预计开采引起的地表走向水平移动的新方法

预计开采引起的地表走向水平移动的新方法连传杰，郭惟嘉，刘立民（山东矿业学院，泰安２７１０１９）在开采沉陷中，下沉（垂直位移）和水平移动（水平位移）是表征地表移动的基本参量，其预计的正确性直接影响着其它变形指标计算精度。正确预计开采引起的岩层与地表移动...     

中国东部沿海地带及邻区的环境工程地质与可持续发展研究

沿海地带是海陆交接的边缘地带, 是-个多功能的自然综合体, 蕴藏着丰富的自然资源, 开发潜力很大。但沿海地带自然环境复杂多变, 生态环境极为脆弱, 而沿海地带的开发利用又涉及许多部门和学科, 在开发过程中已引起若干环境工程地质问题, 因此, 加强沿海地带资源开发的环境工程地质研究有极为重要的意义。本文分析了我国沿海地带资源开发过程中引起的主要环境工程地质问题, 采用BP神经网络模型对沿海地带及其邻区的工程地质环境质量进行了评价与区划。在此基础上, 对中国沿海地带可持续发展方略进行了探讨。     

黑龙江省的界河坍塌地质灾害及其防治对策

界河坍塌是黑龙江省特殊的、主要的地质灾害,也是当前亟待解决的问题。本文总结了黑龙江省的两条主要界河—黑龙江和乌苏里江的塌岸状况;说明了界河坍塌的分布规律;论证了界河坍塌的形态类型;探讨了界河坍塌的形成机制;分析了界河坍塌的原因;最后提出了防止界河坍塌的一系列对策。     

关于超高速水动力学问题

最近国外许多科技人员的注意力从开发外层空间转移到开发海洋。海洋学成为非常活跃的研究发展领域之一。我们不妨根据航空宇航技术的经验来予测海洋学的未来进程。本文着重研究水中和水面舰艇和导弹作超高速运动时,在水中引起的流动现象的某些基本问题。      

裂缝性低渗透油藏流固耦合渗流分析

在低渗透油田的开发过程中，油藏流体渗流和储层岩土之间存在明显的耦合作用。本文首先研究给出了低渗裂缝性储层孔渗参数的等效方法，然后将渗流力学和岩土力学相结合，给出了低渗透裂缝性储层流固耦合渗流的数学模型，该模型不仅可以反映基质孔渗参数在开发中的变化，而且更能反映裂缝开度变化所引起的渗透率变化，而这对于低渗透裂缝性油田而言十分重要。最后对一实际井网进行了流固耦合油藏数值模拟，给出了开发过程中孔渗参数的变化及其耦合效应对油田开发的影响．     

从教学环节上注意加强对学生能力的培养

近年来,关于如何培养学生能力的讨论,愈来愈引起人们的重视,它已成为教育改革中一个十分重要的问题。的确,在我国传统的教育观念的影响下,比较重视知识的传授,而较少注意智力的开发.例如,在教育计划中,对学生的知识结构有明确的要求,对课程设置有周密的安排,对学习效果也有具体的考核方法;但如何有计划地培养能力却缺乏起码的考虑.     

近井地带凝析油聚集机理研究综述

凝析气藏衰竭开发过程中,当压力降到露点压力以下时,凝析油会在近井地带迅速聚集,严重损害凝析气井的生产能力.从实验和理论上综述凝析油在近井地带的聚集机理,通过研究凝析气藏衰竭开发过程中出现在近井地带的凝析油气流动的不同流型和相态特征,评价近井地带可动凝析油和不可动凝析油对气体流动性的影响.准确认识凝析油气的聚集特征和聚集机理对凝析气藏的高效开发具有重要的指导意义.      

