正态分布非均匀各向同性弹性材料的有效力学性质分析

结合有限单元法和数理统计技术,采用随机格形模型研究正态分布非均匀各向同性弹性材料微结构非均匀性对有效力学性质的影响。首先,建立随机格形模型,结合舍选法得到若干组材料参数序列,作为随机格形模型的输入数据,以模拟材料正态分布的微结构力学性质,对模型试样施加单向位移拉伸载荷,开展数值模拟实验,获得非均匀材料有效力学性质子样,最后运用数理统计技术处理数据,得到材料有效力学性质的统计特征。结果表明,组分弹性模量呈正态分布的非均匀材料,其有效力学性质参数也呈正态分布,而且有效泊松比还表现出很弱的方向性;有效弹性模量期望值则小于组分弹性模量的期望值。

中阶煤有效弹性力学性质研究

煤的力学性质是制定钻完井与煤层气开发方案和工程措施的重要依据,也是影响煤层气储层改造效果的重要因素。煤内部含有大量的内生裂隙、构造裂隙和微孔隙,在不同应力条件下其力学参数具有显著差异。目前关于煤在不同应力条件下的有效力学参数变化规律及其内在原因的研究成果还较为欠缺,通过三轴压缩试验,可对不同应力状态下中阶煤有效弹性力学性质进行研究。研究表明,不同应力作用下煤的变形受孔隙、裂隙影响显著;在弹性变形阶段,随着围压的增加,中阶煤的有效弹性模量及有效泊松比有增加趋势,煤的有效弹性模量及有效泊松比与围压间呈非线性关系,且当围压增大到一定程度后有效弹性模量及有效泊松比趋于恒定。对应力状态影响煤有效弹性力学性质进行分析,给出了基于三轴压缩试验的含张裂缝中阶煤有效弹性模量及有效泊松比经验公式,同时对公式的适用性进行了分析。