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页岩有机质纳米孔隙气体吸附与流动规律研究
宋文辉, 姚军, 张凯
页岩储层孔隙结构复杂,气体赋存方式多样。有机质孔隙形状对受限空间气体吸附和流动规律的影响尚不明确,导致难以准确认识页岩气藏气体渗流机理。为解决该问题,本文首先采用巨正则蒙特卡洛方法模拟气体在不同形状有机质孔隙(圆形孔隙、狭长孔隙、三角形孔隙、方形孔隙)内吸附过程,发现不同形状孔隙内吸附规律符合朗格缪尔单层吸附规律,分析了绝对吸附量、过剩吸附浓量、气体吸附参数随孔隙尺寸、压力的变化,研究了孔隙形状对气体吸附的影响。在明确不同形状有机质孔隙内气体热力学吸附规律基础上,建立不同形状有机质孔隙内吸附气表面扩散数学模型和考虑滑脱效应的自由气流动数学模型,结合分子吸附模拟结果研究了不同孔隙形状、孔隙尺寸有机质孔隙内吸附气流动与自由气流动对气体渗透率的贡献。结果表明,狭长孔隙内最大吸附浓度和朗格缪尔压力最高,吸附气表面扩散能力最弱。孔隙半径5nm以上时,吸附气表面扩散对气体渗透率影响可忽略。本文研究揭示了页岩气藏实际生产过程中有机质孔隙形状对页岩气吸附和流动能力的影响机制。
冲击荷载下颗粒材料临边界区域的波动行为及变形特征分析
王蕉, 楚锡华
研究颗粒材料中的波传播问题在超材料制造方面有重要意义, 如波传导超材料边界的设计需考虑应力波的反射和吸收等问题. 本文从一维颗粒链中的波传播行为出发, 根据距边界不同位置处颗粒能够得到的最大动能的不同, 给出了临边界区域的定义. 然后分析了多组二维颗粒样本在冲击荷载作用下应力波的传播行为, 主要考虑了不同边界形状及不同颗粒排列方式对应力波在临边界区域内传播行为的影响. 研究表明, 临边界区颗粒排列方式主要影响边界附近颗粒的相对位置和局部孔隙率; 经边界反射后的应力波直接以边界形状在临边界区内传播, 该结论在边界情况越复杂(高局部孔隙率, 颗粒无序随机排列)时, 越准确; 在临边界区域外(即材料中心区域), 波前形状主要由波速决定. 弧形边界对波反射的汇聚作用和临边界区域内颗粒的排列方式所引起的弥散作用是两个竞争因素, 共同决定临边界区域内波的反射过程. 最后分析了临边界区域内颗粒力链网络在反射前后的变化. 该研究将为超材料设计提供借鉴.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-242
增材制造中滚筒铺粉工艺参数对尼龙粉体铺展性的影响研究
张江涛, 谭援强, 纪财源, 肖湘武, 姜胜强
铺粉工艺是基于粉床的增材制造(additive manufacturing, AM)技术中的关键工序之一. 滚筒铺粉工艺参数包括铺粉层厚H, 滚筒直径D, 滚筒的旋转速度ω和平移速度V, 对增材制造工艺中的粉体铺展性具有重要影响. 本文以尼龙粉体为研究对象, 采用离散元(discrete element method, DEM)模拟其滚筒铺展过程, 建立沉积分数、覆盖率和沉积速率三个铺展性指标. 采用中心复合设计(central composite design, CCD)生成30组仿真案例, 通过响应曲面法(response surface methodology, RSM)拟合了三个铺展性指标的回归模型. 采用方差分析证明了回归模型的准确性和预测的有效性, 并详细分析了工艺参数对粉体铺展性指标的影响规律. 结果表明: 铺粉层厚H是最大的影响因素, 平移速度V是次要的影响因素, 滚筒直径D和滚筒的旋转速度ω对粉体铺展性指标影响较小, HVDV为影响粉体铺展性指标的主要交互因素. 以三个铺展性指标为优化目标, 采用期望值法对滚筒铺粉工艺参数进行多目标优化, 获得了预测的最优铺粉工艺参数和粉体铺展性指标组合, 并通过实验验证了粉体铺展性指标的预测结果与实验结果吻合良好. 本文的研究结果可指导增材制造中滚筒铺粉工艺参数的优化.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-240
