簡介：一、教學(xué)要點熱力學(xué)函數(shù)U、H、S、G的物理意義。2應(yīng)用熱力學(xué)函數(shù)進(jìn)行計算，根據(jù)熱力學(xué)函數(shù)進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)性的判斷。3掌握吉布斯赫姆霍茲公式，計算及其應(yīng)用。,第5章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)BASISOFCHEMICALTHERMODYNAMICS,51化學(xué)熱力學(xué)的研究對象,化學(xué)熱力學(xué)應(yīng)用熱力學(xué)的基本原理研究化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化問題熱力學(xué)主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問題①化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化；②化學(xué)反應(yīng)的方向性；③反應(yīng)進(jìn)行的程度,例如,,FE2O33CO2FE3CO2AL是否可以同樣方法煉制TI的氯化TIO2SCL2GTICL4GO2G2C石墨O2G2COG,TIO2S2C2CL2GTICL4G2COG,一、體系人為劃分出來的研究對象1．敞開體系；2．封閉體系；3．孤立體系。二、環(huán)境在體系周圍和體系密切相關(guān)的就是環(huán)境,52熱力學(xué)基本概念,,三、物質(zhì)的量當(dāng)物質(zhì)的微粒數(shù)或其特定組合數(shù)與0012KG碳12的原子數(shù)相等時，其“物質(zhì)的量”為1MOL四、氣體理想氣體狀態(tài)方程PVNRT道爾頓分壓定律PP1P2P3P4PI,,,五、熱和功,1熱體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱；表示為Q。規(guī)定體系從環(huán)境吸熱時，Q為正值；體系向環(huán)境放熱時，Q為負(fù)值。2功除了熱之外，其它被傳遞的能量叫做功表示為W。規(guī)定環(huán)境對體系做功時，W為正值；體系對環(huán)境做功時，W為負(fù)值。,,1狀態(tài)表征體系性質(zhì)的物理量所確定的體系存在形式。由P、V、T、N等物理量所確定下來的體系存在的形式稱為體系的狀態(tài)2狀態(tài)函數(shù)確定體系狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)3狀態(tài)函數(shù)的特點狀態(tài)函數(shù)只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的過程無關(guān)P、V、T、N,六、狀態(tài)及狀態(tài)函數(shù),,,P33039KPAT3473KV30845M3,,P11013KPAT1373KV12M3,,,P12026KPAT1373KV11M3,,,,,,（I）加壓,（II）加壓、升溫,減壓、降溫,始態(tài),終態(tài),圖31理想氣體兩種不同變化過程,,,反應(yīng)物與生成物都是氣體時，各物質(zhì)的分壓為1013?105PA反應(yīng)物與生成物都是液體時，各物質(zhì)的濃度為10MOLKG1固體和液體純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)對溫度沒有規(guī)定，不同溫度下有不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài),七、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài),53化學(xué)熱力學(xué)的四個重要狀態(tài)函數(shù),一、熱力學(xué)能內(nèi)能1熱力學(xué)能體系內(nèi)部一切能量的總和稱為體系的熱力學(xué)能U。包括分子運動的動能，分子間的位能以及分子、原子內(nèi)部所蘊藏的能量。,,問題U是否為狀態(tài)函數(shù)ΔU呢,＊U①絕對值無法確定；②體系狀態(tài)發(fā)生改變時，體系和環(huán)境有能量交換，有熱和功的傳遞，因此可確定體系熱力學(xué)能的變化值。,△U體系熱力學(xué)能改變量,●具有加和性，與物質(zhì)的量成正比。●體系與環(huán)境之間能量交換的方式●熱和功的符號規(guī)定,,2熱力學(xué)第一定律Q、W狀態(tài)（I）狀態(tài)（II）U1U2U2U1QW,熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)表達(dá)式ΔUU2–U1QW,●熱力學(xué)第一定律能量可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變,例1某封閉體系在某一過程中從環(huán)境中吸收了50KJ的熱量，對環(huán)境做了30KJ的功，則體系在過程中熱力學(xué)能變?yōu)?體系熱力學(xué)能凈增為20KJ；問題ΔU環(huán)境,ΔU體系（50KJ）（30KJ）20KJ,,二、焓H與焓變△H,1反應(yīng)熱Q化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)）在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)生成物的溫度與反應(yīng)物的溫度相同，等壓條件下反應(yīng)過程中體系只做體積功而不做其它有用功時，化學(xué)反應(yīng)中吸收或放出的熱量稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。,等壓熱效應(yīng)QPQV、等容熱效應(yīng)QV,2焓（H）由熱力學(xué)第一定律ΔUQW體系對外作功WPΔVP（V2–V1）ΔUQPWQP–P（V2–V1）U2–U1QP–P（V2–V1）QP（U2PV2）（U1PV1）,令H＝U＋PVH新的函數(shù)焓則QPH2–H1?H（?H稱為焓變）,問題1H是狀態(tài)函數(shù)還是非狀態(tài)函數(shù)?H呢,焓●定義H＝U＋PV,焓H是狀態(tài)函數(shù)，等壓反應(yīng)熱就是體系的焓變,●ΔHΔUPΔV●ΔHQP●QVΔU,3H、ΔH的物理意義,5等容反應(yīng)熱（ΔV0）則W0；這個過程放出的熱量為QV根據(jù)熱力學(xué)第一定律QVΔU,說明在等容過程中，體系吸收的熱量QV全部用來增加體系的熱力學(xué)能。,4等壓反應(yīng)熱,ΔHQP,問題2QP與QV之間的關(guān)系,6QP與QV之間的關(guān)系●QP?HQV?UP?V?H?UP?V?U?NRTQPQV?NRT●對于有氣體參加的反應(yīng)，?V≠0,QP≠Q(mào)V●對液態(tài)和固態(tài)反應(yīng)，QP≈QV,?H≈?U●ΔH吸熱反應(yīng)；ΔH放熱反應(yīng),注意適用條件封閉體系，等溫等壓條件，不做有用功。,測試題4分27?C時,將100GZN溶于過量稀硫酸中,反應(yīng)若分別在開口燒杯和密封容器中進(jìn)行,那種情況放熱較多多出多少,解答在開口燒杯進(jìn)行時熱效應(yīng)為QP,在密封容器中進(jìn)行時熱效應(yīng)為QV,后者因不做膨脹功故放熱較多,多出的部分為?NRT100/654?8314?3003814J,例1用彈式量熱計測得298K時，燃燒1MOL正庚烷的恒容反應(yīng)熱為480712KJ?MOL1,求其QP值。解C7H16L11O2G?7CO2G8H2OL?N7114QPQV?NRT4807124?8314?298/1000481703KJ?MOL1,R8314J?K1?MOL18314PA?M3?K1?MOL18314KPA?DM3?K1?MOL1,例2在1013KPA條件下，373K時，反應(yīng)2H2GO2G2H2OG的等壓反應(yīng)熱是4837KJMOL–1，求生成1MOLH2O（G）反應(yīng)時的等壓反應(yīng)熱QP及恒容反應(yīng)熱QV。解①由于H2G1/2O2GH2OG∵反應(yīng)在等壓條件下進(jìn)行，∴QPΔH1/248372419KJMOL–1,②求QVH2G1/2O2GH2OG反應(yīng)前后物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)ΣΥBΔN05，∴PΔVΣΥBRT05?8314?373155KJMOL–1∵QPQV?NRT∴QVQP–?NRT2419–15524035KJMOL–1,●不同計量系數(shù)的同一反應(yīng)，其摩爾反應(yīng)熱不同H2（G）1/2O2（G）H2O（G）?RHM?2982418KJ?MOL12H2（G）O2（G）2H2O（G）,?RHM?2984836KJ?MOL1,●正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等，符號相反2H2（G）O2（G）2H2O（G）?RHM?2984836KJ?MOL12H2O（G）2H2（G）O2（G）,?RHM?2984836KJ?MOL1,三、自由能與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,,1876年美國科學(xué)家GIBBS證明在等溫等壓下，如果一個反應(yīng)能被用來作功，則該反應(yīng)是自發(fā)的，反之為非自發(fā),1、自由能函數(shù)的定義例CH4G2O2GCO2G2H2OLZNCU2ZN2CU2H2OL?2H2G?O2?G熱力學(xué)第一定律?UQW等溫可逆條件下?UQRWMAXQR可逆過程吸收或放出的熱量；WMAX最大功；,WMAXP?VW?MAX,QRT?S??UT?SP?VW?MAX,?UP?VT?SW?MAX,?HT?SW?MAX,?HT?SW?MAX令G?HTS,則?GW?MAX,G定義的新函數(shù)，自由能函數(shù)，F(xiàn)REEENERGY,意義①當(dāng)?G0時，W?MAX0,表明過程非自發(fā)，要使過程進(jìn)行，必須由環(huán)境對體系做功。問題G是否為狀態(tài)函數(shù),③自由能是狀態(tài)函數(shù),,3、吉布斯赫姆霍茲方程GIBBS–HELMNOLTZEQUATION?G?H?T?S?G?T?H??T?S?應(yīng)用條件,?計算等溫等壓條件下，任何過程的自由能變?G?熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，等溫過程的自由能變的計算?G?T,2、范特霍夫等溫方程,?RGM（T）?RGM?（T）RTLNJ,四、反應(yīng)的自發(fā)性，熵,熱力學(xué)第二、三定律,1、過程的自發(fā)性●自發(fā)過程不憑借外力就能發(fā)生的過程稱為自發(fā)過程●自發(fā)反應(yīng)不憑借外力就能發(fā)生的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)●19世紀(jì)，用焓變?H判斷反應(yīng)發(fā)生的方向●凡體系能量升高的過程都是不能自發(fā)進(jìn)行的,●例NASH2OL?NAOHAQ1/2H2G?RH?M184KJ?MOL1CH4G2O2?CO2G2H2OG?RH?M802KJ?MOL1COG?CS1/2O2?RH?M111KJ?MOL1,矛盾，NH4CL固體溶解于水，吸熱、自發(fā)?CACO3SCAOSCO2G,2、熵與熵變（1）熵體系混亂度或無序度的量度。S表示（2）熱力學(xué)第三定律對于純物質(zhì)的晶體，在熱力學(xué)零度時，熵為零。（3）標(biāo)準(zhǔn)熵1MOL物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所計算出的標(biāo)準(zhǔn)熵值，用ST?表示，單位JMOL1K－1,（4）熵的規(guī)律①同一物質(zhì)，氣態(tài)熵大于液態(tài)熵，液態(tài)熵大于固態(tài)熵；ST?GST?LST?S例H2OS?298H2OGS?298H2OL1887JMOL1K16996JMOL1K1②相同原子組成的分子中，分子中原子數(shù)目越多，熵值越大；S?O2G0,為正值。查表NH4CLSNH4CL?AQS?