熔体材料空间生长实验

正在地面重力条件下与流体相关的材料制备过程中,重力引起的对流、沉降和器壁效应等将不可避免的影响材料质量。通过在多功能炉中的空间材料实验,攻克在地面条件下材料制备中无法解决的难题,获得在地面无法得到的高性能优质材料,开发新的材料制备工艺。另一方面,通过天地对比研究,揭示材料制备过程中的微观机理和组分、结构与性     

智能复合材料的化学-力学完全耦合理论及有限元计算

许多智能复合材料例如生物组织和聚合物胶体,都表现出多场耦合行为.目前化学-力学耦合理论属于一个比较新的领域,还不成熟.本文主要研究化学一力学耦合行为,并在ABAQUS软件中进行了数值模拟计算.应用力学平衡方程、离子扩散方程和包含力学-化学耦合因素的的本构关系椎导出了力学-化学耦合的等效积分形式,建立力学-化学耦合的有限元方程.在ABAQUS软件中开发用户单元子程序,进行数值模拟.计算结果表明:力学与化学存在着相互耦合作用,浓度变化能引起固体的变形,同样力学作用也能引起浓度重分布:由于耦合作用,固体的有效性能与扩散性质都发生了改变:力学-化学耦合作用过程实际是机械能与化学能之间能量转换过程;最终,研究体中械能与化学能达到相互平衡状态,且质量守恒.本文的理论和方法可应用于模拟生物组织、粘土等材料的力学-化学耦合行为.     

基于弹性理论的残余应力反演和变形计算

毛坯在制造过程中,材料力学性能的非均匀性导致其内部产生残余应力.残余应力会造成结构破坏,在工件的切削去除过程中,残余应力会逐渐释放并引起变形.采用有限元的“生死单元”技术模拟材料的切削去除过程,并转化为残余应力的释放,基于板壳理论、小变形理论、弹性理论和叠加原理,将径向基函数插值法与几何方程、物理方程相结合,开发出一种新的解析方法,反演残余应力场并计算变形.结果表明解析方法的理论解与有限元解高度吻合,能够用于判断残余应力分布并计算残余应力弹性释放引起的变形.     

Dynamic behavior of two parallel symmetric permeable cracks in a piezoelectric strip

The dynamic behavior of two parallel symmetric cracks in a piezoelectric strip under harmonic anti-plane shear waves is studied using the Schmidt method for permeable crack surface conditions. The cracks are parallel to the edge of the strip. By means of the Fourier transform, the problem can be solved with the help of two pairs of dual integral equations. These equations are solved using the schmidt method. The results show that the stress and the electric displacement intensity factors depend on the geometry of the cracks, the frequency of incident waves, the distance between cracks and the thickness of the strip. It is also found that the electric displacement intensity factors for the permeable crack surface conditions are much smaller than those for the impermeable crack surface conditions. Project supported by the Post Doctoral Science Foundation of Heilongjiang Province, the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province, the National Science Foundation with the Excellent Young Investigator Award (No. 19725209) and the Scientific Research Foundation of Harbin Institute of Technology (HIT.2000.30).     

页岩气高效开采的力学问题与挑战

页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气"革命"取得了成功,目前也仅有预期产量5%～15%的采收率.与北美地区相比,中国页岩气埋藏深,赋存条件差,自然丰度低,因此,高效开采面临更多的困难和挑战.近年来,围绕国家重大能源战略需求,瞄准技术发展前沿,学术界和工业界联合对页岩气高效开采的关键科学和技术问题展开研究.本文结合近三年四川、重庆地区的页岩气试验区块遇到的新问题,针对中国未来3 500 m以下深部开采的新挑战,如地质沉积、裂缝发育构造不同、上覆压力增加、水平应力场变化等新问题,介绍和总结了目前中国页岩气高效开采面临的力学科学问题,主要包括多重耦合下的安全优质钻完井力学理论和方法、水力压裂体积改造和多尺度缝网形成机制、多尺度渗流力学特性与解吸附机理等."深部页岩气高效开采"的研究面向国家重大能源需求,科学意义重大,工程背景明确,需要工程力学、石油工程、地球物理、化学工程和环境工程等多学科专家合作,开展理论研究、物理模拟、数值模拟及现场试验等综合应用基础研究,取得高效开采页岩油气理论与技术的突破.学科交叉是研究页岩气高效开采问题、突破技术瓶颈的桥梁,只有力学与石油工程、地球科学等学科实现深度交叉融合,才能更加有效地推动页岩油气等非常规油气资源的开发.     

