高强微膨胀钢管混凝土的界面过渡区结构

应用XRD，SEM，EDXA等测试手段，从钢-膨胀水泥石界面过渡层中各种元素离子的分布状况以及具有显著特点的CH相和AFt相的形态、CH取向度等方面研究了钢-膨胀水泥石界面过渡区的结构，并对限制条件下钢-膨胀水泥石界面结构的改善进行了讨论．研究结果表明，刚性限制条件下水泥石界面过渡区结构得到了显著改善；钢-膨胀水泥石界面区中CH的空间生长情况优于钢-普通水泥石界面区中CH的空间生长情况，Si元素质量分数高于后者，Ca元素质量分数低于后者。     

低热水泥中石膏的作用机理研究

本文采用ＸＲＤ、压汞仪和力学性能测试等方法研究了低热水泥中石膏的品种和数量对强度、膨胀的影响机理，并分析了石膏掺量对水泥石孔结构的作用，结果表明：适宜的石膏品种和掺量可使水泥在强度满足要求的前提下，于规定的龄期内达到设计的膨胀值，并且可使水泥石孔隙减小、孔分布合理、结构致密。     

三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响

为探讨三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响,通过水泥石线膨胀率、抗压强度和孔结构的测定,结合XRD、DSC、SEM/EDS等微观分析手段,对掺入MgO膨胀剂油井水泥石的早期性能和MgO膨胀作用机制进行研究。结果表明:三维约束条件下,MgO水化产生的膨胀力有利于油井水泥石抗压强度和孔结构的优化,有望改善水泥环的胶结强度和防窜性能;MgO膨胀剂掺量为12％时,油井水泥石经80℃养护1d和7d的自由线膨胀率分别为0.034％和0.072％,水泥石三维约束膨胀经80℃养护3d和7d的抗压强度为27.5MPa和31.6MPa,较净浆油井水泥石提高了41.8％和49.1％,较自由膨胀水泥石提高了9.6％和16.2％;80℃养护7d的三维约束膨胀水泥石孔隙率仅为22.7％,较净浆油井水泥石降低了30.8％,较自由膨胀油井水泥石降低了16.8％,且孔径尺寸向小孔(无害孔)方向移动; 80℃养护7d的油井水泥石试样出现了Mg(OH)₂的衍射峰,DSC测试在365℃附近出现了Mg(OH)₂的吸热峰,水泥石结构致密,且检测到Mg(OH)₂晶体的存在,证实了MgO反应生成Mg(OH)₂的过程。     

基于组合体力学模型的固井水泥石封隔能力分析

为探究水力压裂过程中水泥石封隔失效的内在机理，建立了一套基于套管-水泥石-地层组合体弹塑性力学模型的水泥石封隔能力失效分析方法，并通过数值模拟和实验分别验证了力学模型和分析方法的可靠性.然后借助等效应力与屈服强度、应变与材料极限伸长率的对比，绘制了水泥石封隔能力图版.研究表明:水泥石弹性模量对水泥石封隔能力影响存在最优区间，在本文研究条件下，水泥石弹性模量在6~9.7GPa之间有利于保持水泥石封隔能力.研究结果可为不同地区页岩气水平井固井水泥参数选择提供参考.     

粉煤灰对硬化水泥石干缩湿胀行为影响的机理研究

通过试验研究在不同预养护龄期时,粉煤灰掺量对硬化水泥石干燥收缩过程和吸水膨胀过程的影响.结果表明,粉煤灰掺量不同时对硬化水泥石干燥收缩过程的影响是不一致的,将干燥后的硬化水泥石重新放入水中后,粉煤灰掺量对硬化水泥石的吸水膨胀过程的影响也是不一致的.通过热分析研究不同情况下水的分布,并将此与干缩变形试验的结果相结合,探讨了粉煤灰对硬化水泥石干缩变形的影响机理.     

气孔对发气膨胀固井水泥石强度影响

发气膨胀剂产生的气孔具有补偿水泥石体积收缩及改善水泥石韧性的双重作用,对不同气孔体积比率的固井水泥石的抗压强度及水泥-套管界面胶结强度进行测试,并结合气孔结构显微观察对试验结果进行理论分析。结果表明:随着气孔体积比率增加,水泥石抗压强度及界面胶结强度先升高然后下降,进而又升高;气孔直径越均一,越利于提高水泥石强度;表面收缩压使半径不同的气孔内压力不同,小气孔内压力大于大气孔内压力;气孔间压力差增加了气孔边界骨架错位的可能性及小气孔沿着界面窜入大气孔内的趋势,从而降低水泥石的抗压强度和界面胶结强度;气孔通过影响水泥石的自应力、骨架应力和胶结面积,进而影响水泥石的抗压强度和界面胶结强度。     