致密油藏动态裂缝扩展机理及应用
邸士莹, 程时清, 白文鹏, 魏操, 汪洋, 秦佳正
致密油藏采用注水吞吐补充地层能量取得了一定效果. 但多轮次注水吞吐后, 地层压力和产量降低快. 本文考虑了致密油藏复杂的裂缝形态, 根据Irwin理论及弹性力学剖析I型裂缝尖端附近的应力场分布; 基于渗流力学、裂缝性致密油藏特征及动态裂缝渗流规律, 建立了多裂缝交叉裂缝扩展渗流模型; 结合注水诱导裂缝扩展机理及断裂力学能量守恒原理, 得到裂缝扩展长度. 依据致密油藏逆向渗吸原理, 提出将注水吞吐转为不稳定脉冲注水. 对比分析注水吞吐、脉冲注水2种能量补充发方式, 预测10年累计采油、压力及剩余油分布. 结果表明, 裂缝净内压随着注水量的增加而升高, 当应力场强度因子达到断裂韧度, 在裂缝尖端会发生扩展. 扩展及延伸的天然裂缝相互沟通, 呈现不规则复杂缝网, 在复杂缝网中主要发生逆向渗吸作用. 脉冲注水累计产油高、注水波及面积广、逆向渗吸作用强. 裂缝性致密油藏水平井注水吞吐转变为脉冲注水方式, 能够充分发挥动态缝网的逆向渗吸及线性驱替作用, 实现有效驱油的目的.
基于分数阶磁流变液阻尼器模型的车辆悬架组合控制
张文静, 牛江川, 申永军, 温少芳
磁流变液阻尼器的分数阶Bingham模型结构形式简单, 而且可以更好地描述系统的滞回特性. 建立了含有分数阶Bingham模型的单自由度1/4车辆悬架系统模型, 利用磁流变液阻尼器对在路面简谐激励下的非线性车辆悬架系统进行振动控制. 研究了含有分数阶Bingham模型的悬架系统在天棚阻尼半主动控制下的主共振响应, 利用平均法得到了系统的近似解析解. 求解了系统定常解的幅频响应方程, 并根据李雅普诺夫稳定性理论得到了悬架系统的稳定性条件. 通过绘制数值解和解析解的幅频响应曲线对比图, 验证了近似解析解的正确性. 利用簧载质量垂直方向的加速度均方根值分析了半主动控制对车辆乘坐舒适性的影响, 发现天棚阻尼半主动控制策略在低频激励区域反而会降低车辆的乘坐舒适性. 因此提出了一种被动控制与半主动控制相结合的组合控制策略, 并分析了半主动控制参数对振动控制效果的影响. 分析结果表明, 该组合控制策略不但能够提高车辆的乘坐舒适性, 而且能有效抑制悬架系统的主共振振动幅值.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-137
一种滞弹簧耗能的新型离散元滚动阻力模型研究
高政国, 董朋昆, 张雅俊, 孙卉竹, 迪亚
颗粒间滚动阻力对颗粒体系的稳定性起着重要作用。在传统的离散元法中,滚动阻力模型通常由转动弹簧、转动粘壶和摩擦元件表达,颗粒滚动动能由粘滞力(矩)和摩擦力做功耗散。由于粘滞力(矩)与滚动速度相关,临近静止状态的颗粒滚动速度变小,动能耗散减弱,传统的离散元模拟得到颗粒由滚动到静止耗费的时间比试验观测的结果要长。为解决这一问题,基于摩擦学理论分析了滚动阻力产生的材料滞弹性机理,将其引入离散元滚动阻力模型,提出了一种速度无关型动能耗散的滞弹簧,给出了滞弹簧的弹性恢复力计算公式,建立了一种新型的离散元滞弹性滚动阻力模型(HDEM)。为验证新型滚动阻力模型的正确性,通过一个光学物理试验对单个圆形颗粒试件的自由滚动过程进行了测量,将测量数据与新型的滞弹型离散元模型和传统离散元模型计算结果进行了对比。结果显示,基于滞弹性滚动阻力模型HDEM计算结果与试验数据吻合程度更高,而且模拟得到的颗粒摆动频率更符合试验现象。