/J?K1?MOL19461134552∴?RS?M1134552?946740J?K1?MOL1,,規(guī)律①反應(yīng)過程中氣體計量系數(shù)增加的反應(yīng)，反應(yīng)?S?0；②反應(yīng)過程中氣體計量系數(shù)減少的反應(yīng)，反應(yīng)的?S?0；反應(yīng)中物質(zhì)計量系數(shù)減少的反應(yīng)，反應(yīng)的?S?SI?SSIISI0?S0，過程自發(fā)進(jìn)行；?S0時,可能在高溫時自發(fā)進(jìn)行※體系的熵變是過程變化的推動力之一,①反應(yīng)2H2O2L?2H2OLO2G?RH?M?1965KJ?MOL10H2O2L分解的反應(yīng)在任何溫度下都是自發(fā)的，因為它受到?H?及?S?兩因素的推動②反應(yīng)COGC1/2O2G?RH?M110KJ?MOL10吸熱?RS?M?18972J?MOL1COG不管在任何溫度下都不會自發(fā)地生成C和O2，這一反應(yīng)無任何推動力,③反應(yīng)CACO3SCAOSCO2G?RH?M177KJ?MOL10?RS?M16469J?MOL10在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，逆反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，高溫時，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,④反應(yīng)HCLGNH3GNH4CLS?RH?M?17689KJ?MOL10，高溫下，反應(yīng)可能自發(fā)進(jìn)行，,54化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用,,一、蓋斯定律及其應(yīng)用1蓋斯定律1840GHHESS瑞士科學(xué)家）化學(xué)反應(yīng)分成二步或分幾步完成，總反應(yīng)的?RHM?等于各分步反應(yīng)的和?RHM?3＝?RHM?1＋?RHM?2＋?RHM?3,已知2CUS＋O2G?2CUOS12CUS＋?O2G?CU2OS22CU2OS?O2G?2CUOS3?RHM?1314KJMOL1?RHM?2169KJMOL1?RHM?3145KJMOL1,123?RHM?1?RHM?2?RHM?3,例如求C石墨＋1/2O2G?COG的熱效應(yīng),已知C石墨＋O2G?CO2G1COG＋1/2O2G?CO2G2?RHM?13935KJMOL1?RHM?22830KJMOL1,12得C石墨＋1/2O2G?COG3?RHM?3＝?RHM?1－?RHM?2,2．應(yīng)用條件注意①某化學(xué)反應(yīng)是在等壓（或等容）下一步完成的，在分步完成時，各分步也要在等壓（或等容）下進(jìn)行；②要消去某同一物質(zhì)時，不僅要求物質(zhì)的種類相同，其物質(zhì)的聚集狀態(tài)也相同。,蓋斯定律?RHM?＝?RHM?1＋?RHM?2,3計算化學(xué)反應(yīng)的焓變,?FHM?,C?FHM?,O20,?RHM?1＝?FHM?,CO2G?RHM?2＝?FHM?,COG,反應(yīng)COG＋1/2O2G?CO2G的焓變?RHM?為?RHM?＝?FHM?,CO2G?FHM?,COG,C石墨＋O2G?CO2G?RHM?1C石墨＋1/2O2G?COG?RHM?2,H2G1/2O2G?H2OL，可以兩種不同途徑進(jìn)行?RH?H2G1/2O2G??H2OL?RH?2858KJ?MOL1?H1???H2???H4???H3?2HGOG??H2OG顯然，?RH??H1??H2??H3??H4?2858KJ?MOL1,例34已知SNSCL2GSNCL2S?RH?M?3498KJ?MOL1SNCL2SCL2GSNCL4L?RH?M?1954KJ?MOL1求SNS2CL2GSNCL4L的反應(yīng)熱?RH?M,解SNSCL2GSNCL2S?RH?11SNCL2SCL2GSNCL4L?RH?2212得SNS2CL2GSNCL4L?RH?M,∴?RH?M?RH?1?RH?2?3498?1954?5452KJ?MOL1,例35已知C石墨1/2O2GCOG的反應(yīng)熱?RH?M難以用實驗測定，試?yán)肅石墨及COG的燃燒熱求該反應(yīng)的反應(yīng)熱。解燃燒熱指1MOL物質(zhì)在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下完全燃燒,C生成CO2G，H生成H2OL，N生成NO2GS生成SO2G，CL生成HCLG,所產(chǎn)生的熱效應(yīng),∴C石墨O2GCO2G?RH?M?3935KJ?MOL11COG1/2O2GCO2G?RH?M?2830KJ?MOL12?2得C石墨1/2O2GCOG?RH?M∴?RH?M?3935??2830?1105KJ?MOL1,例36已知甲醇和甲醛的燃燒熱分別為?72664KJ?MOL1及?56358KJ?MOL1，求反應(yīng)CH3OHL1/2O2G→HCHOGH2OL的反應(yīng)熱。,解CH3OHL1/2O2G→HCHOGH2OL,HCHOGO2GCO2GH2OL??RH?1?56358KJ?MOL1CH3OHL3/2O2GCO2G2H2OL??RH?2?72664KJ?MOL1,??得CH3OHL1/2O2GHCHOGH2OL?RH?M?72664??56358?16306KJ?MOL1,例37試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)計算乙炔的燃燒熱解乙炔燃燒反應(yīng)C2H2G5/2O2G2CO2GH2OL?FH?M/KJ?MOL12268?3935?2853?RH?M2??3935?2853?2268?12997KJ?MOL1,,例、求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱?RHM?解2NA2O2S2H2OL?4NAOHSO2G?RHM?/KJMOL1513228583426730,4利用標(biāo)準(zhǔn)焓計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱,?RHM?＝??FHM?,生成物??FHM?,反應(yīng)物＝4???FHM?,NAOHS2???FHM?,2NA2O2S2???FHM?,H2OL4?426732?51322?285831089KJMOL1,例2、已知反應(yīng)HCLG?H2O?H?AQCL?AQ的?RHM?＝747KJMOL1?FHM?HCL,G925KJMOL1,求?FHM?,CLAQ?FH?H，?，AQ000?RH?M?7470?FH?MCL?,?AQ?FHM?HCL,G∴?FH?MCL?，?AQ?1672KJ?MOL1,5幾種熱效應(yīng)①熔解熱將定量溶質(zhì)溶于定量溶劑時的熱效應(yīng)與溫度、壓力、溶劑種類及溶液濃度有關(guān)②無限稀釋溶液指當(dāng)向溶液加入溶劑時，不再產(chǎn)生熱效應(yīng)時的溶液，?表示,NAS1/2CL2GNAAQCLAQ?RH?M4072KJ?MOL1,③離子生成熱熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1MOL溶于足夠大量水，形成相應(yīng)的離子的無限稀釋溶液時產(chǎn)生的熱效應(yīng)。相對值以H?，AQ的生成熱為零,例3、已知反應(yīng)AGAQCLAG?AGCLS的?RHM?＝653KJMOL1,?FHM?,AGAQ1054KJMOL1,?FHM?,CLAQ1673KJMOL1,求?FHM?,AGCLSAGS1/2CL2AGCLS,解設(shè)計AG1/2CL2AGCLS反應(yīng)熱力學(xué)循環(huán)AGS1/2CL2AGCLS?RH?AGAQCL?AQ?FH?AG，?AQ1054KJ?MOL1?FH?CL?，?，AQ?1673KJ?MOL1,,,,AGCLS的生成熱為?FH?M?FH?AG,?AQ?FH?MCL?,?AQ?RH?1054?1673?653?1272KJ?MOL1,6．鍵焓,298K及105PA下，氣態(tài)分子斷開1MOL化學(xué)鍵的焓變。用BE表示。鍵焓大小表示了化合物中原子間結(jié)合力的強弱,H2OG→HGOHG?RH?502KJ?MOL1HOG→HGOG?RH?426KJ?MOL1,由鍵能估算反應(yīng)熱?RHM?＝?反應(yīng)物鍵能－?生成物鍵能,例39已知反應(yīng)H2GF2G2HFG的?FH?HF，G?2686KJ?MOL1，試求HF鍵焓。解設(shè)計熱力學(xué)循環(huán)?RH?MH2GF2G2HFG?H?1BE反?H?2BE生2HG2FG?RH?MBE反?BE生?RH?M2?FH?HF,G??FH?MH2，G??FH?MF2,G?2686?2?5372KJ?MOL1?RH?M?H?1??H?2?2?5372436155??H?2?2?H?21/2（4361555372）5641KJ?MOL1即，HF鍵的鍵焓為641KJ?MOL1。,,,小結(jié)焓變的計算公式,反應(yīng)MANB?XCYD,?RHM?＝??FHM?,生成物??FHM?,反應(yīng)物＝X?FHM?,CY?FHM?,DM?FHM?,AN?FHM?,B,1．標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（1）、定義在確定溫度下，在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1MOL純物質(zhì)時的等壓熱效應(yīng)?FHM?表示，簡稱該溫度下的生成焓,二、生成焓與生成自由能及其應(yīng)用,例如H2G，105PA1/2O2G，105PAH2OL?RHM?2982858KJ?MOL1?FHM?298）2858KJ?MOL1,問題H2G，105PA1/2BR2G，105PAHBRG,?FHM?298）是不是HBRG的生成焓,HBRG的?FHM?298）應(yīng)該是什么,H2G，105PA1/2BR2L，105PAHBRG,（2）反應(yīng)的焓變MANBXCYD?RHM???FHM生成物??FHM反應(yīng)物,?RHM?X?FHMCY?FHMDM?FHMAN?FHMB,（3）．關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)生成焓①同一物質(zhì)不同聚集態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)值不同?FHM?（H2O，G）2418KJ?MOL1?FHM?（H2O，L）2858KJ?MOL1②只有最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱才是零；?FHM?（C，石墨）0KJ?MOL1?FHM?（C，金剛石）19KJ?MOL1③附錄中數(shù)據(jù)是在29815K下的數(shù)據(jù)。④同一物質(zhì)在不同溫度下有不同的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱；,

