流体饱和砂岩中弹性波速度的一种动力学计算模型

本文在怀利(Wyllie)平均时间公式的基础上,结合声速测井的条件,引入固体骨架和孔隙流体的平均等效长度等三个假设,采用普通弹性波动力学的方法,导出流体饱和砂岩地层中弹性波传播方程,得到纵、横波速度的计算公式,从而将怀利的计算纵波速度的运动学模型,发展成计算纵、横波速度的动力学模型。本文结果与Raymer等人1980年提出的经验公式十分接近,也与Wyllie等人测定的空气饱和砂岩的声速数据相吻合。     

基于Biot-喷射流统一模型Maxwell流体饱和孔隙介质中的弹性波

推广Biot-Tsiklauri声学模型的同时借鉴Dvorkin和Nur的工作,建立了具有任意孔径分布并顾及喷射流动机制的非牛顿流体饱和孔隙介质声学模型,研究了非牛顿流体(Maxwell流体)饱和孔隙介质中的弹性波的衰减和频散特性.着重讨论充孔隙Maxwell流体的非牛顿流效应对弹性波的频散和衰减的影响.研究表明,饱和流体的非牛顿流效应和喷射流动机制均是引起弹性波波频散和衰减的重要因素.依据非牛顿流体(Maxwell流体)饱和各向同性孔隙介质的Biot-喷射流声学模型,喷射流动只影响纵波的频散和衰减,而饱和流体的非牛顿流效应不仅影响纵波,而且还影响横波的频散和衰减.     

孔隙介质中快纵波的衰减特性和动力协调现象

依据Biot理论并采用前人的骨架模量－孔隙率关系，计算了弹性波在孔隙介质中的衰减曲线，发现快纵波存在零衰减点，为解释这种现象，分析了孔隙流体相对于骨架运动的特点，结果表明，存在快纵波动力协调介质，快纵波在这种介质中传播时，流体和骨架之间无宏观相对位移，因此无论频率多高，流体粘滞系数多大，快纵波都不衰减，一个引申的结论是，在动力协调的渗透性隙介质中，即使存在双电层，快纵波也不产生流动电势。     

用光学的方法验证流体饱和孔隙介质中慢纵波的存在

用阴影法（Ｓｈａｄｏｗｇｒａｐｈ）和ＣＣＤ照相,观测到声脉冲透过流体饱和孔隙介质（按英文“Ｆｌｕｉｄｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｕｍ”的第一个字母缩写为ＦＳＰＭ）样品后在水中传播的三个声脉冲,这三个声脉冲分别对应于ＦＳＰＭ样品中的三种体波（快纵波、横波、慢纵波）的转换模式．由阴影法记录的三个透射声脉冲的位置与计算结果以及发射一接收法的测量结果一致．     

La0.60Y0.07Ca0.33MnO3巨磁阻氧化物的弹性性能研究

测量了巨磁阻氧化物Ｌａ０．６０Ｙ０．０７Ｃａ０．３３ＭｎＯ３多晶单相样品在５０－３００Ｋ温区内的纵波和横波超声声速,并得到基扬氏模量Ｅ,切变模量Ｇ和坟缩系数Ｋｓ的动态温度响应曲线。     

多孔介质BISQ模型中的慢纵波

着重研究了多孔介质BISQ模型中慢纵波的基本特性.给出了BISQ模型下慢纵波速度 和衰减的低频近似公式.与Biot理论对比，BISQ模型中慢纵波的衰减随频率降低急剧增大， 且随喷射流长度的减小而增加；相速度随喷射流长度的减小而增加，其低频极限值不是零； 孔隙流体位移与固相骨架位移之比的幅值随喷射流长度的增加而减小，其相位特点与Biot模 型预测的不同；在流体与孔隙介质的边界上可产生更大的渗流.为对比，同时也给出快纵波 的行为.依据BISQ模型可推断：非黏滞流体饱和孔隙介质中不存在喷射流机理；BISQ模型中 关键词： 多孔介质 喷射流 慢纵波 动力协调     