基于深度学习和细观力学的颗粒材料本构关系研究
瞿同明, 冯云田, 王孟琦, 赵婷婷, 狄少丞
颗粒材料的本构关系对岩土工程等众多领域至关重要. 不同于传统的唯象本构理论, 本文基于机器学习模型探索了一种细观力学理论指导下的数据驱动型颗粒材料本构关系预测方法. 根据Vogit均质化假设, 建立了小应变条件下颗粒材料应力−应变解析关系, 此关系唯一地确定了一组与颗粒材料本构行为相关的细观组构变量. 这些变量与反应颗粒材料宏观性质的主应力和主应变信息通过一系列离散元三轴压缩数值试验获得. 考虑到细观组构变量为内变量, 不能直接作为本构模型的输入. 本文基于有向图方法将颗粒材料微观结构信息隐式地包含在应力−应变的预测当中, 并采用门控循环单元(GRU)循环神经网络作为基础深度学习模型描述有向图中结点之间的映射关系. 通过将有向图从目标节点沿源节点展开, 整个应力−应变预测模型可由两个神经网络分别训练并组装而成. 将训练后的深度学习模型在全新的数据集上进行测试, 结果表明该训练策略能有效捕捉到颗粒材料在常规三轴任意加卸载, 等中主应力系数b的真三轴加载, 和等平均有效应力p的真三轴加卸载等复杂多轴加载工况下的应力−应变响应关系, 模型具有良好的内插和外推预测能力. 考虑到深度学习模型捕捉颗粒材料力学响应的能力及其开放式学习的特点, 充分结合数据驱动方法和理论本构模型可能是颗粒材料本构研究的一个重要方向.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-221
螺旋桨梢涡不稳定性机理与演化模型研究
王恋舟, 吴铁成, 郭春雨
螺旋桨尾流场的涡流特性是一个基础但又十分复杂的流体力学问题, 它的复杂性源于其蕴含复杂的漩涡系统, 且该漩涡系统会在高速的剪切层流动中不断演化, 其流体动力学行为, 如由稳定态演变为不稳定态的机理以及复杂工况环境中的流动现象, 一直是流体力学领域的难点和备受关注的热点问题. 从工程应用的角度看, 桨后梢涡的演化特性与船舶结构物的宏观特性直接相关, 更好地理解多工况下螺旋桨尾流的动力学特性, 将有助于改善与振动、噪声以及结构问题等相关的推进器性能, 对综合性能优良的下一代螺旋桨的设计和优化有着重要的现实意义. 本文基于延迟分离涡模拟、大涡模拟和无湍流模型模拟方法以及粒子图像测速流场测试分别开展了螺旋桨尾流动力学特性的数值与试验研究, 对螺旋桨尾流不稳定性的触发机理进行了揭示. 并基于均匀来流中螺旋桨梢涡的演化机理, 提出了螺旋桨梢涡演化模型, 该模型能够较为准确地模拟螺旋桨梢涡的演化过程, 预测螺旋桨梢涡融合的时间和位置, 对螺旋桨流噪声预报和控制以及性能优良的螺旋桨设计具有重要意义.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-151
固体颗粒对沟槽湍流边界层影响的实验研究
严冬, 孙姣, 陈丕, 成雨霆, 陈文义
采用粒子图像测速技术(particles image velocimetry,PIV)研究固体颗粒对放置在平板湍流边界层中的平壁和沟槽壁面减阻效果的影响。实验对清水和加入粒径为155μm聚苯乙烯颗粒的流法向二维速度场信息进行采集,对不同工况下的平均速度剖面、雷诺应力和湍流度等统计量进行对比,分析流体在边界层中的行为。运用空间局部平均结构函数提取了不同工况湍流边界层喷射-扫掠行为的空间拓扑结构
挠性航天器太阳翼全局模态动力学建模与实验研究
何贵勤, 曹登庆, 陈帅, 黄文虎