簡介：中國水能開發(fā)中的巖石力學(xué),,王思敬中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部WANGSIJINGTSINGHUAEDUCN,地球－藍(lán)色水球,,,A水能資源及其開發(fā)B巖石力學(xué)問題及其發(fā)展C進(jìn)展與展望,中國的水能資源及其開發(fā),,中國的水能資源,中國以其水能資源得天獨厚而居世界首位理論蘊藏量為79億KW可開發(fā)裝機容量達(dá)379億KW年發(fā)電量10676億KWH,中國為什么要進(jìn)行水電開發(fā),進(jìn)行水電開發(fā)不僅僅是因為中國具有豐富的水能資源，還在于合理的能源結(jié)構(gòu)的需要有效的環(huán)境保護(hù),能源消耗的結(jié)構(gòu),年200020102020煤炭679652630586566石油236209222218228水電5276698675天然氣2248717197核能03612112925新能源02905041211,能源消耗的結(jié)構(gòu),發(fā)電所需能源的結(jié)構(gòu),年200020102020煤炭72567604水電243267281天然氣23352核能06242新能源07122,發(fā)電所需能源的結(jié)構(gòu),中國優(yōu)先發(fā)展的能源,優(yōu)先發(fā)展水電是長期以來我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略方針,目前，水電的總裝機容量近10億KW，占可開發(fā)容量的26，尚有很大的發(fā)展空間。,未來1520年的目標(biāo),今后1520年間大量開發(fā)水電，實施“西電東送”計劃，是保證國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的重要舉措之一。,未來1520年的目標(biāo),專家估計到2020年，水電總裝機應(yīng)可達(dá)到27億KW,水能開發(fā)率為65,TOTALINSTALLEDGENERATINGCAPACITYBYYEARS,,總裝機發(fā)電容量/年,1億KW裝機容量,19700071980023199003820000672010165175202024627預(yù)測數(shù)據(jù),水電裝機容量（1億KW）,SCHEMATICMAPOFHYDROPOWERSTATIONSOF1GWANDABOVEINOPERATIONORUNDERCONSTRUCTION,,100KW以上的在運行或在建的水電站分布圖,HYDROPOWERTRANSMISSIONTOEAST,,水電東輸線路,中國地勢西高東低，西南青藏高原有世界屋脊之稱。大江大河多發(fā)源于此，其中上游水能資源極為豐富。大江大河集中分布在西部各省，尤其是云貴川,不良的地質(zhì)條件,在這些地區(qū)與能源優(yōu)勢相伴生的是地形崎嶇，高山深谷。地質(zhì)復(fù)雜，構(gòu)造活動性強，巖石破碎，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。工程地質(zhì)條件不良，是制約水電工程安全和造價經(jīng)濟(jì)的重要因素因此，巖石力學(xué)工程地質(zhì)水文地質(zhì)學(xué)受到極大的關(guān)注,LANDMORPHOLOGYOFCHINA,中國地形圖,GEODYNAMICSYSTEM,,,,,,,水電開發(fā),中國水電開發(fā)的三個階段19501970年發(fā)展緩慢19801990年發(fā)展快速2000年高水平－大規(guī)模、飛速發(fā)展,1950S1970S,5060年代，以中小型水電站為主，裝機在100萬KW以下，最大壩高約100M左右。作為混凝土壩多為重力壩、輕型重力壩、支墩壩、連拱壩和重力拱壩等。這些壩一般具有防洪、供水、發(fā)電等多種功能。,XINANJIANGDAM,XINANJIANGDAM,FUZILINGDAM,,FUZILINGDAM,SANMENXIADAM,,SANMENXIADAM,1980S1990S,70年代到90年代，我國水電建設(shè)發(fā)展很快，上升了一個臺階。興建了一批高于100M，達(dá)到250M的高壩采用了大型地下廠房，以及面板堆石壩和碾壓混凝土壩技術(shù),80年代到90年代,單水電站裝機容量達(dá)200300萬KW葛洲壩（230萬KW）、二灘240M高拱壩（裝機330萬KW）的興建，以及三峽的動工等標(biāo)志了我國水電建設(shè)的新階段。,80年代到90年代,90年代還建設(shè)了我國第一批大型地下廠房，如二灘水電站，以及抽水蓄能電站如廣東流溪河的廣州抽水蓄能電站240萬KW、北京十三陵抽水蓄能電站等。,GEZHOUBADAM,GEZHOUBADAM,ERTANDAM,ERTANDAM,,2000年－2020年,進(jìn)入21世紀(jì)以來，出現(xiàn)能源短缺，對水電能源的需求更是猛增。,2000年－2020年,除三峽建設(shè)外，又安排了龍灘（500萬KW，小灣（420萬KW）等一批水電站開工。其中龍灘為已建和在建的世界最高的碾壓混凝土重力壩（240米）。小灣為在建設(shè)中的世界最高的雙曲拱壩（290米）。水布埡為世界最高的面板堆石壩（240M）。,新的挑戰(zhàn),三個世界高壩金沙江溪洛渡瀾滄江小灣雅礱江錦屏正在同時建設(shè),研究和進(jìn)展,,,在20世紀(jì)中50多年的水電建設(shè)中，遇到很多的地質(zhì)問題。通過工程建設(shè)的實踐不僅解決了工程問題，而且在理論和方法上也取得了很大的成績。水文工程地質(zhì)和巖石力學(xué)工作顯得越來越受到重視，并得到不斷發(fā)展。,重大工程問題,壩基處理下游沖刷拱壩設(shè)計壩肩穩(wěn)定性地下開挖支護(hù)表層深開挖加固,高切坡穩(wěn)定性水庫誘發(fā)地震水庫誘發(fā)滑坡巖石蝕變高地下水壓力大壩－基礎(chǔ)相互作用,壩基,大壩是水電樞紐的核心工程，它的安全是工程的最主要問題。葛洲壩工程為壩基軟弱泥化夾層的研究，是中國對軟弱夾層研究的范例。是重力壩壩基抗滑穩(wěn)定性研究的重要突破。,,,GEZHOUBAINOPERATION,葛洲壩,,,,,,,,,,,下游沖刷,大壩下游溢洪沖刷的作用影響到大壩的抗滑穩(wěn)定性黃壇口60年代、鹽鍋峽70年代和雙牌80年代電站造成了教訓(xùn)雙牌電站在67年汛期溢流條件下壩下游形成2025米深的沖刷坑，只得采取加固處理施工過程中，加固處理尤其困難。,YANGUOXIADAM,YANGUOXIADAM,雙牌大壩,拱壩,二灘拱壩是中國第一個建成的240米以上的拱壩。高拱壩的設(shè)計和建設(shè)通常對地質(zhì)和巖石力學(xué)條件有很高的要求。二灘拱壩的設(shè)計和建設(shè)提供了一系列的工程經(jīng)驗。,,在它的建基的研究中提出利用弱風(fēng)化正長巖下部，而不是采用新鮮的未風(fēng)化巖體。否則如果采用新鮮的未風(fēng)化巖體，則開挖過深。,拱壩,這種巖石分類在高拱壩基巖體力學(xué)參數(shù)的確定和壩基處理中的應(yīng)用是領(lǐng)先的。巖石分類方法的建立是基于對壩址巖石結(jié)構(gòu)的研究和現(xiàn)場試驗的。,拱壩,在巖體結(jié)構(gòu)研究方面提供了”斷續(xù)結(jié)構(gòu)”和連通率概念。為論證拱壩壩肩三維穩(wěn)定性提供了依據(jù)。,ERTANUNDERCONSTRUCTION,ERTANUNDERCONSTRUCTION,壩肩拱壩壩肩抗力體是大壩穩(wěn)定性的關(guān)鍵部位，對斷層要做認(rèn)真的處理。龍羊峽水電站左壩肩受斷層的切割，采取了硐挖、回填和設(shè)置混凝土鍵等處理措施。,LONGYANGXIADAM,LONGYANGXIADAM,LONGYANGXIALEFTABUTMENT,,龍羊峽左壩肩,地下開挖,大型地下工程，大跨度的導(dǎo)流洞、大跨度地下廠房及復(fù)雜的地下引水發(fā)電系統(tǒng)對巖石力學(xué)研究提出了重大的挑戰(zhàn)。在深部尋找較完整巖體，合理布置地下工程系統(tǒng)，要求進(jìn)行詳盡的勘測工作。,地下開挖,小浪底工程由于發(fā)育互層狀砂巖與泥巖，加以斷層切割，施工中多次發(fā)生塌方，引起施工的困難。后來，加強了監(jiān)控，及時支護(hù)，工程得以順利完工。,地應(yīng)力地應(yīng)力是制約地下工程穩(wěn)定性的重要因素在二灘水電站的勘探鉆孔中發(fā)現(xiàn)大量餅狀巖芯，表明地應(yīng)力甚高，是國內(nèi)各工程中少見的。,ERTANROCKDISCING,,ERTANROCKDISCING,二灘工程,地應(yīng)力測量結(jié)果表明，高達(dá)40MPA，并在河谷底下應(yīng)力集中，而在岸坡山里應(yīng)力卻比較平緩，約2030MPA。地下工程布置在應(yīng)力平緩區(qū)，施工比較順利。,ERTANGEOSTRESS,,ERTANGEOSTRESSKG/CM2,,,,,,,,,ERTANUNDERGROUNDPOWERHOUSE,ERTANUNDERGROUNDPOWERHOUSE,高切邊坡穩(wěn)定性高陡邊坡穩(wěn)定性是高山峽谷區(qū)建設(shè)大型水電工程難度最高的問題。在施工中發(fā)生滑動，造成重大事故的有漫灣、黃龍?zhí)兜人娬?，而發(fā)生局部邊坡失穩(wěn)的則更常見。,MANWANDAM,漫灣,漫灣巖體滑坡,MANWANLANDSLIDESITE,,漫灣滑坡地址,表層深開挖,三峽工程永久船閘高邊坡的設(shè)計、施工是很成功的。邊坡最高達(dá)170M,其下部為5060M高的直立坡。,三峽船閘開挖,從開挖到峻工歷時5年，最大位移僅56CM,峻工后半年內(nèi)變形即趨于收斂。,三峽船閘開挖,三峽船閘邊坡施工中爆破及施工程序掌握很嚴(yán)格。變形系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)完備。采用和發(fā)展了多種數(shù)值模型，包括粘彈塑性，斷裂蠕變損傷等，進(jìn)行分析評價。,三峽船閘開挖,采用了錨桿，預(yù)應(yīng)力錨索加固。采用了平洞和鉆孔組合的排水防滲措施。,ABIRD’SEYEVIEWOFTHETHREEGORGESPROJECT,TGPLAYOUT,,TGPLAYOUT,TGPROCKCORE,,TGPROCKCORE,TGPSHIPLOCK,,TGPSHIPLOCK,TGPSHIPLOCKSECTION,,三峽船閘剖面,構(gòu)造地震,地殼構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動性問題在中國西部是一個帶普遍性的問題。,,,,,,,,構(gòu)造地震,在二灘水電站等構(gòu)造活動地區(qū)選擇“相對穩(wěn)定地塊”成為工程地質(zhì)學(xué)的重要理論問題。,誘發(fā)地震,新豐江水庫誘發(fā)地震震級達(dá)M62,大壩產(chǎn)生長50M的縱向裂縫。根據(jù)微震觀測資料，早就提出了大壩加固方案，而主震是在第一期加固工程發(fā)生后才發(fā)生的，因而避免了大壩潰決災(zāi)害。,新豐江大壩誘發(fā)地震,水庫滑坡,水庫滑坡是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害。第一例發(fā)生在資水柘溪大壩施工期間，稱塘巖光滑坡。,柘溪大壩－水庫滑坡,三峽水庫滑坡,三峽工程中有2000多處滑坡，對有些穩(wěn)定性差的大型滑坡體進(jìn)行了治理。治理方案中主要為抗滑樁及預(yù)應(yīng)力錨索組合和排水措施。,三峽水庫滑坡,三峽水庫漲水到135M高程的滑坡處理中已花費40億RMB。治理下期蓄水到175M，可能尚需50100億RMB。還有一些新的滑坡可能會發(fā)生，如千將坪。,千將坪滑坡,位于湖北秭歸青干河－三峽水庫時間2003712類型砂巖、頁巖發(fā)生巖石滑動SIZE2400萬方–本地區(qū)100年來最大降雨1627MM621711蓄水到135M水位深度23損失6000萬RMB,千將坪滑坡,千將坪滑坡,千將坪滑坡,巖石蝕變,有些工程的設(shè)計施工難題是因巖體斷裂發(fā)育，而另一些則因巖石蝕變而造成困難。如廣州抽水蓄能電站是花崗巖，其蝕變帶長石等礦物蝕變后成為蒙脫石，形成潛在崩解的膨脹巖石。,GUANGZHOUPUMPINGSTORAGESTATION,,GUANGZHOUPUMPINGSTORAGESTATION,GUANGZHOUPSSCROSSSECTION,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,GUANGZHOUPSSALTEREDGRANITE,高地下水壓力,有些工程涉及特殊水文地質(zhì)問題。例如湖南江埡水電站，大壩壩基下4050M深部為自流井承壓水層。,高地下水壓力,水庫蓄水后，壩基連同其上下游巖體一起上抬達(dá)10MM，引起對工程安全的疑慮。通過監(jiān)測和數(shù)值分析證明，這種變形水有限的，而且逐漸趨于收斂。最近有座大壩巖基抬升達(dá)17MM。,,,,JIANGYADAM,大壩－地基相互作用,壩－庫－巖體一個系統(tǒng)中的三個組成部分相互作用可能導(dǎo)致不可預(yù)料的變形，通過某一種作用無法預(yù)測。耦合過程導(dǎo)致了問題的發(fā)生。梅山大壩的變形就是一個例子。,梅山大壩,壩－基相互作用,梅山大壩是安徽的一個連拱壩。1963年，水庫完全蓄水后，左壩肩發(fā)生突然位移。采取緊急措施，通過泄水降低水庫水位。付出很大的經(jīng)濟(jì)代價對大壩和巖石進(jìn)行了加固。