土压缩曲线存在明显的结构屈服应力;随着结构的逐渐破损,结构性土与重塑土的孔隙比趋于相近。水泥含量越高,土骨架强度越高,土的结构屈服应力越大。由于先期固结压力的影响,初始应力各向异性结构性土的结构屈服应力大于初始各向同性结构性土的结构屈服应力。对基于岩土破损力学理论的结构性土压缩曲线数学表达式中的参数进行确定,并将模拟结果与试验数据进行对比,结果表明模拟结果能较好地反映各向异性结构性土的压缩特性。

铁磁/反铁磁双层薄膜中应力各向异性研究

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中交换各向异性和应力各向异性对其物理性质的影响.结果表明,单向各向异性来源于界面交换作用,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响.当外磁场方向与应力场方向平行时,应力场的存在将促进该方向的磁化.反之,应力场将会阻碍该方向的磁化.

应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜磁性质的影响

采用铁磁共振方法,研究了交换各向异性和应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜性质的影响。结果表明:界面交换作用导致单向各向异性,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响。在外磁场方向接近应力场方向时,共振频率向高值方向移动,其它区域共振频率则向低值方向移动。对频率线宽而言,接近应力场方向,频率线宽加宽,其它区域频率线宽则变窄。此外,当磁场变化时,应力的存在使得共振频率向低值方向移动,尤其在β=π方向情况较为复杂,在弱场范围出现了两个区域:即在某磁场范围内,共振频率向高值方向移动,且频率线宽加宽;而其它范围的共振频率(线宽)是向高值方向移动(加宽)还是向低值方向移动(变窄),取决于外磁场的相对强弱。

应力各向异性下耦合三层薄膜铁磁共振(英文)

研究铁磁/铁磁/反铁磁三层薄膜中应力各向异性场对共振场的影响.得到系统存在声学和光学两种模,并且随着应力场的增强,在某些区域声学模和光学模共振场均向高值方向移动.此外发现声学模共振场对两铁磁层厚度的依赖较大,对光学模而言,随着两铁磁层厚度的改变,应力各向异性场对其共振场的影响甚微.

宽速域下神经网络对雷诺应力各向异性张量的预测

基于Pope修正的有效黏度假设,张量基神经网络(tensor based neural network,TBNN)构建了从雷诺平均方程湍流模型(RANS)的平均应变率张量和平均旋转率张量到高精度数值解的雷诺应力各向异性张量的映射.将高精度数值解用于TBNN的训练,从而使TBNN根据RANS求解的湍动能、湍流耗散率和速度梯度预测其雷诺应力各向异性张量,并与对应的高精度数值模拟结果以及风洞实验结果对比以评估TBNN的预测能力.本工作将TBNN的预测能力从低速域拓展至高超声速工况,分别对低速槽道流、低速NACA0012翼型以及高超声速平板边界层3种工况进行了小样本的训练并成功预测,并以槽道流训练的TBNN较好地预测了低速平板边界层,验证了模型的泛化能力.对于外推的低速槽道流算例,TBNN预测的结果在y^(+)>5的区域与直接数值模拟(DNS)以及实验的误差均在10%以内,预测结果揭示了TBNN对雷诺应力各向异性张量的良好预测能力;对于翼型的预测效果尽管相较于槽道流略有下降,但近壁关键区域较RANS结果仍有显著提升;对于高超声速平板,TBNN在边界层内展现出了良好的预测能力,在y^(+)>5的区域与DNS的误差同样在10%以内.基于Pope本构关系的TBNN方法在平板的高超声速工况下仍能较准确预测边界层内的雷诺应力各向异性张量,方法在宽速域下的预测能力具有较好的表现,且模型泛化能力亦得到了验证.

磁性薄膜中铁磁共振线宽对应力各向异性的依赖

采用铁磁共振方法,研究了应力各向异性场对磁性薄膜铁磁共振性质的影响。结果发现:应力各向异性场的强度和方向会改变系统的难易磁化程度,并且在弱(强)磁场区域系统频率线宽会向低(高)值移动。随着应力各向异性场强度的增强,系统的频率线宽随外加磁场的变化曲线出现跃变点,即在此处磁化方向由反平行转向平行,且临界场将随着应力各向异性场强度的增强向强磁场区域移动。

考虑初始应力各向异性弹塑性岩土体小孔扩张解

针对扩孔问题,从扩孔孔周岩土体相似机理出发,基于统一强度破坏准则模拟弹塑性区的本构关系,对初始应力各向异性条件下扩孔问题进行研究。首先,弹性区采用小应变理论分析。而后,基于大应变理论和统一强度破坏准则,利用孔周土颗粒速度与位移的关系,建立速度微分方程。然后,结合相似解技术和边界条件给出扩孔半径比计算公式,再结合弹塑性区的静力平衡方程和应力-应变关系,推导初始应力各向异性和排水条件下弹塑性岩土体小孔弹塑性区应力及极限扩孔压力的理论解析。最后,根据弹塑性区扩孔半径比与归一化极限扩孔压力结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性。研究结果表明:半径比随初始应力各向异性系数的增大而非线性减小,归一化内压随着初始应力各向异性系数的增大,呈非线性增加。所得结果可为桩基工程、隧道工程和注浆工程的优化设计提供理论指导。

应力各向异性对地基变形的影响

应力诱导各向异性对复杂应力状态下土体的变形规律有重要影响 :建立在常规三轴试验基础 ,加以各向同性假设的常用土体本构模型不能反映土体的这种特性。偏载作用下的地基土体单元因相对位置的不同而具有不同程度的应力各向异性 ,能否反映这种各向异性 ,直接影响到地基变形分析的结果。采用各向异性非线性弹性模型 ,对偏载作用下的地基土体变形进行有限元数值分析 ,并和邓肯模型计算结果比较 。