现代柔性航天器通常安装有大型太阳翼为其在轨运行提供所需动力. 航天器入轨后太阳翼展开并锁定成为铰链连接多板结构,此类结构质量轻、跨度大、刚度低的特点使其低频振动和非线性振动问题越来越凸显. 分析和处理此类结构出现的复杂振动问题的关键在于建立系统精确的非线性动力学模型. 为此,本文提出铰链连接多板结构解析全局模态的提取方法,获取太阳翼的固有频率和解析函数表征的全局模态. 提出可变刚度的扭转弹簧等效模型,考虑铰链非线性刚度及摩擦力矩等因素,通过全局模态离散得到系统的低维高精度非线性动力学模型,研究了太阳翼在周期激励作用下的非线性特性. 开展太阳翼地面振动实验研究,采用锤击法获取系统模态,利用振动台施加正弦扫频激励,将物理实验结果与理论结果进行对比,从而验证全局模态动力学建模方法的合理性与准确性. 结果表明,铰链刚度等结构参数对系统固有特性的影响较大,铰链的存在会使太阳翼的动态响应出现跳跃等非线性现象. 全局模态动力学建模方法能很好地解决多板结构在非经典边界下解析全局模态求解的困难,系统全局模态反映的是系统各个部件弹性振动的真实模态,所建立的动力学模型具有低维高精度的特点,对于复杂组合结构非线性
非饱和土半空间Lamb问题及能量传输特性
周凤玺, 张雅森, 曹小林, 牟占霖
地球表面绝大多数土层处于非饱和状态, 故采用传统饱和两相介质理论进行动力学分析时, 结果往往与实际情况不符. 针对这一问题, 本文以非饱和半空间作为研究对象, 基于连续介质力学和多孔介质理论, 考虑非饱和多孔介质中各相的质量守恒方程、动量守恒方程、本构方程以及有效应力原理等基本方程, 建立了以骨架位移、孔隙水压力和孔隙气压力为基本未知量的动力学控制方程. 针对非饱和半空间表面在竖向集中简谐荷载作用下的动力学响应及能量传输问题, 建立了频域内经典Lamb问题的轴对称计算模型, 采用Helmholtz分解法, 通过引入势函数ΦΨ表示骨架的位移分量, 结合本构方程获得了不同边界条件下半空间表面位移场和能量场等物理量的解析解答, 并通过数值算例对荷载参数(激振频率)、材料参数(饱和度、渗透系数)等影响因素进行了分析与讨论. 结果表明: 1、饱和度的升高或者激振频率下降, 都会提高非饱和半空间的表面位移幅值; 2、当渗透系数下降至一临界值时, 地表位移幅值会趋于一极限值, 并且透水(气)边界与不透水(气)边界条件下渗透系数的影响表现出明显的差异性.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-195
瞬态载荷下L4/L5椎间盘内流固耦合效应
李华忠, 王博, 王丹丹, 刘思金, 陈晓东, 师彬

中医正脊治疗通过对腰椎施加瞬态拉伸和旋转来治疗腰椎间盘退变, 本文采用考虑流固耦合效应的数值模拟研究其生物力学机制. 通过实验测量和文献调研, 确定了合理的拉伸和旋转的载荷参数; 发展了使用人体断层扫描图像结合解剖学数据建立详细腰椎几何模型的方法; 将松质骨、终板、椎间盘考虑为多孔弹性介质, 其他组织考虑为线性弹性介质, 进而建立了考虑生物组织中流固耦合效应的物理模型; 通过数值模拟得到了不同瞬态载荷及其组合作用下椎间盘内应力−应变与流体流动的变化规律. 研究发现, 瞬态载荷通过改变L4/L5椎间盘基质应力和髓核内外压力梯度, 在髓核中产生流体流动; 拉伸加载引起流体先流出髓核、再流入髓核, 产生含水量变化; 顺时针旋转加载在髓核左右产生相反的流动, 髓核右侧的含水量变化较左侧大. 本研究所采用的方法为流动过程相关的人体椎间盘退变病理生理机制研究提供了新的方法, 为中医正脊研究提供科学化思路, 也为相关的力学-生物学耦合研究和髓核再生的基础研究提供了一个切入点.