,壩－基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩基相互作用,壩－基相互作用,發(fā)展與展望,發(fā)展,通過大量大型水電站的建設(shè)，工程地質(zhì)學(xué)與巖石力學(xué)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步,發(fā)展,地球物理學(xué)三維CT技術(shù)斷裂構(gòu)造與地應(yīng)力的地質(zhì)力學(xué)分析巖體的描述與分級巖體的現(xiàn)場壓剪、拉剪與流變試驗CT監(jiān)控下的巖石力學(xué)測試方法巖體位移監(jiān)測與反分析巖體數(shù)值模擬和地質(zhì)力學(xué)模型試驗巖體預(yù)應(yīng)力錨固信息反饋施工原理等,新的挑戰(zhàn),在未來的15至20年內(nèi)，我國的水電開發(fā)將向具有更加復(fù)雜地質(zhì)條件的地區(qū)進(jìn)展,新的挑戰(zhàn),我國西南橫斷山脈和三江地區(qū)（金沙江、瀾滄江、怒江）發(fā)生的活動斷裂和地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，反映了地球內(nèi)動力和外動力的耦合作用。這些地區(qū)的工程地質(zhì)條件復(fù)雜，自然環(huán)境脆弱，需要認(rèn)真地進(jìn)行前期科研工作。,,金沙江上水電站一覽,溪洛渡壩址,,溪洛渡大壩草圖,小灣水電站,三大高拱壩,三大高拱壩基礎(chǔ)巖石,變形分析結(jié)果,應(yīng)力分析結(jié)果,重大巖石力學(xué)問題,高地應(yīng)力30～40MPA高陡邊坡500～1000M深埋卸荷裂隙300M錦屏深部承壓水層溪洛渡蝕變巖石三小灣平緩軟弱夾層溪洛渡不穩(wěn)定邊坡小灣、錦屏,新的挑戰(zhàn),例如，小灣電站大壩所在峽谷中天然邊坡高達(dá)10001200M，修建大壩高300M，壩頂上方開挖加固的邊坡高達(dá)400M，而頂上尚有天然邊坡高300400M,新的挑戰(zhàn),在雅礱江錦屏水電站、金沙江向家壩水電站等多處發(fā)現(xiàn)極深的卸荷松弛帶，壩肩向山體巖石300M處發(fā)現(xiàn)裂隙張開的現(xiàn)象，影響到高拱壩300M的變形和穩(wěn)定性。,錦屏壩址平面圖,,,300M,錦屏壩址平面圖,,,,300M,,小灣左岸邊坡,,,,,小灣水電站地質(zhì)平面圖,小灣水電站,小灣水電站,小灣水電站,展望,在更為復(fù)雜及不良地質(zhì)條件下進(jìn)行更大規(guī)模建設(shè)時期，工程地質(zhì)和巖石力學(xué)遇到新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇,展望巖土技術(shù),三維數(shù)字虛擬現(xiàn)實與可視化技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)程實時自動監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用地球空間技術(shù)的應(yīng)用,展望地質(zhì)系統(tǒng)理論,多學(xué)科交叉融合，發(fā)展非線性系統(tǒng)動力學(xué)理論發(fā)展人工智能方法和綜合集成原理采用多過程、多尺度耦合分析方法,地質(zhì)過程耦合分析,過程,多物理過程,多物理耦合過程,地質(zhì)過程耦合分析,,地質(zhì)過程耦合分析,地質(zhì)過程耦合分析,地質(zhì)過程耦合分析,地質(zhì)過程耦合分析,地質(zhì)過程方法總結(jié),在地質(zhì)工程領(lǐng)域，多場耦合過程普遍存在耦合分析反映了多學(xué)科交叉以及系統(tǒng)的綜合耦合試驗應(yīng)得到進(jìn)一步研究,展望希望,我們處于新一輪大規(guī)模水電建設(shè)和發(fā)展時期我國工程地質(zhì)和巖石力學(xué)研究將會提升到一個新的水平祝愿年輕一代取得劃時代的成就,謝謝,

簡介：第二章金屬的力學(xué)性能,所謂金屬的力學(xué)性能，即金屬在受到外力作用時的“表現(xiàn)”。本章介紹一些所謂金屬的性能參數(shù)。本章主要是一些基本概念和定義，要求概念清楚，并加以記憶。主要內(nèi)容第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力第二節(jié)材料的力學(xué)性能,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,一、變形與內(nèi)力的概念彈性變形與塑性變形（區(qū)別與聯(lián)系）可完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形。不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。內(nèi)力金屬在發(fā)生彈性變形時，其內(nèi)部各質(zhì)點間的相對位置要發(fā)生改變，伴隨著此改變，原子間相互作用力必發(fā)生改變。這種由于構(gòu)件受力后發(fā)生變形，原子間相互作用力發(fā)生的變化稱為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。內(nèi)力與外力的關(guān)系內(nèi)力由外力所引起，并伴隨著彈性變形而產(chǎn)生的。內(nèi)力的作用是力圖使各質(zhì)點恢復(fù)其原來位置，抵抗外力對構(gòu)件的破壞。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,,桿件基本變形,,拉伸與壓縮扭轉(zhuǎn)彎曲,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,二、變形的度量長度為L、直徑為D的圓截面直桿，受到拉力P作用后，桿的長度增至L1，直徑減至D1。由此給出如下度量變形的量1桿的絕對伸長量ΔLΔLL1–L只反映桿的總變形量，不能說明桿的變形程度。2相對伸長值、線應(yīng)變Ε當(dāng)桿是均勻變形時，用單位長度桿的伸長（或縮短）值來度量桿的線變形程度。即ΕΔL/L,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,當(dāng)桿沿軸線方向變形不均勻，要逐段研究每一小段的相對伸長值Ε。為此，從桿上某點A處取一很小正六面體（P29圖22），正六面體沿軸線方向原來長度為ΔX，變形后長度增加了ΔΔX，由于軸線方向為非均勻變形，所以是相對伸長值。如果ΔX趨于零，這時稱為某點A處的線應(yīng)變。由此，線應(yīng)變應(yīng)理解為對點而言；均勻拉伸變形時，各點線應(yīng)變相同；非均勻變形時，各點線應(yīng)變不同。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,三、直桿受拉（壓）時的內(nèi)力1軸力的概念直桿受拉（壓）時產(chǎn)生的內(nèi)力稱為軸力。2軸力的正負(fù)規(guī)定同一截面內(nèi)僅存在同一軸力，即大小相等，正負(fù)也應(yīng)相同。由此，依據(jù)構(gòu)件變形作如下規(guī)定伴隨拉伸變形產(chǎn)生的軸力取正值，伴隨壓縮變形產(chǎn)生的軸力取負(fù)值，即拉正壓負(fù)。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,3軸力的計算截面法截面法是揭示、確定承載物體內(nèi)力分量的一種分析方法。用一假想截面將處于平衡狀態(tài)的物體截為兩部分，根據(jù)靜力學(xué)原理，物體整體平衡其分體也必平衡，為此在兩分體的截開處必作用著性質(zhì)相同、大小相等、方向相反的內(nèi)力。,任選一個分體作靜力學(xué)平衡研究，從而可計算出各個內(nèi)力。,截面法基本步驟,1首先確定作用在桿件上所有未知的外力；,2在所要考察的橫截面處，用假想截面將桿件截開，分為兩部分；,3考察其中任意一部分的平衡，在截面形心處建立合適的直角坐標(biāo)系，由平衡方程計算各內(nèi)力的大小和方向；,4考察另一部分平衡，驗證結(jié)果的正確性。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,由截面法計算軸力法則受軸線方向外力作用的直桿，其任意截面上的軸力，在數(shù)值上等于該截面一側(cè)所有軸向外力的代數(shù)和；背向該截面的外力取正值，指向該截面的外力取負(fù)值。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,例題21P30計算如圖所示桿件11，22，33截面上的內(nèi)力（軸力），設(shè)PP100N，QQ200N。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,解圖A111截面取截面右側(cè)為研究對象，其軸力等于截面右側(cè)所有外力的代數(shù)和。S1PQ100200100N，為負(fù)值，說明是壓縮軸力。2同理得22截面上軸力S2Q200N（壓）圖B111截面S1P100N（拉）222截面S2PQ100200100N（壓）333截面S3P100N（拉）,例求截面11，22，33上的軸力，畫軸力圖。,軸力圖,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,考察圖中桿件橫截面上微小面積△A，設(shè)其上總內(nèi)力為△FR，作用在此微小面積上內(nèi)力的平均值為稱為平均應(yīng)力。,當(dāng)所取面積為無限小時，上述平均內(nèi)力便趨于一極限值，這一極限值即稱為該點處的應(yīng)力。也即單位面積上承受的內(nèi)力,單位PA或MPA。,四、受拉直桿內(nèi)的應(yīng)力1應(yīng)力的概念,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,按照以上應(yīng)力的定義，將某點的應(yīng)力沿空間三個坐標(biāo)方向分解，得到兩種應(yīng)力,正應(yīng)力方向垂直于橫截面的應(yīng)力，常以Σ表示切應(yīng)力方向平行于橫截面的應(yīng)力，常以Τ表示,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,2受拉直桿橫截面上的正應(yīng)力實驗證明沿中心軸線受拉的直桿，其橫截面上的內(nèi)力沿截面均布，截面上各點的應(yīng)力均相等，并可表示如下ΣS/A式中S為研究截面上的軸力。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,3簡單拉伸直桿斜截面上的應(yīng)力直桿兩端作用一對等值、反向、共線的軸向外力F，如圖，求其斜截面MK上的內(nèi)力與應(yīng)力。,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,用截面法，將桿沿斜截面MK截開，則軸向內(nèi)力SPA（A/COSA）F式中PA斜截面上的軸向應(yīng)力，MPAA桿的橫截面面積，MM2A桿的軸線與斜截面MK的外法線N之間的夾角。由此得到PACOSA（F/A）ΣCOSA,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,將PA沿垂直于斜截面和平行于斜截面分解，得到垂直于斜截面的正應(yīng)力ΣA和平行于斜截面剪應(yīng)力ΤA，則ΣAPACOSAΣCOS2AΤAPASINAΣCOSASINA（ΣSIN2A）/2,第一節(jié)彈性體的變形與內(nèi)力,分析以上兩式得出受拉壓直桿內(nèi)，最大正應(yīng)力存在于桿的橫截面內(nèi)；最大剪應(yīng)力存在于與橫截面相交的45度和135度的兩個相互垂直的斜截面內(nèi)；最大剪應(yīng)力在數(shù)值上等于最大正應(yīng)力的一半。正應(yīng)力的作用是要把兩相鄰截面拉開；而剪應(yīng)力的作用是使兩相鄰截面產(chǎn)生相對錯動的趨勢。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,合理選材，必須了解材料的性能。材料的性能主要包括物理性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能和加工工藝性能。本節(jié)主要討論材料的力學(xué)性能。所謂的力學(xué)性能，即材料在受到外力作用下在強度與變形等方面的“表現(xiàn)”。材料的力學(xué)性能主要通過各種力學(xué)試驗得到，如拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞、硬度等試驗。