黏弹细棒中直达波提取及其动态力学参数的宽频测试

黏弹性材料的动态力学参数可通过对材料样品中纵波测试并结合波速法计算得到。由于测试样品尺寸的限制,除了高损耗材料在高频范围外,不管是在样品端头或侧面都难以获得准确的直达波信号,导致参数测量不准确。针对这个问题,对一端固定一端自由的黏弹性细棒中的纵波传播过程进行了分析,提出了黏弹性细棒直达波提取的方法,并实现了黏弹性材料动态力学参数的宽频测试。采用宽带脉冲作为测试激励信号,利用两台激光测振仪对细棒的固定端和自由端的振动速度进行测试,计算得到细棒自由端处的直达波。然后,利用提取出的直达波信号进行波速法计算,得到了黏弹性细棒宽频范围内的储能模量和损耗因子,宽频脉冲测试结果与黏弹仪测试结果相吻合,验证了该方法的有效性。基于直达波提取的宽频测试方法不仅效率高,而且可以使波速法应用于更低的频段。      

立方晶体超声物态方程弹性参数的高压测量

 用超声脉冲回波重合技术（PEO），在0.1~500 MPa流体静压力范围，测量了立方晶体Si和Bi₁₂GeO₂₀中沿[100]、[110]和[111]方向传播的纯纵波和切变波自然声速值随压力的变化。根据有限形变理论，由声速与压力关系的实验结果。确定了立方晶体Si和Bi₁₂GeO₂₀超声物态方程的弹性参数（含三阶和四阶弹性常数）。     

压力下Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性行为

室温下在等静压最高达～0.5GPa的条件下，利用超声回波技术测量了超声波横波和纵波在Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀块体金属玻璃中的传播时间来确定横波和纵波速度.测量时所采用的超声波频率为10MHz.利用所测量的数据，建立了超声波波速、样品的密度、弹性模量以及Debye温度等与所施加的压力之间的相互关系.并且推导出Murnaghan状态方程.另外，基于非晶态与晶态物理性能的相似性，对此块体非晶的压缩曲线、弹性常数和Debye温度等进行了理论计算，结果表明Nd₆₀Al₁₀Fe₂₀Co₁₀块体金属玻璃的弹性性能与其组成的元素有着密切的关系. 关键词： 块体金属玻璃 弹性性能 等静压     

压力下 Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性行为

室温下在等静压最高达～0.5GPa的条件下,利用超声回波技术测量了超声波横波和纵波在Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃中的传播时间来确定横波和纵波速度.测量时所采用的超声波频率为10MHz.利用所测量的数据,建立了超声波波速、样品的密度、弹性模量以及Debye温度等与所施加的压力之间的相互关系.并且推导出Murnaghan状态方程.另外,基于非晶态与晶态物理性能的相似性,对此块体非晶的压缩曲线、弹性常数和Debye温度等进行了理论计算,结果表明Nd60Al10Fe20Co10块体金属玻璃的弹性性能与其组成的元素有着密切的关系.     

Theoretical study of the structural phase transition and elastic properties of HfN under high pressures

The effect of hydrostatic pressure on the structures of HfN at 0 K was investigated by using the projector augmented wave (PAW) within the Perdew–Burke–Ernzerhof (PBE) form of the generalized gradient approximation (GGA). The transition pressure between NaCl (B1) and CsCl (B2) structures is predicted to be 277.3 GPa. This value is consistent with that reported by Kroll, while in contrast to the results obtained by Ojha et al. and Meenaatci et al. Moreover, the elastic properties of B1-HfN and B2-HfN under high pressures are successfully obtained. It is found that the elastic constants, bulk modulus B, shear modulus G, compressional and shear wave velocities increase monotonically with increasing pressure. The Debye temperature Θ calculated from the elastic constants of HfN is in good agreement with the experimental values. The anisotropies of B1-HfN and B2-HfN at zero pressure have also been discussed.     