, doi: 10.6052/0459-1879-21-084
螺旋桨梢涡不稳定性机理与演化模型研究
王恋舟, 吴铁成
螺旋桨尾流场的涡流特性是一个基础但又十分复杂的流体力学问题,它的复杂性源于其蕴含复杂的漩涡系统,且该漩涡系统会在高速的剪切层流动中不断演化,其流体动力学行为,如由稳定态演变为不稳定态的机理以及复杂工况环境中的流动现象,一直是流体力学领域的难点和备受关注的热点问题。从工程应用的角度看,桨后梢涡的演化特性与船舶结构物的宏观特性直接相关,更好地理解多工况下螺旋桨尾流的动力学特性,将有助于改善与振动、噪声以及结构问题等相关的推进器性能,对综合性能优良的下一代螺旋桨的设计和优化有着重要的现实意义。本文基于DDES、LES和NTM方法以及PIV流场测试分别开展了螺旋桨尾流动力学特性的数值与试验研究,对螺旋桨尾流不稳定性的触发机理进行了揭示。并基于均匀来流中螺旋桨梢涡的演化机理,提出了螺旋桨梢涡演化模型,该模型能够较为准确地模拟螺旋桨梢涡的演化过程,预测螺旋桨梢涡融合的时间和位置,对螺旋桨流噪声预报和控制以及性能优良的螺旋桨设计具有重要意义。
基于多变量小样本的渗流代理模型及产量预测方法
曹冲, 程林松, 贾品, 时俊杰, 曹仁义
多孔介质渗流过程中存在的多尺度、多变量、多物理场耦合的非线性渗流问题给复杂渗流机理的表征及数学模型求解提出了巨大的挑战,综合考虑地下多孔介质耦合渗流过程中关键力学问题的渗流模型往往需要在计算效率和计算精度进行权衡。针对这一问题,本文提出了一种基于地质-油藏-工艺的多数据小样本渗流代理模型的产量预测方法。通过填补缺失值,独热编码分类数据,数据标准化等一系列数据预处理方法,形成了油田产量预测数据库;经过随机劈分数据集、十折交叉验证,测试了三种渗流代理模型的预测效果。结果表明,三种代理模型的决定系数均超过0.8,模型预测结果与实际数据较为吻合;对于小样本多变量的油田数据,合适的数据预处理方法对模型预测效果影响显著;经过数据标准化后,随机森林算法表现最好,能快速准确预测石油产量(均方误差0.12,决定系数0.87)。
循环神经网络在智能天平研究中的应用
聂少军, 汪运鹏, 王粤, 赵敏, 隋婧
激波风洞地面试验对高超声速飞行器高焓气动特性研究至关重要,而高精度气动力测量是其中的关键技术。在脉冲型激波风洞中进行测力试验时,风洞起动时流场瞬间建立,对测力系统会产生较大的冲击。测力系统在瞬时冲击作用下受到激励,系统的惯性振动信号在短时间内无法快速衰减,天平的输出信号中会包含惯性振动干扰量,导致脉冲型风洞测力试验精准度的进一步提高遇到瓶颈。为了解决短试验时间内激波风洞快速准确测力问题,发展高精度的动态校准技术是提升受惯性干扰天平性能的关键方法。因此,本文采用循环神经网络对天平动态校准数据进行训练和智能处理,旨在消除输出动态信号中的振动干扰信号。本文对该方法进行了误差分析,验证了该方法的可靠性,并将该方法应用于激波风洞测力试验中,切实有效降低了惯性振动对天平输出信号的干扰影响。根据智能模型的样本验证分析,各分量载荷相对误差比较小,其中高频轴向力分量处理结果的相对误差约1%。在风洞试验数据验证中,也得到了比较理想的结果,同时与卷积神经网络模型处理的结果进行了对比分析。
一类新型仿生起竖结构设计及其动力学分析
钱佳伟, 孙秀婷, 徐鉴, 方虹斌
由于生物能够通过丰富的运动形式完成特定的任务,仿生设计方法受到了学者们的广泛关注. 蚯蚓在各种环境中具有出色的移动能力和适应性,受此启发,仿蠕虫机器人被提出并应用在搜救、医疗等领域. 然而现有的仿蠕虫机器人一般通过体节的轴向变形实现直线运动,无法实现类似蛇类生物的起竖功能. 为了解决现有的仿蠕虫机器人无法起竖的问题,我们提出了一种具有非线性多稳态性质的仿生柔性关节,并在此基础上构建了多节仿生起竖结构以实现类似尺蠖、蛇等生物的起竖功能. 首先,本文提出了一种仿生起竖关节模型,推导了多节仿生起竖结构的总势能表达式,从而建立了多节仿生起竖结构的动力学模型;随后,基于多节仿生起竖结构总势能的表达式和多元函数极值原理,提出了实现需求起竖构型的结构参数设计准则,利用动力学模型验证了结构参数设计准则的有效性并研究了需求构型的触发条件;最后,针对不同起竖节数的设计需求,设计了相应节数的仿生起竖结构. 研究结果表明,结构参数设计准则能够使得多节仿生起竖结构达到需求的仿生起竖构型,并在需求构型处保持稳定平衡;此外,,定义了初始激励与起竖构型的比例系数单调性变量,并基于仿生起竖结构不同稳态的吸引盆揭示了上述变量构成的构型触发准则,这为仿生起竖结构的构型切换提供了理论依据. 本文提出的仿生起竖