通常采用彈性、塑性、強度、硬度和韌性等指標(biāo)來衡量材料的力學(xué)性能。本節(jié)重點介紹低碳鋼的拉伸實驗及由此得到的一系列力學(xué)性能指標(biāo)的含義與用途。同時介紹材料在高溫和低溫下的一些性能特點。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,一、拉伸實驗1試件的準(zhǔn)備及試驗的進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試件長徑比一定、幾何形狀和受力條件符合軸向拉伸要求的試件。形狀有圓形與矩形兩種，試驗前在試件中段等直部分的兩端標(biāo)記，其間距離稱作試件標(biāo)距。標(biāo)準(zhǔn)長徑比對兩種形狀各有兩種圓形截面L010D和L05D；矩形截面,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,試驗過程中，緩慢增加試驗載荷，自動記錄試件抗力（載荷）與標(biāo)距的伸長量ΔL之間的定量關(guān)系，并繪圖。如圖所示，稱為材料的拉伸曲線。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,2試驗結(jié)果的整理拉伸曲線PΔL定量表達(dá)材料某些性質(zhì)時不大方便，受試件尺寸的影響。如上圖中的曲線1和曲線2既是用不同直徑的試件作出的。還有長度的影響等。為了消除試件粗細(xì)和長短的影響，將PΔL曲線改為單位面積上的拉力即應(yīng)力與試件的平均線應(yīng)變（ΕΔL/L）曲線，即應(yīng)力應(yīng)變（ΣΕ）曲線。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,應(yīng)力應(yīng)變曲線（P33圖2－12）,,,應(yīng)力應(yīng)變（ΣΕ）圖,ΣP比例極限ΣE彈性極限ΣS屈服極限ΣB強度極限,Q235AΣB375500MPA,低碳鋼C≤03拉伸實驗,滑移線,頸縮,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,3從拉伸試驗中得到的力學(xué)性能參數(shù)拉伸試驗的四個階段（1）彈性變形階段與虎克定律曲線OB段表示材料的彈性變形階段。B點所對應(yīng)的應(yīng)力是保證材料不發(fā)生不可恢復(fù)變形的最高限值，此應(yīng)力值稱為彈性極限，用ΣE表示。低碳鋼的彈性極限ΣE大約是210MPA。彈性階段，應(yīng)力與應(yīng)變成直線關(guān)系，OA與橫軸夾角為Θ，則,此即胡克定律，說明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例常數(shù)E叫做彈性模量。胡克定律同樣適用于受壓桿。,彈性變形階段,OA段，比例極限ΣP彈性極限,Q235A，200MPA,,EA抗拉剛度,E彈性模量，低碳鋼E2021X105MPA,去外力后變形完全消失的性質(zhì)稱為彈性。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,橫向變形,橫向線應(yīng)變,Ν橫向變形系數(shù)或泊松比,縱向線應(yīng)變,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,2屈服階段、屈服極限ΣS,一般認(rèn)為應(yīng)力到達(dá)屈服極限是材料喪失工作能力的標(biāo)志，零件的實際工作應(yīng)力必須低于ΣS。名義屈服極限Σ0202的塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力。,滑移線或剪切線Q235AΣS235MPA,應(yīng)力幾乎不變，應(yīng)變不斷增加，產(chǎn)生明顯的塑性變形的現(xiàn)象，稱為屈服現(xiàn)象。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,塑性良好材料拉伸,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,（3）強化階段經(jīng)過屈服階段之后，材料又增強了抵抗變形的能力。這時，要使材料繼續(xù)變形需要增大應(yīng)力。經(jīng)過屈服階段之后，材料重新呈現(xiàn)抵抗繼續(xù)變形的能力，稱為應(yīng)變硬化。硬化階段的最高點所對應(yīng)的正應(yīng)力，稱為材料的強度極限（抗拉強度），并用ΣB。抗拉強度是壓力容器設(shè)計常用的性能指標(biāo)，它是試件拉斷前最大負(fù)荷下的應(yīng)力，反映了材料抵抗斷裂能力的大小，是衡量材料強度的一個重要指標(biāo)。低碳鋼的ΣB大約為380MPA。,由于外力作用的形式不同，有抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度等。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,（4）頸縮階段當(dāng)應(yīng)力增長至最大值ΣB之后，試樣的某一局部顯著收縮，產(chǎn)生所謂“頸縮”。之后，使試件繼續(xù)變形所需之拉力減小，應(yīng)力－應(yīng)變曲線相應(yīng)呈現(xiàn)下降，最后導(dǎo)致試樣在頸縮處斷裂。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,（5）試件斷裂后的處理（塑性指標(biāo)）延伸率Δ試件被拉斷后對接起來測出其長度為L1，則L1L0是試件在被拉斷后總的塑性伸長量，由此定義延伸率Δ,Δ值反映的是材料在斷裂前最大能夠承受的塑性變形量，是評價材料塑性好壞的一個指標(biāo)。對于初始標(biāo)距分別為L010D和L05D，延伸率表示為Δ和Δ5。低碳鋼的Δ值為20－30，認(rèn)為具有良好的塑性，而灰鑄鐵的Δ大約為1，認(rèn)為是典型的脆性材料一般認(rèn)為Δ＞5為塑性材料，Δ＜5為脆性材料。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,斷面收縮率Ψ,式中A0是試件原始橫截面面積，A1是試件拉斷后頸縮處測得的最小橫截面面積。低碳鋼的Ψ值大約為60。ΣS、ΣB、Δ、Ψ是工程上常用的性能指標(biāo)，在材料手冊或機械設(shè)計手冊中能查到。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,試件的中途卸載與重復(fù)拉伸,在強化階段卸載后，如重新加載曲線將沿卸載曲線上升。,對試件預(yù)先加載，使其達(dá)到強化階段，然后卸載；當(dāng)再加載時試件的線彈性階段將增加，而其塑性降低。稱為冷作硬化,反映材料力學(xué)性能的主要指標(biāo),強度性能抵抗破壞的能力，用ΣS和ΣB表示。彈性性能抵抗彈性變形的能力，用E表示。塑性性能塑性變形的能力，用延伸率Δ和截面收縮率Ψ表示。,16錳鋼的機械性能優(yōu)于低碳鋼。,4脆性材料受拉時的力學(xué)性能主要特點不發(fā)生頸縮Ψ≈0不產(chǎn)生伸長量Δ≈0只能測出斷裂極限ΣB，不能測出其它極限。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,鑄鐵拉伸應(yīng)力應(yīng)變圖,灰鑄鐵ΣB205MPA,二、壓縮時材料的力學(xué)性能材料壓縮試驗，通常采用短試樣。塑性材料發(fā)生屈服前，與拉伸時應(yīng)力應(yīng)變曲線基本重合；屈服后，其應(yīng)力應(yīng)變曲線上翹，無斷裂極限。脆性材料壓縮斷裂極限比拉伸斷裂極限大很多，通常是抗拉強度的4～5倍。因此鑄鐵常被做成機座等承壓構(gòu)件。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,低碳鋼壓縮,鑄鐵壓縮,塑性材料和脆性材料力學(xué)性能比較,塑性材料,脆性材料,斷裂前有很大塑性變形,斷裂前變形很小,抗壓能力與抗拉能力相近,抗壓能力遠(yuǎn)大于抗拉能力,延伸率Δ5,延伸率Δ5,可承受沖擊載荷，適合于鍛壓和冷加工,適合于做基礎(chǔ)構(gòu)件或外殼,材料的塑性和脆性會因為制造方法工藝條件的改變而改變。,,,,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,三、溫度對材料力學(xué)性能的影響1溫度對短時靜載試驗所得結(jié)果的影響（參見P39圖220）總趨勢為隨著溫度的升高，材料的E，ΣS，ΣB均降低，而Δ，Ψ增大。隨著溫度的降低，材料的塑性指標(biāo)減小，室溫下塑性良好的材料如鋼在液氫溫度時變?yōu)榇嘈圆牧稀５蜏叵鹿ぷ鞯臉?gòu)件，往往在應(yīng)力遠(yuǎn)未達(dá)到材料屈服限前即遭破壞，因此在低溫（20℃）下工作的容器，注意材料的選擇。,溫度對短時靜載試驗結(jié)果的影響,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,2高溫時的蠕變與應(yīng)力松弛（1）蠕變及蠕變極限ΣN蠕變是指在高溫和一定應(yīng)力下應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象，或者金屬在高溫和內(nèi)應(yīng)力作用下逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。對于某些金屬，如鉛、錫在常溫下也有蠕變現(xiàn)象，而鋼和有色金屬在溫度超過一定值后才會發(fā)生蠕變，如碳素鋼在300－350℃以上、合金鋼在350－400℃以上時才發(fā)生蠕變。蠕變極限在某一高溫下，為使試件10萬小時內(nèi)產(chǎn)生的塑性應(yīng)變值不超過1，允許試件能夠承受的最大應(yīng)力值，稱作在該溫度、該蠕變速度條件下的蠕變極限。用ΣN表示。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,蠕變極限與材料的組成、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與工作溫度和允許的蠕變速度緊密相連。反映了材料在一定高溫下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,（2）持久強度把試件在某一高溫下，在規(guī)定的時間內(nèi)不斷裂所允許試件承受的最高應(yīng)力，稱作材料在該溫度下、該持續(xù)時間內(nèi)的持久強度，用ΣD表示。,（3）應(yīng)力松弛在總變形量保持不變，初始彈性變形隨時間的推移逐漸轉(zhuǎn)化為塑性變形并引起構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力減小的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力松弛。如高溫管道上的法蘭連接螺栓。,第二節(jié)材料的力學(xué)性能,四、金屬的缺口沖擊試驗是將帶有缺口并具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的長方形試件從缺口處沖斷的一種試驗（P41圖2－23）。擺錘沖斷試件所消耗的功稱為沖擊功，用AK表示，單位為焦耳。單位斷口截面的沖擊功稱為材料的沖擊韌性，用AKV或AKU表示。AKV反映了材料抗脆性斷裂的能力，也即韌性的好壞。韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。測取沖擊功的目的一是在一定程度上反映材料的抗脆斷能力（材料對微觀缺陷敏感性）；二是確定材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度本節(jié)其它內(nèi)容自學(xué)，了解。,截面突變（如階梯軸）和軸力突變，應(yīng)將桿件在截面突變處和軸力突變處分?jǐn)?，分別求出各段的變形，再相加，得到總體變形。,,補充虎克定律的應(yīng)用,當(dāng)截面尺寸和軸力沿截面的變化是平緩的，且外力作用線與軸線重合，總體變形積分計算。,,,例變截面桿是圓錐的一部分，左右兩端的直徑分別為D1和D2。如果不計桿件的自重，求在軸向拉力P作用下桿件的變形。,,超靜定問題,例三根同材料和截面的鋼桿一端鉸接墻壁上，另一端鉸接在一平板剛體上，其中兩側(cè)鋼桿長度為L，而中間一根鋼桿較兩側(cè)的短ΔL/2000，求三桿的裝配應(yīng)力。設(shè)E210GPA。,N1N2，N3N1N2變形協(xié)調(diào)條件得到,,,,本章作業(yè)檢測題自己做，不交。P45習(xí)題2P45習(xí)題5P46習(xí)題6,