布里渊散射决定0.67Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.33PbTiO_3单晶的弹性、压电和介电常数(英文)

我们报道了用高分辨布里渊散射,确定0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3单晶中的弹性、压电和介电常数.所有的实验数据都是在一块沿[001]方向的极化的单晶样品上获得的。我们实验中得到的这些常数的数值和以往超声共振技术获得的数值相似。我们还研究了压缩模和剪切模在(010)和(001)平面内的方向依赖性。TA1和TA2模式的强度对散射角度有很强列依赖性。在散射角度为45°~65°内,一个新的峰出现在~18 GHz附近。它可能与晶体中的微观不均匀性或者局域微结构相关。     

The measurement of residual stress in textured steel using an ultrasonic velocity combinations technique

A new ultrasonic technique for the determination of residual stresses in steel, intended to correct for the effects of variable texture and microstructure, is proposed. The method is based upon the use of the compressional wave time delay in addition to the time delays of two orthogonally polarized shear waves used in the shear wave birefringence technique. This method is justified theoretically using expressions for the ultrasonic velocities in an aggregate of orthorhombic symmetry composed of cubic crystallites.Measurements of the three time delays for propagation in the through thickness direction have been made on a large number of steel plates selected at random. The measurements are found to fall on two lines, and reveal that two types of texture are present in rolled steel plates. In the presence of a stress, the measured points deviate from the lines and this effect is quantified theoretically using elastic constants obtained by applying a uniaxial compressive stress to one of the samples.The usefulness of the technique to determine a residual stress distribution is demonstrated by measurements near the tip of a crack in a compact tension specimen.     

EuS高压相变及其弹性和热力学性质

采用平面波赝势密度泛函理论,利用第一性原理的方法研究了EuS的晶体结构、高压相变以及弹性性质．计算结果和实验值以及前人利用不同计算模型得到的理论值相吻合．研究了EuS的弹性常数、弹性模量和弹性的各向异性等力学性质随压力变化的趋势．同时研究了泊松比、德拜温度及纵波和横波的弹性波速随压力的变化趋势．基于德拜模型,进而研究了EuS在0～800 K和0～60 GPa下相变前后的热膨胀系数、热熔、Grüneisen参数等热力学性质．     

基于岩石物理的致密气层识别方法研究

致密储层声波性质受骨架矿物组成及孔隙类型影响较大,为更准确进行气层识别,本文给出了一种综合模型,和利用纵横波速度信息进行致密气层识别的方法:其首先利用Voigt-Reuss-Hill平均模型,求取岩石骨架等效弹性模量,消除岩性影响;根据综合模型和岩石剪切模量计算孔L隙纵横比(或裂隙密度),消除孔隙性质影响;利用DEM和K-T模型计算干燥岩石弹性模量,得到不受孔隙流体性质影响的弹性模量;将实测岩石弹性模量减去干燥岩石弹性模量定义为含气性因子;同时利用最小二乘法和体积模量,进行气层识别。本文含气分析方法考虑因素全面,干燥岩石纵横波速度比非定值,为具有复杂岩性和低孔低渗等特征的致密岩石气层识别提供技术支持。     

Determination of elastic,piezoelectric,and dielectric constants of an R:BaTiO₃ single crystal by Brillouin scattering

From the sound velocity measured using the Brillouin scattering technique,the elastic,piezoelectric,and dielectric constants of a high-quality monodomain tetragonal Rh:BaTiO3 single crystal are determined at room temperature.The elastic constants are in fairly good agreement with those of the BaTiO3 single crystal,measured previously by Brillouin scattering and the low-frequency equivalent circuit methods.However,their electromechanical properties are significantly different.Based on the sound propagation equations and these results,the directional dependence of the compressional modulus and the shear modulus of Rh:BaTiO3 in the(010) plane is investigated.Some properties of sound propagation and electromechanical coupling in the crystal are discussed.     