基于变边界分段模型的页岩损失气量和解吸气量评价方法
曾克成, 解海鹏, 姜培学, 周尚文, 胥蕊娜
储层含气量的准确评估是目前制约非常规天然气高效开发的重要因素,直接法采用损失气估算模型结合解吸曲线估算储层含气量,但现有损失气估算模型均基于煤层气的常压边界条件和球形颗粒假设,如美国矿业局提出的USBM方法,为埋藏深、柱状岩心的页岩气藏含气量的估算带来较大误差。本文基于扩散理论,采用时变压力边界条件和柱坐标系求解一维扩散方程获得解析解,从而提出了新的损失气估算模型,即变边界分段模型,该模型能够反演出提钻和解吸两个阶段气体逸散的不同特征。结果表明:在提钻阶段,环境压力不断降低,岩心内外压差增大,气体逸散速率加快,从而是下凸函数;在解吸阶段,环境压力恒定,岩心内压力随气体逸散而下降,内外压差减小,气体逸散速率减慢,因而是上凸函数。进一步为证明模型的准确性,基于相似原理在实验室搭建了损失气-解吸气复原实验系统,采用圆柱状页岩岩心复现提钻过程和解吸过程的气体逸散情况,得到的实验结果与变边界分段模型吻合,而已有的USBM方法不能进行准确预测,验证了本文提出的变边界分段模型正确性。根据川南地区Y151井现场测试数据,采用变边界分段模型进行拟合预测,所得结果良好,验证了变边界分段模型的适用性。
倾斜吹吸控制下湍流边界层减阻的直接数值模拟研究
夏前锦, 连龙, 瞿建雄, 王永生, 赵立豪
摘要 雷诺切应力是壁湍流高摩擦阻力的重要来源,有理论认为可以通过壁面生成负雷诺应力的方式来削弱湍流流场中雷诺应力的分布,以此获得流动减阻.而通过对雷诺平均运动方程的法向二次积分,可以发现壁面生成正雷诺应力对壁面摩擦阻力系数才有负贡献.文中在湍流边界层流动的控制区域下边界设置一系列倾斜狭缝,利用该装置通过周期性吹吸的方法产生壁面生成正(负)雷诺应力,并采用直接数值模拟方法考察和验证上文提到的减阻理论.文中采用的湍流边界层流动模型,其流动雷诺数(基于外流速度及动量损失厚度)从300 发展到860.文中通过多组数值模拟算例,考察了射流强度和频率对壁面摩擦阻力系数的影响,并对比了壁面生成正或负雷诺应力对流动的影响.研究表明,壁面生成正雷诺应力控制的减阻率能达到3.26,而壁面生成负雷诺应力控制的减阻效果较壁面生成正雷诺应力控制的要差;壁面生成的正雷诺应力对壁面摩擦阻力有负贡献,而壁面生成的负雷诺应力对壁面摩擦阻力有正贡献;通过考察控制的收支比,发现控制方案不能获得能量净收益.
含天然气水合物土微观力学特性研究进展
赵亚鹏, 刘乐乐, 孔亮, 刘昌岭, 吴能友
天然气水合物作为一种资源储量大、分布范围广、能量密度高的清洁能源, 受到了国内外的广泛关注, 竞相研究安全高效、持续可控的开采方法. 充分掌握含天然气水合物土的力学特性并厘清其在开采过程中的动态演化规律, 是实现天然气水合物资源产业化开发的重要前提. 含天然气水合物土的力学响应行为本质上是其内部结构演化的宏观反映, 相关的微观力学特性研究对于深化含天然气水合物土力学特性认识具有重要的意义. 本文从天然气水合物晶体、天然气水合物与土颗粒界面、含天然气水合物土3个尺度对含天然气水合物土微观力学特性的研究现状进行了总结, 系统归纳了天然气水合物的晶体结构类型及天然气水合物的孔隙微观赋存模式; 重点介绍了计算机断层扫描、扫描电子显微镜、X射线衍射及原子力显微镜等微观测试技术原理与特点; 简述了与计算机断层扫描联用的三轴剪切实验、颗粒流程序模拟及分子动力学模拟在天然气水合物微观力学特性研究方面的最新进展; 综合现有研究结果对含天然气水合物土内颗粒界面剪切机理及微观力学理论模型进行了概述分析; 最后探讨了含天然气水合物土微观力学研究目前仍存在的不足与挑战, 并给出了针对性的建议以期促进含天然气水合物土的力学特性研究发展.
, doi: 10.6052/0459-1879-21-138

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