天然气水合物开发多物理场特征及耦合渗流研究进展与建议

天然气水合物作为一种非常规的清洁能源, 在全球分布广、资源量大. 自20世纪90年代以来, 加拿大、美国、日本、中国已经先后进行了陆域及海域的水合物试采, 但发现出砂、单井日产气量低、稳产时间短等问题, 试采产量远不能满足商业化开发的需求, 其中核心问题是对水合物开发过程中的相变、多相多组分多场耦合渗流特征的认识不够明晰. 本文根据天然气水合物开发过程中涉及的渗流场、温度场、化学场、力学场等多场耦合特征, 重点综述水合物生成/分解对各物理场主要特征参数的影响, 包括水合物储层的孔隙度、水合物饱和度、渗透率、相对渗透率等基础物性参数及其动态演变, 天然气水合物的导热系数、比热容、热扩散系数以及水合物生成/分解热等热力学参数, 天然气水合物生成、分解动力学特征, 纯水合物以及含水合物沉积物的力学性质等, 最后阐述了天然气水合物开发渗流中的多场耦合关系及相互作用, 提出了今后水合物开发多物理场特征及耦合渗流的科学研究、技术开发的有关建议.      

工程力学如何为开发中国西部做贡献

本文就开发中国西部地区中工程力学能做的贡献提出了建议。涉及交通运输,资源和能源的开发利用,发展微量水农业,创建新的农牧业,培养人才等八个方面。      

The scattering of harmonic elastic anti-plane shear waves by a finite crack in infinitely long strip using the non-local theory

In this paper, the scattering of harmonic anti-plane shear waves by a finite crack in infinitely long strip is studied using the non-local theory. The Fourier transform is applied and a mixed boundary value problem is formulated. Then a set of dual integral equations is solved using the Schmidt method instead of the first or the second integral equation method. A one-dimensional non-local kernel is used instead of a two-dimensional one for the anti-plane dynamic problem to obtain the stress occurring at the crack tips. Contraty to the classical elasticity solution, it is found that no stress singularity is present at the crack tip. The non-local dynamic elastic solutions yield a finite hoop stress at the crack tip, thus allowing for a fracture criterion based on the maximum dynamic stress hypothesis. The finite hoop stress at the crack tip depends on the crack length, the width of the strip and the lattice parameter. Supported by the Post Doctoral Science Foundation of Heilongjiang Province, the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province and the National Foundation for Excellent Young Investigators.     

INVESTIGATION OF ANTI-PLANE SHEAR BEHAVIOR OF TWO COLLINEAR CRACKS IN PIEZOELECTRIC MATERIALS BY A NEW METHOD

In this paper, the interaction between two collinear cracks in piezoelectric materials under anti-plane shear loading was investigated for the impermeable crack face conditions. By using the Fourier transform, the problem can be solved with two pairs of triple integral equations. These equations are solved using Schmidt's method. This process is quite different from that adopted previously. This study makes it possible to understand the two collinear cracks interaction in piezoelectric materials. The authors are grateful for financial support from the Post-Doctoral Science Foundation and the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province.     

LNG耐超低温柔性管道研究进展综述

LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一, 被誉为是LNG外输系统的“血管”. 近年来, 随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海, 耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景, 同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战. 本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述, 总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展. 分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理, 总结了实现柔顺性结构的方法, 梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律, 并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望. 我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚, 突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题, 实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制, 对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控, 助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.      

气动力辅助变轨与最优控制研究进展

低成本空间运输是实现人类对太空探索和开发的重要关键之一. 利用气动力的变轨技术, 在大气层的很多变轨任务中可以增加有效载荷质量. 气动力辅助变轨(AOT)和最优控制理论, 尽管早在20世纪60年代就已经开始研究, 但是到现今仍然处于发展中.特别是由推力协同变轨所导致的奇异最优控制问题到目前尚没有完全解决. 研究这些理论的目的是为了确立那些精确分析方法, 以确定在给定约束条件下的最佳策略. 从AOT轨道的精确控制需要和消除各种来源的误差影响看, 至关重要的是制导方案的研究. 一个历史的审视和对这个领域的最新研究都在本文里作出讨论, 由此AOT飞行器的未来研发将为人类开辟通向宇宙之路.