簡介：第7章土壓力計算,71概述,土壓力擋土結(jié)構(gòu)物承受與土體接觸界面土的側(cè)向壓力作用。主要荷載土體自身重量引起的側(cè)向壓力水壓力影響區(qū)范圍內(nèi)的構(gòu)筑物荷載施工荷載,擋土結(jié)構(gòu)物分類剛性擋土墻柔性擋土墻,本章重點討論剛性檔土墻的古典土壓力理論。,下面給出幾個典型的實例,剛性擋土結(jié)構(gòu)物,公路擋土墻,碼頭擋土墻,地下室外墻,拱橋橋臺,重力式擋土墻類型,L,T,重力式,,懸臂式,扶壁式,,,給出幾個柔性擋土結(jié)構(gòu)物的例子,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,內(nèi)支撐基坑,加筋擋土墻,板樁墻與土層錨桿,,加筋擋土墻（特殊）,幾種加筋擋土墻,土壓力的三種類型及形成條件,A靜止土壓力B主動壓力C被動土壓力,（1）靜止土壓力。用E0KN/M表示，強度用P0KPA表示。,圖73土壓力與擋土墻位移關(guān)系,注意擋土結(jié)構(gòu)物要達(dá)到被動土壓力所需的位移遠(yuǎn)大于導(dǎo)致主動土壓力所需的位移。三種土壓力關(guān)系EA?E0?EP,72靜止土壓力計算,假定擋土墻后填土處于彈性狀態(tài),靜止土壓力沿?fù)跬翂Ω叨瘸嗜切畏植肌?相當(dāng)于天然地基土的應(yīng)力狀態(tài)計算公式P0K0?SZK0?Z,靜止土壓力系數(shù)K0的確定,（2）實際可由三軸儀等試驗或原位試驗測得（3）可用經(jīng)驗公式估算,砂性土K01SIN??；粘性土K0095SIN??。超固結(jié)粘性土K0OCRM?1SIN??（可取M0405）,（4）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ2189礫石、卵石為020砂土為025粉土為035粉質(zhì)粘土為045粘土為055,靜止土壓力合力,對于成層土或有超載情況,例71擋土墻后作用無限均布荷載Q，土的物理力學(xué)指標(biāo)為?18KN/M3,?SAT19KN/M3,C0,?30?。計算靜止土壓力分布值及合力E0,解靜止土壓力系數(shù)為K01SIN??1SIN30?05各點靜止土壓力值A(chǔ)點P0AK0Q05?2010KPAB點P0BK0Q?H105?2018?664KPAC點P0CK0Q?H1??H205?2018?61998?4824KPA,靜止土壓力合力為E0POAPOBH1/2P0BP0CH2/2,05?1064?605?64824?45148KN/M,靜止土壓力作用點距墻底距離,靜水壓力合力,73朗肯土壓力理論,731基本原理和假定,C破壞面,B應(yīng)力圓,A應(yīng)力狀態(tài),（1）靜止?fàn)顟B(tài)應(yīng)力圓O1，?Z和?X為大、小主應(yīng)力。（2）朗肯主動狀態(tài)應(yīng)力圓O2，?Z和?X為大、小主應(yīng)力；滑動面夾角?F45??/2。（3）朗肯被動狀態(tài)應(yīng)力圓O3，?Z為小主應(yīng)力，?X為大主應(yīng)力滑動面夾角?F45???/2,732朗肯主動土壓力計算,砂性土粘性土,基本假定墻背直立、光滑，填土面為水平基本原理背離填土移動至A?B?達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)豎向應(yīng)力?1?Z?Z水平應(yīng)力?3?X，即PA。,此時，大、小主應(yīng)力滿足下述關(guān)系,將?3PA和?1?Z代入得,主動土壓力沿深度呈直線分布合力為PA分布圖形的面積作用點位于形心處,對于砂性土有,合力EA作用在距擋土墻底面H/3處。,對于粘性土,令PA0，可得,合力EA作用于距擋土墻底面HH0/3處。,,733朗肯被動土壓力計算,砂性土粘性土,基本假定擋土墻墻背豎直，填土面水平基本原理豎向應(yīng)力?Z?Z是最小主應(yīng)力?3水平應(yīng)力?X是最大主應(yīng)力?1，亦即PP,將?1PP，?3?Z代入極限平衡公式，得,被動土壓力沿深度呈直線分布。,734典型情況下的朗肯土壓力,填土表面有超載,相當(dāng)于在深度Z處增加Q值的作用。將?Z用Q?Z代替,成層填土,強度指標(biāo)?不同，土層分界面上土壓力分布有突變。,例題73物理力學(xué)指標(biāo)?118KN/M3,C10,?130?,?220KN/M3,C20,?235?，Q20KPA。計算（1）分布；（2）合力。,解KA1＝0333，KA2＝0271。,主動土壓力值分別為A點PA1QKA120?0333667KPA,B點上在第1層土中P?A2?1H1QKA118?620?0333426KPAB點下在第2層土中P?A2?1H1QKA218?620?0271347KPAC點PA3?1H1?2H2QKA218?620?420?0271564KPA,合力EA667?605?3593?6347?405?217?4400107791388434330KN/M合力作用點,擋土墻后填土中有地下水存在,水土分算對砂性土或粉土，按水土分算先分別計算土壓力和水壓力，然后疊加采用有效重度??計算土壓力,水土合算對于粘性土，按水土分算或水土合算進(jìn)行地下水位以下用飽和重度?SAT。,例題74擋土墻高度H10M，填土為砂土，墻后有地下水位。計算主動土壓力及水壓力的分布及其合力。,解主動土壓力系數(shù),各點主動土壓力A點PAL?1ZKA0B點PA2?1H1KA18?6?033336KPAC點PA3?1H1??H2KA18?69?4?033348KPA,合力EA05?36?636?405?4836?410814424276KN/M,作用點距墻底距離,C點水壓力PW?WH2981?4392KPA水壓力合力PW392?4/2784KN/M作用點H2/34/3133M處。,,74庫侖土壓力理論,741基本原理和假定,擋土墻背離土體移動或推向土體,達(dá)到極限平衡狀態(tài)假定滑動土楔ABC是剛體最早假定為砂性土分析土楔ABC的靜力平衡條件,主動狀態(tài)被動狀態(tài),742庫侖主動土壓力計算,考慮滑動土楔ABC的靜力平衡A土楔ABC的重力G若?值已知，則大小、方向及作用點位置均已知。,C擋土墻對土楔的作用力Q作用方向已知，大小未知。,B土體作用在滑動面BC上的反力R作用方向已知，大小未知。,內(nèi)摩擦角,外摩擦角,根據(jù)滑動土楔ABC靜力平衡，由正弦定律得,式中,當(dāng)??/2?時，G0，故而Q0,可見Q隨?變化而變化。,分析,當(dāng)??時，則Q0,“極大值QMAX即為所求的主動土壓力EA”,當(dāng)?在?/2?和?之間變化，Q存在一個極大值。,,解得?值，并代入Q表達(dá)式得,為求得QMAX值，對?求導(dǎo)，令,當(dāng)?0時（簡單情形），KA值可由表72查得。,將EA對Z求導(dǎo)數(shù)得,土壓力沿墻高為線性分布。,743庫侖被動土壓力計算,A土楔ABC的重力G大小、方向及作用點位置均已知,C擋土墻對土楔的作用力Q作用方向已知，大小未知,B土體作用在滑動面BC上的反力R作用方向已知，大小未知,根據(jù)滑動土體的靜力平衡條件得,Q值隨滑動面傾角?變化最危險滑動面上的抵抗力是其中的最小值（被動土壓力）,為了求得QMIN，令,解得?值，并代入Q表達(dá)式得,將EP對Z求導(dǎo)數(shù)可得,被動土壓力沿墻高為線性分布。,均屬于極限狀態(tài)理論。,76關(guān)于土壓力計算的一些討論,假設(shè)墻背直立、光滑；墻后填土水平；應(yīng)用范圍受到限制。,朗肯理論從土中一點極限平衡應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)。,考慮了墻背與土體之間的摩擦力；可用于墻背傾斜、填土面傾斜的復(fù)雜情況。,庫侖理論從滑動土楔的整體靜力平衡條件出發(fā)。,76其它結(jié)構(gòu)物上的土壓力,,,,,,,,,,,,,上埋式管道,溝埋式管道,,,Z,,,,,盾構(gòu)法施工地下工程,,上海蘇州河整治的頂管施工,與土壓力有關(guān)的工程問題,北京地鐵大北窯站施工,盾構(gòu)法的施工,日本東京灣跨海隧道,71727374,作業(yè),

簡介：床旁呼吸力學(xué)監(jiān)測,廣東省人民醫(yī)院人民醫(yī)院龍怡,呼吸道,管道氣囊的模型氣道管子肺泡氣囊,,,機械通氣,機械通氣的基本原理遵循了流體力學(xué)的原則。通氣支持的過程及目的是改變肺容量，通過一定的氣體流量及壓力輸送到病人的氣道增加肺容量。氣體在一個特定環(huán)境中運動用流體力學(xué)的原則去研究可以用上述三個參數(shù)來描述，因為流量參數(shù)中包含了時間的概念，所以描述呼吸機送氣、氣體在呼吸管路中的運動、病人氣道和肺組織對送入氣體的反應(yīng)涉及上述四個參數(shù)既壓力（P）、容量（V）、流量（F）和時間（T）。,容量變化,時間,正壓通氣,氣流增加,壓力差,,,,,,,,吸氣,機械通氣,自主呼吸,PRESSURE,TIME,,,肺泡內(nèi)壓力變化,呼吸力學(xué)監(jiān)測,氣道壓力PRESSURE吸氣峰壓PIP平臺壓PPLAT呼氣末正壓PEEP氣流流速FLOW吸氣流速呼氣流速氣體容積VOLUME,順應(yīng)性COMPLIANCE呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性肺順應(yīng)性胸廓順應(yīng)性氣道阻力RESISTANCE吸氣阻力呼氣阻力呼吸功WOB,氣道壓力的組成,,,APAW,BPALV,,,流量X氣道阻力,容積/順應(yīng)性PEEP,,,,,,影響氣道峰壓的主要因素PEEP、容積、流速,氣道壓力,,,,TIME,PRESSURE,,,,PEEP,PIP,PPLAT,,,肺泡膨脹RECOIL壓力差PDIS,呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,動態(tài)順應(yīng)性CRS,DYN,肺動態(tài)順應(yīng)性定義正常呼吸呼氣終末，聲門關(guān)閉瞬間（呼吸機上相當(dāng)于PAUSE階段）的潮氣量與平臺壓（PAW）的比值。正常值75ML/CMH2O,臨床極少應(yīng)用,肺靜態(tài)順應(yīng)性危重病人測定困難，但常用定義肺充氣后無氣體流動時的單位壓力肺擴(kuò)張程度，是衡量肺彈性程度的靜態(tài)指標(biāo)。,靜態(tài)順應(yīng)性CRS,ST,呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,無肺部疾患?xì)夤懿骞苷?070ML/MMHG,正常情況下，隨VT或PEEP↑肺順應(yīng)性↑，達(dá)一程度后隨VT、PEEP↑肺順應(yīng)性反而↓，其最高肺順應(yīng)性值反映了肺最適充盈狀態(tài)。肺順應(yīng)性下降最主要和始動的原因是肺含水量↑，表面活性物質(zhì)↓，并導(dǎo)致功能殘氣量↓，潮充量↓。,呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,導(dǎo)致順應(yīng)性下降的原因肺實質(zhì)改變ARDS,支氣管肺炎,肺水腫,纖維化表面活性物質(zhì)功能障礙ARDS,肺泡肺水腫,肺不張,誤吸肺容量減少氣胸,膈肌抬高,,,,,呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,順應(yīng)性增加自然衰老肺氣腫,呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,C?V/?P,,,,,,P,V,T,T,,,VT,,,PPLAT–PEEP,,,PIP–PEEP,氣道阻力,R?P/FLOW,,,PIN,POUT,,FLOW,,R,,,,,氣道阻力的分布,主要存在于大氣道尤其是中等大小的氣道（如，葉段支氣管）小氣道直徑2MM僅僅占總氣道阻力的20該阻力增加可以預(yù)示眾多問題的出現(xiàn)用力呼氣流速（FEF2575）的推測是敏感的,氣道阻力,新生兒3050MMHG/L/SEC嬰兒2030MMHG/L/SEC兒童20MMHG/L/SEC成人24MMHG/L/SEC,氣道阻力,導(dǎo)致氣道阻力增加的原因分泌物過多分泌物潴留粘膜水腫哮喘,氣管炎,肺水腫肺氣腫氣道壓迫異物腫瘤所致狹窄,壓力容積曲線PV曲線,反映順應(yīng)性①完全抑止自主呼吸，選擇方波②以FRC為基點，肺泡壓力變化為橫坐標(biāo)，肺容量變化為縱坐標(biāo)的關(guān)系曲線，二個平段，二個拐點③確定低位拐點LIP和高位拐點UIP,◆LIP反映陷閉肺泡擴(kuò)張，是選擇PEEP的參考，一般為812CMH2O，在LIP以下，肺循環(huán)阻力顯著增加，一旦達(dá)到LIP后肺循環(huán)阻力下降?！