复杂应力条件下土体各向异性及其建模思路

由于加荷方式不同,土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性,在常规三轴试验基础上,采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验,总结应力各向异性柔度矩阵规律,结合试验规律进行相应理论研究,用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵,用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分,建立非线性各向异性弹性-塑性模型,可以改善柔度矩阵矩阵形态,反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。

大直径越江盾构隧道各向异性渗流应力耦合分析

上海长江隧道的直径和一次连续掘进距离迄今均为世界之最。隧道平均覆土9.0 m,最浅覆土仅6.8 m。为控制高水头下浅覆土中特大径盾构推进时管片的上浮,采用单液同步注浆工艺。用能够考虑土体渗透系数随应力状态变化的弹塑性各向异性渗流应力耦合模型,对上海越江隧道东线江中段的施工过程进行数值分析。结合实测数据,揭示盾构推进时管片上浮量和管片外侧孔隙水压力的变化规律,研究变形稳定后管片外侧及拱顶正上方各点孔隙水压力的分布状况,分析不同水深时地下水渗流对地表沉降和管片受力的影响。研究结果表明,目前采用的单液同步注浆材料及工艺能很好控制管片的上浮,管片变形稳定时壁后各点孔隙水压力与静水压力比值随深度增加而增大,水的作用使管片受力趋于均匀,但应注意高水位引起的高孔隙水压力对管片受力带来的消极影响。

各向异性初始应力状态下圆柱孔扩张理论弹塑性分析

传统的圆柱孔扩张理论假定初始应力为各向同性的。在城市地下管道的铺设、隧道工程等的水平掘进施工过程中,圆柱孔受到的初始竖向应力不等于初始水平应力,并不满足各向同性初始应力条件。考虑土体的各向异性初始应力条件,假定土体满足Mohr-Coulomb屈服准则,推导了各向异性初始应力状态下的圆柱孔扩张问题弹塑性解答。算例计算结果表明:土性参数一定时,在相同内压力作用下,各向异性初始应力状态下的圆柱孔扩张形成的塑性区半径大于各向同性初始应力状态下的圆柱孔扩张的塑性区半径,但前者的极限扩孔压力小于后者。

活化LaNi_5衍射峰各向异性应力展宽模型在LHPM程序中的实现

在活化LaNi5的粉末衍射轮廓中会出现较明显的各向异性展宽现象,这给衍射数据的Rietveld分析带来相当的难度。Rodriguez-Carvajal提出了一个唯像模型,只需精修少量的参数就能对于各向异性展宽的衍射峰获得较好的拟合。基于这个模型的原理,本文描述了活化LaNi5衍射峰各向异性应力展宽模型在LHPM 6.5中的实现过程,并将所得结果与FullProf2000的结果进行了比较。

基于正交各向异性介质理论的地应力地震预测方法

地应力是评价页岩气储层是否可压裂成网的重要参数.利用地震资料进行地应力参数预测可以根据水平应力差异比(DHSR,Differential Horizontal Stress Ratio)值大小来判断.现阶段计算水平应力差异比主要基于具有对称轴的横向各向同性介质理论,即HTI介质假设,欠缺对页岩中实际大量存在的VTI特征的考虑.本研究同时考虑页岩气地层VTI和HTI特征的作用,利用正交各向异性介质岩石物理关系,推导出水平应力差异比与弹性参数及各向异性参数之间的关系.首先,在分析应力应变本构方程的基础上,对正交各向异性介质(OA)的本构方程进行推导,通过胡克定律一般形式获得正交各向异性介质的应力和应变关系;其次,利用该应力和应变关系推导出最大水平应力、最小水平应力和水平应力差异比与地层弹性参数和各向异性参数的关系并定义了参数正交各向异性水平应力差异比(ODHSR,Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio);最后,对正交各向异性水平应力差异比ODHSR与具有水平对称轴的横向各向同性介质的DHSR进行了对比,证明了本文的正交各向异性水平应力差异比(ODHSR)计算公式.

各向异性对土质心墙坝水力劈裂的影响

应力诱导各向异性对复杂应力状态下土体的应力-应变规律有重要影响,而建立在各向同性假设基础上的常用土体本构模型并不能反映土体的这种特性,因此需要分析土体各向异性对土质心墙坝水力劈裂的影响。采用各向异性非线性弹性模型,对水荷载作用下粘土心墙坝进行有限元数值分析,并与邓肯模型计算结果比较。结果表明,各向异性模型考虑了蓄水期间从小主应力方向加荷引起的土体应力各向异性,计算得出的小主应力σ3较邓肯模型的大,且相应抗水力劈裂能力亦大,则邓肯 E-v 模型由于不能模拟蓄水期土体各向异性特性,对于水力劈裂发生的评估可能偏于危险。

应力诱导各向异性介质中地震波的传播

主要讨论了应力变化如何影响各向异性介质中波速度的问题。推导了一般各向异性介质在初始应力下的Christoffel方程,得到介质中3种波的相速度和初始应力的关系表达式;通过实验数据验证了单轴应力能够诱导各向异性,当施加单轴应力时,速度在沿应力的方向增加最大,在垂直应力的方向增加最小,实验结果与理论推导一致;用Christoffel方程的数值解模拟在3种对称情况下的弹性各向异性介质中初始应力对波速度的影响。数值结果表明:初始应力对各向异性介质中波传播速度的影响,随着各向异性强度的增加而增大,而且速度越慢,影响越大。