Разработка методов математического моделирования термоакустоэмиссионных эффектов памяти в геоматериалах

• Автор: Винников, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

ГЛАБА 1. Исследование современного состояния вопроса в области

теоретического и экспериментального изучения распространения

тепла в анизотропных средах и воздействия температурных полей

на эти среды

1.1. Современное состояние вопроса в области теоретического и экспериментального изучения процессов распространения тепла

в анизотропных средах горных породах

1.2. Современное состояние вопроса в области теоретического и экспериментального изучения процессов распространения термически индуцированных трещин в анизотропных средах горных породах
Глава 2. Исследование современного состояния вопроса в области описания термоакустической эмиссии и термоэмиссионных эффектов памяти

2.1 Современное состояние вопроса в области описания

термоакустической эмиссии.
2.2. Модельные подходы наследственной механики
2.3. Современное состояние вопроса в области описания термоэмиссионных эффектов памяти
ГЛАВА 3. Разработка математической модели распространения тепла
в неоднородных средах с учетом взаимного влияния структурных
элементов.
3.1. Определение стационарного температурного поля в неоднородной
пол и кристаллической среде.
3.2. Определение температурного поля в неоднородной двухкомпонентной случайной среде при стационарном
внешнем тепловом воздействии.
3.3. Построение функции влияния двухкомпонентной
поликристаллической среды в случае слоистой текстуры
3.4. Построение функции влияния двухкомпонентной поликристаллической среды в случае регулярной вкрапленной
текстуры
Глава 4. Разработка математической модели акустической эмиссии и термоэмиссионных эффектов памяти в неоднородных средах с учетом взаимного влияния структурных элементов.
4.1. Построение базовой модели
4.2. Термоакустическая эмиссия при однородном температурном поле
в исследуемом образце.
4.3. Термоакустическая эмиссия при неоднородном температурном поле
в исследуемом образце.
4.4 Сравнение влияния вклада различных механизмов
термоакустической эмиссии.
Глава 5. Экспериментальные исследования термоакустоэмиссионных эффектов памяти.
5.1. Аппаратура для исследования термоакустоэмиссионных
эффектов памяти.
5.2. Постановка эксперимента
5.3. Результаты экспериментов и их обсуждение.
Глава 6. Моделирование термоакустической эмиссии и эффектов термоэмиссионной памяти в горных породах различной текстуры.
6.1. Численное моделирование на основе базовой модели
6.2. Численное моделирование на основе базовой модели с учетом текстуры породы.
6.3. Моделирование влияния помеховых факторов на эффекты термоэмиссионной памяти.
Заключение
Литература


Поведение и свойства микронеоднородиых материалов обусловлены сложным взаимодействием большого числа образующих структуру элементов. В силу малости элементов неоднородности и статистического характера их распределения в такой среде можно выделить представительные объемы, свойства которых одинаковы и соответствуют характеристикам всего материала. Следовательно, микронеоднородную среду можно считать макроскопически однородной и характеризовать набором эффективных упругих или пластических коэффициентов, связывающих усредненные по всему объему среды характеристики внешних полей напряжений и деформаций. Именно проблема определения эффективных характеристик стала одной из фундаментальных задач современной науки и привлекает внимание большого числа исследователей. Несмотря на большое количество как оригинальных исследований, так и работ обзорного характера, эту проблему нельзя считать окончательно решенной. Модель поликристаллической среды с кристаллографической текстурой горные породы, металлы и их сплавы и др. Поликристаллы с кристаллографической текстурой анизотропны, и методы описания их свойств, полученные для изотропных материалов, не подходят для описания свойств в данном случае. К сожалению, перечень источников, где исследовалось бы распространение тепла в горной породе с учетом текстуры последней, весьма невелик. Тем не менее, исследования теплопроводности смесей методами теории обобщенной проводимости на континуальных моделях проводились начиная с конца XIX века. Первой работой в этом направлении следует считать труд Максвелла 5, в котором автор рассчитал эффективное электрическое поле системы, состоящей из сплошной изотропной массы, в которую вкраплены частицы сферической формы следует отметить существование тесной связи задач теплопроводност и и электропроводимости материалов. Исследование обобщенной проводимости анизотропных структур проводилось только на моделях с замкнутыми включениями. В классических источниках рассматривались модели двух типов. Первая модель, исследованная Рэлеем 3, предполагала, что центры включений невытянутой формы располагались в узлах прямоугольной решетки с различным шагом в направлении грех главных осей. В другой модели анизотропной текстуры центры включений располагаются в узлах кубической или тетраэдрической решетки, а анизотропия в системе достигается за счет вытянутости включений. Такая модель принята в работах 5,6, причем частицы моделировались эллипсоидами вращения, центры тяжести которых располагались в вершинах простейшей кубической решетки. Формулы, полученные i основе этих моделей, содержат выражение обобщенной проводимости в неявной форме, являются весьма громоздкими и неудобными для расчетов. Кроме того, функциональные зависимости, полученные на их основе для моделей включений в виде сфер, эллипсоидов вращения или цилиндров, перестают работать при достижении концентрацией включений некоторого порогового значения когда эти включения начинают физически пересекаться. Но самым главным недостатком метода обобщенной проводимости является тог факт, что в результате мы получаем усредненную характеристику среды, малопригодную для расчетов теплового ноля в конкретной точке анизотропной горной породы. И, невзирая на большое количество трудов как отечественных, так и зарубежных исследователей, развивающих данный подход, обзор которых дан в , применять подобные результаты для решения поставленных в данной работе задач не представляется возможным. Однако совершенно недостаточно знать температурное поле в горной породе. Важно уметь определять последствия воздействия этого поля на породу, то есть рассчитывать термические напряжения. Следует сразу отметить, что в случае незначительных величин теплового потока мы будем иметь дело с термоупругими напряжениями, и лишь при достаточно больших значениях теплового потока в однородной среде термические напряжения способны привести к изменению ее состояния появлению и движению трещин, приводящему к разрушению горной породы. В монографии 2 моделируются физические процессы в композиционных материалах периодической структуры.