鬠IP則反映胸肺的最大彈性擴(kuò)張程度，有助于指導(dǎo)通氣參數(shù)，機械通氣時高壓應(yīng)低于UIP，如超過，易引起氣壓傷和抑制循環(huán)功能。,,◆UIP相當(dāng)肺容量占肺總量的8590和跨肺壓3550CMH2O的位置。機械通氣時相當(dāng)于35CMH2O平臺壓，吸氣末肺容積20ML/KG的水平。◆平臺壓35CMH2O為臨界點。在應(yīng)用PEEP時，特別是開放肺，高PEEP時，其與峰壓之壓差不能在20CMH2O以內(nèi)。,,容積時間波、壓力時間波、流速時間波,容積時間波、壓力時間波、流速時間波,順應(yīng)性減少,,,,,,,TIMESEC,PAWCMH2O,,正常PPLAT正常順應(yīng)性,增加PPLAT降低順應(yīng)性,,正常,,PIP,壓力時間曲線,肺順應(yīng)性變化與PV環(huán),VOLUMEML,,,預(yù)設(shè)PIP,PAWCMH2O,,,順應(yīng)性增加正常降低,,PRESSURETARGETEDVENTILATION,,,,,潮氣量水平,,,,PAWCMH2O,,正常平臺壓正常順應(yīng)性,峰壓增加,},,INCREASEDPTA增加氣道阻力,氣道阻力增加,,,,壓力時間曲線,反映氣道阻力的變化以FRC為基點，流量變化為縱坐標(biāo)，肺容積變化為橫坐標(biāo)。,流速容積曲線,流速容積曲線,,氣道阻力增加,吸氣相,呼氣相,,,VOLUMEML,FLOWL/MIN,呼氣流速峰值下降,正常曲線異常曲線,,,,“杓狀凹陷”圖形,,容量時間曲線,,,吸氣,呼氣,TIMESEC,,VOLUMEML,,,,TI,臨床意義肺內(nèi)氣體陷閉呼吸回路漏氣,壓力時間曲線,,,,吸氣,呼氣,PAWCMH2O,TIMESEC,},,TI,,,TE,,流速時間曲線,,,,,,,,,,,,,,,加速波,減速波,正弦波,方波,壓力容量環(huán),,,,,,,,,,,,,,控制呼吸,輔助呼吸,自主呼吸,VOLML,PAWCMH2O,I吸氣期E呼氣期,I,E,E,E,I,I,AIRLEAK漏氣,,,,VOLUMEML,TIMESEC,,,,AIRLEAK漏氣,,,,VOLUMEML,PRESSURECMH2O,,AIRLEAK,AIRLEAK漏氣,吸氣,呼氣,,,,VOLUMEML,FLOWL/MIN,,,漏氣量ML,正常異常,肺過度膨脹（PV曲線）,,,VOLUMEML,PRESSURECMH2O,,,,,VT無或極小變化,,,,,PAWRISES,,正常異常,小結(jié),呼吸力學(xué)可具體表達(dá)肺部壓力、流速、容量之間的動態(tài)關(guān)系呼吸力學(xué)是機械通氣患者的重要監(jiān)測參數(shù)呼吸力學(xué)監(jiān)測有助于病理生理異常的診斷及治療效果監(jiān)測,

簡介：臨床呼吸生理與床旁呼吸力學(xué)監(jiān)測,,呼吸力學(xué)的概念,以物理力學(xué)的觀點和方法對呼吸運動進(jìn)行研究的一門學(xué)科以壓力、容積和流速的相互關(guān)系解釋呼吸運動現(xiàn)象,自主呼吸,,,,容量變化,氣流,壓力改變,機械通氣,壓力變化,,氣流,,容量改變,肺通氣的動力,動力驅(qū)動壓力中樞驅(qū)動力外周驅(qū)動力/機械驅(qū)動力與之相關(guān)的壓力胸內(nèi)壓肺泡內(nèi)壓氣道壓跨肺壓肺收縮/擴(kuò)張的直接動力跨胸壁壓跨胸壓機械通氣時的總驅(qū)動壓跨氣道壓,肺通氣的阻力,肺通氣阻力,,彈性阻力靜態(tài)阻力，2/3,非彈性阻力動態(tài)阻力，1/3,,肺彈性阻力,胸廓彈性阻力,,黏性阻力,慣性阻力,,肺黏性阻力,氣道黏性阻力,胸廓黏性阻力,,肺慣性阻力,氣道慣性阻力,胸廓慣性阻力,肺通氣總阻力肺彈性阻力胸廓彈性阻力氣道阻力,彈性阻力,彈性彈性物質(zhì)在外力作用下變形時，對抗變形和彈性回位的傾向平靜呼吸時，約占總阻力的2/3吸氣時的阻力，呼氣時的動力,順應(yīng)性,物體的易擴(kuò)張性，指單位壓力改變所引起的容積改變計算公式C＝ΔV/ΔP靜態(tài)順應(yīng)性（CST）指在壓力和容量改變靜止瞬間所測得的兩者之間的關(guān)系，完全反應(yīng)了肺與胸廓的彈性回縮特征。CSTVT/PPLATPEEPPEEPI動態(tài)順應(yīng)性（CDYN）指在呼吸周期中連續(xù)、動態(tài)地測量壓力與容量變化之間關(guān)系所得的結(jié)果，除了反映胸廓和肺的彈性回縮特征外，受其他因素影響，如氣流產(chǎn)生的阻力等。CDYNVT/PPEAKPEEPPEEPI,正常肺的靜態(tài)順應(yīng)性和動態(tài)順應(yīng)性幾乎相同，但有肺疾患者，氣道阻力增加或肺順應(yīng)性下降時，如阻塞性肺病者，其動態(tài)順應(yīng)性較靜態(tài)順應(yīng)性為低。,影響順應(yīng)性的因素,彈性阻力增加（順應(yīng)性降低）肺水腫，實變，纖維化，肺不張氣胸、胸腔積液脊柱側(cè)彎或其他胸壁畸形肥胖、腹脹動態(tài)肺充氣,非彈性阻力,平靜呼吸時，約占總阻力的1/3黏性阻力氣體分子之間、氣體分子與氣道壁之間的摩擦力以及呼吸時組織發(fā)生相對位移時的摩擦阻力氣道阻力（8090）、肺組織黏性阻力、胸廓黏性阻力慣性阻力氣流在發(fā)動、變速、換向時由于氣流與組織的慣性所產(chǎn)生的阻止運動的因素,氣道阻力,層流阻力來源于氣體之間的相互摩擦RAW＝8ΗL/ΠR4,湍流阻力來源于氣體之間以及氣體與氣道壁之間的相互摩擦RAW＝VL摩擦因子/4Π2R5,層流示意圖,湍流示意圖,氣體分子之間、氣體分子與氣道壁之間的摩擦力,不同氣流形態(tài)下壓力與流速關(guān)系,層流PKV,湍流PKV2,層流壓力與流速呈線性關(guān)系,湍流壓力隨流速呈指數(shù)性增長,氣道阻力的分布,影響氣道阻力的因素,氣流形態(tài)氣流速度氣道管徑氣道長度氣體的粘性與密度肺容積身材與年齡,氣道阻力與肺容積的關(guān)系,氣道阻力具有流速與容積依賴性,MV時影響氣道阻力的因素,氣道阻力增加與人工氣道有關(guān)管腔狹小，扭曲，貼壁，痰痂形成與氣道有關(guān)氣道痙攣，分泌物增加,呼吸力學(xué)的基本特性,氣道阻力,彈性阻力PEEPI,,,機械通氣的靈魂運動方程,機械通氣的主要目的是通過提供一定的驅(qū)動壓以克服呼吸系統(tǒng)的阻力和呼吸機管路的阻力，把一定潮氣量的氣源按一定頻率送入患者肺內(nèi)。這種壓力和容積變化的關(guān)系可表達(dá)為運動方程PPEEPIVT/CRSFRIDV/DT,P為驅(qū)動壓力PEEPI為內(nèi)源性呼氣末正壓VT為潮氣量CRS為靜態(tài)順應(yīng)性,R粘滯阻力F為流速I為慣性阻力DV/DT為加速度,阻力和順應(yīng)性的監(jiān)測,吸氣末阻斷法患者充分鎮(zhèn)靜模式容量控制參數(shù)方波、PEEPE“吸氣末屏氣”,RAWPPEAKPPLAT/FCSTVT/PPLATPEEPPEEPI,PPEAK,PPLAT,阻力和順應(yīng)性的監(jiān)測,監(jiān)測順應(yīng)性的意義在于監(jiān)測病情變化判斷肺疾患的嚴(yán)重性觀察治療效果判斷是否可以停用呼吸機順應(yīng)性＜25ML/CMH2O時，不能撤機,阻力和順應(yīng)性的監(jiān)測,監(jiān)測氣道阻力的意義在于了解各種病理情況下，特別是阻塞性肺病時，氣道功能的變化估計人工氣道、加熱濕化器和細(xì)菌濾網(wǎng)對氣道阻力的影響觀察支氣管舒張劑的療效選擇合理的機械通氣方式判斷患者是否可以脫離呼吸機,常用壓力指標(biāo),氣道峰壓（PPEAK）氣道平臺壓（PPLAT）氣道平均壓（PMEAN內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPI）呼氣末正壓（PEEP）,定容通氣，方波,氣道峰壓（PPEAK）的影響因素,PPEAKFLOWXRESISTANCEVOLUME/COMPLIANCEPEEP用于克服氣道阻力、彈性阻力和PEEP順應(yīng)性潮氣量PEEPPEEPI氣道和氣管內(nèi)導(dǎo)管阻力吸氣流速,氣道峰壓的臨床意義,氣道峰壓是設(shè)置壓力報警限的根據(jù)實際氣道峰壓之上510CMH2O以不高于45CMH2O為宜氣道峰壓與肺損傷的關(guān)系,平臺壓（PPLAT）的影響因素,PPLATVOLUME/COMPLIANCEPEEP用于克服彈性阻力和PEEP影響因素順應(yīng)性PEEP潮氣量,平臺壓（PPLAT）的臨床意義,可近似反應(yīng)肺泡壓與肺損傷的關(guān)系更為密切限制平臺壓不超過35CMH2O,平臺壓（PPLAT）的監(jiān)測,吸氣末阻斷法患者充分鎮(zhèn)靜模式容量控制參數(shù)方波“吸氣末屏氣”,流速或氣道阻力對氣道峰壓產(chǎn)生影響，但對平臺壓無影響順應(yīng)性的變化對氣道峰壓和平臺壓都產(chǎn)生相同影響,氣道峰壓增加的臨床意義,不伴有平臺壓的增加PPEAKPPLATFLOWXRESISTANCE用于克服氣道阻力反應(yīng)氣道問題伴有平臺壓的增加肺實質(zhì)或間質(zhì)問題肺含氣狀態(tài)變化,PPEAK,PPLAT,虛點面積在特定的時間間隔上所計算的壓力相加求其均數(shù)即平均氣道壓,平均氣道壓PMEAN,平均氣道壓PMEAN的臨床意義,數(shù)個周期中氣道壓的平均值與影響PIP的因素及吸氣時間長短有關(guān)近似于平均肺泡壓其大小與對心血管系統(tǒng)的影響直接相關(guān),內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPI）,在肺的彈性回縮下導(dǎo)致呼氣末肺泡內(nèi)呈正壓，稱為PEEPI只要呼氣時間小于肺排空的實際時間就會產(chǎn)生PEEPIPEEPI的存在說明存在動態(tài)肺過度充氣（DPH）,PEEPI的影響因素,氣道阻力增加呼吸系統(tǒng)彈性下降氣道動態(tài)塌陷通氣量過大呼氣時間不足呼氣肌的作用,PEEPI的監(jiān)測方法間接觀察,胸圍增大；患者呼吸費力；心血管功能惡化；呼氣末有持續(xù)呼氣氣流，呼氣的最后部分突然被吸氣中斷；壓力控制通氣時潮氣量或每分通氣量下降；不能用呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性下降解釋的平臺壓升高；容量控制通氣時氣道壓力升高。,監(jiān)測有無PEEPI,呼氣末阻斷法測定PEEPI,,,,用于充分鎮(zhèn)靜的控制通氣患者,MUELLER動作法測定PEEPI,用于自主呼吸患者PEEPI的測定同時監(jiān)測氣道壓和食道壓，在呼氣末阻斷吸氣閥，讓患者用力吸氣，阻斷至少2秒后釋放PEEPIPPLMAXMIPPPLMAX為阻斷過程中胸內(nèi)壓的最大變化MIP為氣道最大吸氣壓,PEEPI的臨床影響,增加呼吸功增加肺損傷的危險降低肺通氣使肺內(nèi)不同肺區(qū)之間的氣體分布更加不平衡，影響氣體交換影響對呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的判斷影響循環(huán)系統(tǒng),PEEPI的臨床處理,降低氣道阻力降低通氣需求延長呼氣時間消除呼氣肌的作用合理應(yīng)用PEEPE,PEEPE的作用機制,肺泡,上游氣道,下游氣道,0CMH2O,PEEPE8CMH2O,PCRIT,PEEPI10CMH2O,PEEPI10CMH2O,PCRIT,呼氣末正壓（PEEP）,PEEP的生理學(xué)效應(yīng)COPD減少呼吸功，防止氣道動態(tài)塌陷哮喘有爭議ARDS使萎陷肺泡復(fù)張/防止肺泡再萎陷，減少分流，改善V/Q比值和順應(yīng)性,呼吸力學(xué)曲線（環(huán)）,推算指標(biāo)順應(yīng)性、呼吸功氣流受限和肺過度充氣的判斷確定潮氣量和最佳PEEP判斷觸發(fā)靈敏度是否合適人－機協(xié)調(diào)的監(jiān)測氣道分泌物過多的判斷支擴(kuò)藥物效果的判斷呼吸機管道系統(tǒng)密閉性的判斷,,,,

