ACOUSTOELASTIC THEORY FOR FLUID-SATURATED POROUS MEDIA

Based on the finite deformation theory of the continuum and poroelastic theory, the aeoustoelastic theory for fluid-saturated porous media （FSPM） in natural and initial coordi- nates is developed to investigate the influence of effective stresses and fluid pore pressure on wave velocities. Firstly, the assumption of a small dynamic motion superimposed on a largely static pre- deformation of the FSPM yields natural, initial, and final configurations, whose displacements, strains, and stresses of the solid-skeleton and the fluid in an FSPM particle could be described in natural and initial coordinates, respectively. Secondly, the subtraction of initial-state equations of equilibrium from the final-state equations of motion and the introduction of non-linear constitu- rive relations of the FSPM lead to equations of motion for the small dynamic motion. Thirdly, the consideration of homogeneous pre-deformation and the plane harmonic form of the small dynamic motion gives an acoustoelastic equation, which provides analytical formulations for the relation of the fast longitudinal wave, the fast shear wave, the slow shear wave, and the slow longitudinal wave with solid-skeleton stresses and fluid pore-pressure. Lastly, an isotropic FSPM under the close-pore jacketed condition, open-pore jacketed condition, traditional unjacketed condition, and triaxial condition is taken as an example to discuss the velocities of the fast and slow shear waves propagating along the direction of one of the initial principal solid-skeleton strains. The detailed discussion shows that the wave velocities of the FSPM are usually influenced by the effective stresses and the fluid pore pressure. The fluid pore-pressure has little effect on the wave velocities of the FSPM only when the components of the applied initial principal solid-skeleton stresses or strains are equal, which is consistent with the previous experimental results.     

冻融和循环载荷作用下对饱和砂岩损伤机理的研究

为研究寒冷地区饱和砂岩的冻融损伤机理,采用DMA450伺服压机,在静载100N、动载80N、波动频率5~200Hz、温度-40~40℃的条件下,进行了饱和砂岩在不同频率正弦波单轴载荷作用下杨氏模量随温度变化的实验研究,获得滞(粘)弹性的弛豫衰减,以及有衰减引起的砂岩样品微结构变化情况。结果表明:饱和砂岩的杨氏模量和弹性波速度随温度升高而降低,随频率提高而增大;-40~20℃温度范围是冻融损伤最严重的区域。同时,在三种低频条件下(1.6Hz、2.8Hz和5.0Hz)用共振法在0℃获得相变衰减峰,反映了饱和砂岩的冻胀融缩效应,其产生的应力导致了饱和砂岩的损伤。从机理来看,前者是微观缺陷的演变,长期积累会导致破坏;后者是一种物理风化作用造成的宏观损伤。本文结果可为研究寒冷地区饱和岩石冻融损伤的机理及规律提供一定的参考。     

用正弦波加载和超声实验研究饱和砂岩弛豫特征和衰减峰

采用Metravib分析仪在-50℃~100℃温度条件及300~400Hz的正弦波作用下进行泵油饱和砂岩应力应变实验,获得了虚模量温度峰与对应实模量的剧烈亏损规律,显示出饱和砂岩有别于由衰减峰引起的典型粘弹性行为。利用超声法对饱和大理岩与花岗岩样品进行波速和衰减特性测试,获得了大理岩的Biot衰减峰变化规律。该研究对岩石物理理论模型的发展具有重要意义,可以利用岩层的衰减和波速频散特性进行油气藏的预测,降低勘探风险。     

表层嵌贴CFRP板条-混凝土界面粘结应力模型的试验与理论研究

为研究寒冷地区饱和砂岩的冻融损伤机理,采用DMA450伺服压机,在静载100N、动载80N、波动频率5～200Hz、温度-40～40℃的条件下,进行了饱和砂岩在不同频率正弦波单轴载荷作用下杨氏模量随温度变化的实验研究,获得滞(粘)弹性的弛豫衰减,以及有衰减引起的砂岩样品微结构变化情况。结果表明：饱和砂岩的杨氏模量和弹性波速度随温度升高而降低,随频率提高而增大; -40～20℃温度范围是冻融损伤最严重的区域。同时,在三种低频条件下(1.6Hz、2.8Hz和5.0Hz)用共振法在0℃获得相变衰减峰,反映了饱和砂岩的冻胀融缩效应,其产生的应力导致了饱和砂岩的损伤。从机理来看,前者是微观缺陷的演变,长期积累会导致破坏;后者是一种物理风化作用造成的宏观损伤。本文结果可为研究寒冷地区饱和岩石冻融损伤的机理及规律提供一定的参考。     