海底沉积物压缩波速度与切变波速度的关系

基于连续介质假设,根据无吸收各向同性弹性介质通用方程分析沉积物声波传播关系,提出应用弹性结构分布因子表达的声速通用模型(GMSS,General Model of Sound Speed)分析海底沉积物的声速特性;通过研究Willey时间平均模型、Wood方程、Gassmann方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型和EDFM模型,可以表述成GMSS通用模型中的弹性结构分布因子的具体表达形式,得出GMSS通用模型在解释压缩波速度和切变波速度特性上具有一致性的特点。GMSS通用模型具有弹性结构分布因子、孔隙度、孔隙海水的等效密度和等效弹性模量、固相颗粒的等效密度、固相颗粒的等效体积弹性模量和等效切变弹性模量共7个参数,为研究海底沉积物压缩波和切变波速度提供了一种模型简单、参数少、通用性强的方法。但也需要从物理结构上以及应力应变关系上开展更为深入的分析和探寻GMSS模型的物理意义和参数测量的方法。      

Time domain numerical modeling of wave propagation in 2D heterogeneous porous media

This paper deals with the numerical modeling of wave propagation in porous media described by Biot’s theory. The viscous efforts between the fluid and the elastic skeleton are assumed to be a linear function of the relative velocity, which is valid in the low-frequency range. The coexistence of propagating fast compressional wave and shear wave, and of a diffusive slow compressional wave, makes numerical modeling tricky. To avoid restrictions on the time step, the Biot’s system is splitted into two parts: the propagative part is discretized by a fourth-order ADER scheme, while the diffusive part is solved analytically. Near the material interfaces, a space–time mesh refinement is implemented to capture the small spatial scales related to the slow compressional wave. The jump conditions along the interfaces are discretized by an immersed interface method. Numerical experiments and comparisons with exact solutions confirm the accuracy of the numerical modeling. The efficiency of the approach is illustrated by simulations of multiple scattering.     

Dual mode ultrasonic interferometry in multi-anvil high pressure apparatus using single-crystal olivine as the pressure standard

Acoustic measurements of compressional (P) and shear (S) wave travel times were performed in a 1000-ton uniaxial split-cylinder apparatus (USCA-1000) of the Kawai-type up to 10?GPa at room temperature, using dual mode lithium niobate transducers and ultrasonic interferometry. The cell pressures were calibrated continuously by in-situ measurements of the travel times in a single crystal San-Carlos olivine buffer rod inside the cell assembly. Elastic compressional and shear wave velocities in a dense, fine-grained polycrystalline Al₂O₃ were measured simultaneously to 10?GPa; from these data, the elastic moduli and their pressure derivatives were obtained for the longitudinal modulus {L ₀?=?461(3)?GPa, L ₀′?=?7.0(1)}, the shear modulus {G ₀?=?162(2)?GPa, G ₀′?=?1.9(1)} and the bulk modulus {K ₀?=?245(3)?GPa, K ₀′?=?4.5(1)}.     

α-Ti2Zr高压物性的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算获得了α-Ti₂Zr的晶体结构、弹性常数、德拜温度和电子分布情况, 研究了它们与压力的关系. 计算得到的晶体结构参数与实验值一致. 运用有限应变方法计算得到了α-Ti₂Zr的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比σ. B和E的零压值分别为101.2和35.6 GPa. G/B的值较小, 并且随着压力的增加而减小, 表明α-Ti₂Zr具有优异的延展性. 基于弹性常数得到平均声速, 从而获得了德拜温度Θ=321.7 K. 通过解Christoffel方程获得的压缩波和剪切波数据揭示α-Ti₂Zr具有较强的各向异性. 此外, 压力诱导电子从s轨道到d轨道的转移说明在一定压力下α-Ti₂Zr将转变为β相. 关键词： 第一性原理 α-Ti₂Zr')" href="#">α-Ti₂Zr 物性 高压