用拉格朗日分析方法研究水泥石的动态力学性能

通过在轻气炮上作中动载实验获得的应力时间历程曲线，利用改进的拉格朗日分析方法研究了水泥石的动态学性能，并获得了一些有意义的结果，即应力尖变滞回特性，应变率效应及波形弥散特征。     

单轴应力条件下水泥石强度与弹性模量的关系

利用高温高压养护釜、压力试验机等设备对油井水泥石的应力-应变曲线进行了检测.分析了温度、外加剂对水泥石强度和弹性模量的影响规律,研究了强度与弹性模量关系模型的建立问题.结果表明,单轴应力条件下水泥石具有明显的弹性变形及脆性破坏特征;强度与弹性模最初随养护温度提升而增大,达到一定温度后,随温度继续升高而减小;各体系的强度及弹性模量均随养护时间的增长而增加,分散剂、降失水剂、胶乳能降低强度和弹性模量,早强剂、膨胀剂能增加强度和弹性模量,硅砂能增加高温条件下水泥石的强度及弹性模量;采用数据回归分析方法建立水泥石强度与弹性模量之间的关系模型,可以依据所建立的模型利用水泥石强度测试数据估算弹性模量.     

膨胀管残余应力及其分布

膨胀管残余应力是影响膨胀管抗挤毁能力的一个重要因素.根据膨胀管的膨胀特点,用大变形理论提出了膨胀管内、外圆柱表面具有不同方向的残余应力观点,通过全应力释放试验并借助于电测的试验方法测量了膨胀管内、外表面的残余应力,利用曲杆理论分析了膨胀管轴截面的应力分布形式.结果表明,膨胀管轴截面残余应力呈双曲线分布,膨胀管外表面的压残余应力小于内表面的拉残余应力.     

煤体有效应力与膨胀应力之间关系的分析

有效应力公式是研究岩体和流体相互作用的基础公式之一,为了更加真实的描述煤体的受力状态,采用理论分析和试验分析的方法,分析了这种由于煤吸附瓦斯发生膨胀在约束条件下所产生的膨胀应力与有效应力的关系,并得出了膨胀应力与有效应力之间的关系式。分析可知,煤吸附瓦斯将发生膨胀变形,吸附量越大,膨胀变形越大,当这种变形受阻时将会产生膨胀应力膨胀应力的存在,将使煤体应力增加,煤体强度降低,煤体更易破碎,将增加煤与瓦斯突出的危险性。     

密堆六方结构Ni纳米颗粒的合成及其磁性

采用溶胶-凝胶方法制备前驱体样品, 在氩气气氛中不同温度下热处理得到样品. 利用热分析仪、 X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)研究材料的合成、 形貌、 结构及其磁性. 结果表明, 经300 ℃热处理的样品为具有密堆六方结构的球形Ni纳米颗粒, 且六方Ni单相具有铁磁性质, 平均晶粒尺寸即超顺磁临界尺寸约为12 nm, 室温下在-800~800 kA/m磁场范围内未表现出饱和趋势, 最大比磁化强度为0.58 (A·m2)/kg, 矫顽力为1.592 kA/m.      

铁的相变和热力学性质的第一性原理计算

铁在高温高压下的结构和物理性质对于其在工程技术方面的应用有着非常重要的意义.采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了铁从bcc结构到hcp结构的马氏体相变,并利用准谐德拜模型获得了铁的bcc结构和hcp结构的热力学性质.结果发现:零温下,铁从bcc结构到hcp结构的相变压强为13 GPa,与实验及其他理论符合得很好...     

电流变液固体的三维结构

本文运用基于多极展开原理的Ｒａｙｌｅｉｇｈ方程，研究电流变液体系中的多极矩相互作用。计算了体心四方、六角密堆积、面心立方三种结构的有效介电常数，通过比较上述三种结构的有效介电常数与其临界体积比的比值，证明了电流变液由液相向固相转化后所形成的基态结构为体心四方。     

沙牌碾压混凝土拱坝损伤开裂分析

碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土坝的温度裂缝有本质区别。为了有效控制坝体开裂,要求分缝设计与应力场仿真分析密切结合。因此 进行了沙牌碾压混凝土拱坝三维非线性应力场的全过程仿真分析,在此基础上对拱坝在不同分缝情况下的损伤开裂行为进行了研究。计算中考虑了温度荷载、自重、静水压力、混凝土徐变和自生体积变形等情况。通过计算分析得出了沙牌碾压混凝土拱坝的开裂规律,为沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设计提供了依据。     