稠油中饱和烃复杂混合物成分解析及其意义

利用两根极性不同的毛细柱,在全二维气相色谱上分析辽河油田遭受严重生物降解形成的稠油饱和烃组分,可以将传统色谱分析时形成的“基线鼓包”即不可分辨的复杂混合物（Unresolved Complex Mixtures）分开．根据饱和烃全二维气相色谱谱图的族分离特点和瓦片效应,结合飞行时间质谱提供的质谱信息初步解析不可分辨的复杂混合物主要成分．发现常规色谱分析时形成的所谓“基线鼓包”是由成千上万、含量相对较低的不同取代基的环状化合物组成,这些化合物在一维色谱上以分子量递增的顺序排列,在二维色谱上以极性的差异或者环的多少排列．C24之前的第一组不可分辨的复杂混合物主要由环己烷为基本单元的单环、双环和三环烷烃类化合物组成,信噪比在100以上的化合物数量约为饱和烃总数量的75％,质量分数是饱和烃总量的80％以上,是饱和烃的主要组成部分．C24之后出现的第二组不可分辨的复杂混合物主要由四个环或者五个环为基本单元的化合物组成,信噪比在100以上的化合物数量约为饱和烃总数量的17％,质量分数是饱和烃总量的0．5％．对稠油中这些不可分辨的复杂混合物的解析有助于对其成因机理的认识和高效开采方案的制定．     

一类具有输入饱和的随机非线性系统的自适应镇定

研究了一类包含输入饱和的随机非线性系统的自适应镇定问题.采用基于死区算子的模型来描述饱和现象,利用随机控制Lyapunov设计方法,对于受方差不确定Wiener噪声干扰的参数严反馈系统,设计了自适应控制器,使得系统能够依概率全局渐近稳定.仿真结果验证了该方法的有效性.     

确定磁性体在绝热磁化过程中达到最高温度的方法

在磁性体磁化过程中, 决定其能够达到的最高温度, 对磁热材料的优化选取是重要的. 本文以钆镓石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂) 为例, 根据高磁场下趋近饱和定律的思想, 给出了低温、超强磁场下, Gd₃Ga₅O₁₂晶体等效磁化率的定量形式. 在外磁场从0---40 T范围内, 计算了该晶体的磁熵变、声子熵变以及磁性体温度随外磁场的变化, 结果均与实验值符合较好. 利用声子熵变与饱和磁熵变曲线交点的唯一性, 给出了在磁性体磁化过程中, 确定其温度达到最大值的方法, 预言了Gd₃Ga₅O₁₂晶体在绝热磁化过程中达到的最高温度为64.7K. 该方法还可以对所加外磁场大小进行预言或估计.     

表面极化对弱锚定向列液晶盒饱和特性的影响

以修正后的Rapini-Papoular锚定能公式为基础, 用理论分析和数值计算相结合的方法, 详细研究表面极化对液晶盒饱和特性的影响. 得出了求解指向矢分布的数学方程, 推导出了计算正常二级转变饱和电压的解析式, 同时结合最新报道, 给出了异常一级转变饱和电压的数值计算方法. 此外, 本文引入了反映指向矢分布特征的参量, 讨论了表面极化对此参量的影响. 结果表明, 指向矢最大倾角的位置随表面极化的增大将远离中央平面向基板移动. 一级转变饱和电压随弱锚定基板表面极化的增大而减小, 随强锚定基板表面极化的增大而增大. 而对二级转变, 饱和电压随表面极化的变化与一级转变恰恰相反. 本文所得结论对液晶表面物理的理解及液晶实际应用都具有重要的指导意义.     

基于衍射理论的Z扫描技术分析与数值模拟

以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础,对通过非线性介质的高斯光束传输行为进行理论分析,分别给出了强吸收、无吸收情况下开孔、闭孔Z扫描曲线公式;对不同条件下非线性介质的归一化透过率进行数值模拟计算,发现Z扫描曲线透射峰和透射谷表现出3种新的特性:随着入射激光峰值光强的增加,Z扫描曲线透射峰的高度受到抑制,而透射谷则加强变得更深;非线性相移的增加对Z扫描曲线透射峰和透射谷均有增高和加深的作用;激光束束腰半径越大,Z扫描曲线的峰谷特征越明显。     

无限格与其非标准扩张

在非标准κ-饱和模型下,研究了无限格L的非标准扩张*L的性质及其在L-集滤子理论中的应用.首先,定义了κ-完备格的概念,讨论了完备格与κ-完备格之间的关系,证明了无限格L的非标准扩张*L是κ-完备格.其次,定义了L-集滤子的单子,利用κ-完备格证明了此定义是合理的.最后,利用L-集滤子的单子给出了L-集滤子族上确界存在的充分且必要条件.