生物可降解镁合金支架的扩张性能

介绍了生物可降解镁合金支架的应用背景和研究现状.应用有限元方法研究了镁合金支架的扩张过程.为了便于分析和比较,同时建立了具有相同几何模型的316L医用不锈钢支架,分别比较了它们在几何变形、应力分布、轴向缩短率、扩张速度等方面的差异性.结果显示,扩张镁合金支架比扩张不锈钢支架要容易得多.在扩张压力和扩张直径相同的前提下扩张镁合金支架和不锈钢支架,前者的扩张速度高于后者;前者的轴向缩短率小于后者;扩张到最大直径时,前者的最大Von Mises应力小于后者.有限元模拟对支架性能的评价和设计有一定指导意义.     

Modulation structure stability of heat-treated Co/C and CoN/CN soft X-ray multilayers

Modulation structure stability of Co/C and CoN/CN soft X ray multilayers has been investigated by X ray diffraction and Raman spectroscopy. The graphitization of the amorphous carbon layers in Co/C multilayers causes a period expansion of 12% at annealing temperatures below 400℃. An enormous period expansion (～40%) induced by the crystallization and agglomeration of Co layers has been observed at 500℃. While the period expansion of CoN/CN multilayers is only 4% at 400℃. The interface pattern of the CoN/CN multilayers still exists even if they were annealed at 700℃. The relatively good thermal stability of CoN/CN multilayers can be attributed to the suppression of the formation of the sp 3 bonding and, at annealing temperatures higher than the phase transition temperature of 420℃ (from hcp to fcc), the coexistence of hcp and fcc Co structures through doping nitrogen.     

保载条件下的第一类疲劳蠕变断裂特征图——疲劳蠕变交互作用研究之三

本文在大型熔铸涡轮疲劳蠕变第一类断裂特征图基础上,进一步研究最大应力保载对疲劳蠕变断裂行为影响及在保载条件下的第一类断裂特征图,实验结果表明断裂周次随交变应力与平均应力变化呈现与无保载相同的,“反C”型规律。与无保载相比,保载显著地降低断裂周次,使断裂曲线向低寿命区移动。保载增大蠕变作用,使疲劳机构转变成蠕变机构,扩大蠕变为主的C区,缩小疲劳为主的F区,以至于保载足够长的时间,疲劳机构消失。在断裂机构理论分析与断口观察以及宏观寿命规律基础上建立在保载条件下的第一类断裂特征图,该图提供了保载下的宏观与微观资料。本文还讨论了保载时间对断裂时间影响的规律,以至竞争模与积累模型在保载条件下的适用性。     

复杂力学环境中完井管柱屈曲行为及其防控措施

复杂力学环境中完井管柱由于处于超高温、高压的环境下,容易发生管柱屈曲,大大影响了管柱的服役寿命.基于弹塑性力学理论建立了实际井况下油管柱屈曲行为分析的有限元力学模型,并在此基础上分析了复杂力学工况下管柱的屈曲形态、横向位移等,再针对加扶正器、优化产量以及伸缩管的设计等缓解管柱屈曲措施对管柱屈曲行为的影响程度开展了研究.结果 发现:在苛刻工况下,油管柱底部易发生较为复杂的屈曲,从井深5 500 ～7 300 m井段的油管柱产生了螺旋屈曲的构型,整段屈曲段长达2 400 m;本文工况下,伸缩短节数达到6个后,全井段油管柱的屈曲段长度和管柱弯曲应力的减小速率大幅降低,伸缩短节的个数对管柱屈曲及弯曲应力影响大幅减弱.对于复杂环境下气井工况而言,控制产量对管柱屈曲行为改善最为明显,其次为扶正器设计,为提高油管柱寿命及气井完整性提供了技术支撑.     

多元超合金热力学计算软件系统

本文设计了多元超合金中液相,fcc,bcc和hcp四种溶体相的摩尔自由能及其活度的软件系统,其中包括一个复盖18种元素的二元合金热力学数据库。使用时,用户只要输入合金相的成分,相结构和温度,即可得到所需的计算结果。     

脆性材料复合裂纹断裂判据研究

研究了混凝土等拉压强度不等的脆性材料在平面应力和平面应变情况下裂纹附近的塑性区的范围，并给出了相应的表达式；运用在一定外力作用下物体内等效应力作为断裂判据，推测含复合裂纹的脆性材料的裂纹扩展时的临界条件相扩展方向，计算了试件在6个不同裂纹角时断裂角的大小，其结果与最大周向正应力理论判据、最小应变能密度理论判据及实验结果比较，说明用最小等效应力作为含复合裂纹的脆性材料的裂纹断裂判据是可行的．