簡介：藥代動力學(xué)主要參數(shù)意義及計算,1,吸收過程相關(guān)參數(shù),AUC達(dá)峰時間TMAX峰濃度CMAX生物利用度,2,吸收進(jìn)入血液循環(huán)的相對數(shù)量和速度吸收相對數(shù)量用AUC吸收速度通過CMAX，TMAX來估算,3,血藥濃度時間曲線下面積（AUC）,與吸收后進(jìn)入體循環(huán)的藥量成正比反映進(jìn)入體循環(huán)藥物的相對量血藥濃度隨時間變化的積分值,4,AUC計算方法,積分法梯形法,,5,FIRSTPASSELIMINATIONFIRSTPASSMETABOLISM,FIRSTPASSEFFECT）,6,,AB通過胃腸粘膜；I腸內(nèi)避開首關(guān)效應(yīng)；H肝臟內(nèi)避開首關(guān)效應(yīng),7,口服咪達(dá)唑侖進(jìn)入腸粘膜的量是給藥量的100％，腸道首關(guān)效應(yīng)為43％，肝臟首關(guān)效應(yīng)為44％，口服咪達(dá)唑侖的生物利用度是多少F＝100％（143％）（144％）＝3192％,8,絕對生物利用度,,相對生物利用度,,所以，一種藥物若以靜脈注射的話，它的絕對生物利用度是1；而若是其他的服用方式，則絕對生物利用度一般會少于1。,相對生物利用度是量度某一種藥物相較同一藥物的其他處方的生物利用度，其他處方可以一種已確定的標(biāo)準(zhǔn)，或是經(jīng)由其他方式服用。,9,分布過程相關(guān)參數(shù)表觀分布容積（VD）,體內(nèi)藥物總量待平衡后，按血藥濃度計算所需的體液總?cè)莘e。X體內(nèi)藥物總藥量；C血藥濃度,10,若體內(nèi)藥量相同，而血藥濃度高，則VD?。ㄖ饕植荚谘獫{中）若體內(nèi)藥量相同，而血藥濃度低，則VD大（主要分布在組織中）VD是假想容積，不代表生理容積，但可看出藥物與組織結(jié)合程度。,11,60KG正常人，體液總量36L占體重的60，其中血液30L占體重的5，細(xì)胞內(nèi)液24L占體重的40，細(xì)胞外液12L占體重的20,若VD05,高肝攝取藥物,EH03,低肝攝取藥物,28,二、腎清除率RENALCLEARANCE,CLR,概念在單位時間內(nèi)腎臟清除藥物的總量與當(dāng)時血漿藥物濃度的比值。,CLR,,CUVU,,CP,CU,尿中藥物濃度,VU,單位時間尿量,血漿藥物濃度,,,,,,,,腎小管再吸收,腎小管分泌,腎小球濾過,尿排泄,CP,29,一級動力學(xué)消除時，恒速或多次給藥時量曲線變化,30,31,穩(wěn)態(tài)血藥濃度（STEADYSTATECONCENTRATION,CSS,藥物以一級動力學(xué)消除時，恒速或多次給藥將使血藥濃度逐漸升高、當(dāng)給藥速度和消除速度達(dá)平衡時，血藥濃度穩(wěn)定在一定的水平的狀態(tài)，即CSS。約需5個T1/2達(dá)到CSS；此時RERA改變D或Τ，CSS都會改變，但達(dá)到CSS的時間不變。,32,穩(wěn)態(tài)血藥濃度與平均穩(wěn)態(tài)血藥濃度,33,平均穩(wěn)態(tài)血藥濃度,達(dá)穩(wěn)態(tài)時，在一個劑量間隔時間內(nèi)，血藥濃度曲線下面積與給藥間隔的比值。,34,35,UNCHANGEDDOSE,CHANGEDDOSEINTERVAL,UNCHANGEDDOSEINTERVAL,CHANGEDDOSE,,THETIMETOREACHSTEADYSTATEHASN’TCHANGED,THECSSHASCHANGED,,THETIMETOREACHSTEADYSTATEHASN’TCHANGED,THECSSHASCHANGED,CONCENTRATION,CONCENTRATION,36,多次給藥的時量關(guān)系的規(guī)律總結(jié),一次用藥后，經(jīng)過5個T1/2，體內(nèi)藥物基本消除。連續(xù)多次給藥，只要用藥劑量和間隔不變，經(jīng)過該藥物的5個T1/2達(dá)到CSS。分次給藥時，血藥濃度有波動，有峰值CSSMAX，谷值CSSMIN，單位時間內(nèi)的藥量不變，分割給藥次數(shù)越多，波動越小，靜脈滴注無波動。,37,多次給藥的時量關(guān)系的規(guī)律總結(jié),單位時間內(nèi)給藥總量不變時，達(dá)坪值時間和用藥間隔Τ和/或用藥劑量D無關(guān)，都是經(jīng)過5個T1/2。間隔不變，坪值高度與劑量成正比；Τ不變，D↑→CSS↑劑量不變，坪值高度與給藥間隔成反比。D不變，Τ↑→CSS↓；Τ↓→CSS↑,38,使血藥濃度立即達(dá)到（或接近）CSS的首次用藥量。,如用藥間隔時間為T1/2，則負(fù)荷量為給藥量的倍量。,負(fù)荷量LOADINGDOSE,當(dāng)已確定每次固定給藥量（維持量）時LOADINGDOSEAMAX（或AMAX/F）,當(dāng)希望達(dá)到某有效濃度時LOADINGDOSE靶濃度（CSSVD/F,39,,最佳給藥方案每隔一個T1/2給予維持量，首劑加倍,40,41,,房室模型COMPARTMENTMODEL,42,,房室模型COMPARTMENTMODEL,43,

簡介：一章1敘述巖體力學(xué)的定義敘述巖體力學(xué)的定義巖體力學(xué)主要是研究巖體和巖體力學(xué)性能的一門學(xué)科，是探討巖石和巖體在其周圍物理環(huán)境發(fā)生變化后，做出響應(yīng)的一門力學(xué)分支。2何謂巖石何謂巖體巖石與巖體有何不同之處何謂巖石何謂巖體巖石與巖體有何不同之處巖石由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然物體。（2）巖體一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。（3）不同之處巖體是由巖石塊和各種各樣的結(jié)構(gòu)的綜合體。3何謂巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)的兩大要素是什么何謂巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)的兩大要素是什么（1）巖體結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其組合關(guān)系；或者是指結(jié)構(gòu)體的規(guī)模、形態(tài)及其排列形式所表現(xiàn)的空間形態(tài)。（2）結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面。巖體結(jié)構(gòu)的六大類型塊狀、鑲嵌、層狀、碎裂、層狀碎裂、松散結(jié)構(gòu)。4巖體有哪些特征巖體有哪些特征（1）不連續(xù)；受結(jié)構(gòu)面控制，巖塊可看作連續(xù)。（2）各向異性；結(jié)構(gòu)面有一定的排列趨勢，不同方向力學(xué)性質(zhì)不同。（3）不均勻性；巖體中的結(jié)構(gòu)面方向、分布、密度及被結(jié)構(gòu)面切割成的巖塊的大小、形狀和鑲嵌情況等在各部位不同，各部位的力學(xué)性質(zhì)不同。（4）賦存地質(zhì)因子特性（水、氣、熱、初應(yīng)力）都會對巖體有一定作用。二章二章1巖石物理力學(xué)性質(zhì)有哪些巖石物理力學(xué)性質(zhì)有哪些巖石的質(zhì)量指標(biāo)，水理性質(zhì)指標(biāo)，描述巖石風(fēng)化能力指標(biāo)，完整巖石的單軸抗壓強度，抗拉強度，剪切強度，三向壓縮強度和各種受力狀態(tài)相對應(yīng)的變形特性。2影響巖石強度特性的主要因素有哪些影響巖石強度特性的主要因素有哪些對單軸抗壓強度的影響因素有承壓板、巖石試件尺寸及形狀（形狀、尺寸、高徑比），加載速率、環(huán)境（含水率、溫度）。對三相壓縮強度的影響因素側(cè)向壓力、試件尺寸與加載速率、加載路徑、空隙壓力。3什么是巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線什么是巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線所謂應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線是指在剛性實驗機上進(jìn)行實驗所獲得的包括巖石達(dá)到峰值應(yīng)力之后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。4簡述巖石剛性實驗機的工作原理簡述巖石剛性實驗機的工作原理壓力機加壓（貯存彈性應(yīng)能）巖石試件達(dá)峰點強度（釋放應(yīng)變能）導(dǎo)致試件崩潰。AA′O2O1面積峰點后，巖塊產(chǎn)生微小位移所需的能。ACO2O1面積峰點后，剛體機釋放的能量（貯存的能量）。ABO2O1峰點后，普通機釋放的能量貯存的能量。當(dāng)實驗機顆粒密度、巖石天然空隙率。顆粒密度、巖石天然空隙率。1114、將某一巖石試件進(jìn)行單軸壓縮實驗，其壓應(yīng)力達(dá)到、將某一巖石試件進(jìn)行單軸壓縮實驗，其壓應(yīng)力達(dá)到280MPA時發(fā)生破壞。破壞面與水時發(fā)生破壞。破壞面與水平面的夾角為平面的夾角為60，設(shè)其抗剪強度為直線型。，設(shè)其抗剪強度為直線型。試計算試計算（1）該巖石的）該巖石的C值；值；（2）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；（3）在正應(yīng)力為零的面上的抗剪強度；）在正應(yīng)力為零的面上的抗剪強度；（4）在與最大主應(yīng)力作用面成）在與最大主應(yīng)力作用面成30的面上的抗剪強度。的面上的抗剪強度。15、某砂巖地層，砂巖的峰值強度參數(shù)、某砂巖地層，砂巖的峰值強度參數(shù)1240CMPA。某一點的初始應(yīng)力狀態(tài)為。某一點的初始應(yīng)力狀態(tài)為31897345MPAMPA，由于修建水庫巖石孔隙水壓力增大，試求該點巖石當(dāng)孔隙水壓，由于修建水庫巖石孔隙水壓力增大，試求該點巖石當(dāng)孔隙水壓力為多大時會使砂巖破壞力為多大時會使砂巖破壞

簡介：2007年爐外精煉年會論文集1892007年7月LADLEREFINING2007ANNUALMEETINGPROCEEDINGSJULY2007用鋁渣和石灰對鐵水預(yù)脫硫的熱力學(xué)張茂林徐安軍北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083摘要通過熱力學(xué)計算分析了AL在鐵水中與氧和硫反應(yīng)的平衡活度，當(dāng)CAO和AL同時加入鐵水中，適量的AL會提高CAO的脫硫能力。探討了在AL的參與下，CAO作為脫硫劑時的脫硫熱力學(xué)反應(yīng)機理，以及AL2O3和CAF2對鐵水脫硫的作用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞脫硫；鋁；熱力學(xué)；鐵水預(yù)處理1引言采用鐵水預(yù)處理工藝是改善轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的重要保證也是現(xiàn)代化鋼廠的基本標(biāo)志之一。為了取得良好的預(yù)處理脫硫效果關(guān)鍵之一是要有高效率的脫硫劑。新鋼種的生產(chǎn)對鐵水脫硫提出了新的要求趨向于向MG基脫硫劑1及其它復(fù)合型脫硫劑2發(fā)展。加石灰基復(fù)合脫硫劑的KR法技術(shù)已成為目前鐵水預(yù)處理的重要方法之一，但關(guān)于CAO與鋁渣（主要成分是AL、AL2O3）同時參與脫硫過程的熱力學(xué)研究還不充分。本文將對AL的脫硫能力以及AL對CAO脫硫能力影響進(jìn)行計算分析，藉以為KR法預(yù)處理脫硫生產(chǎn)廠家提供參考。（本文熱力學(xué)數(shù)據(jù)主要來自于文獻(xiàn)8）2鋁在鐵液中的脫氧脫硫問題鐵水中的脫硫反應(yīng)是個還原過程S2ES2，生成S2再與適當(dāng)?shù)慕饘訇栯x子結(jié)合。生成S2的電子多是由O2提供，脫硫過程可寫成SO2S2O。如果O2是由氧化鈣提供，則反應(yīng)式為SCAOCASO。必須把氧活度用強氧化劑降下來，反應(yīng)才會向生成硫化物的方向進(jìn)行。按照此方式脫硫，須滿足的條件為必須有還原劑存在，能給出電子必須有能和硫結(jié)合也能生成硫化物的物質(zhì)，結(jié)合后能轉(zhuǎn)入鐵以外的新相。如沒有脫氧劑將氧從鐵水中除去脫硫反應(yīng)會被阻礙。有時，必須加入脫氧劑，如SI、MG、AL、C。脫硫能力取決于所生成的硫化物的穩(wěn)定性和所用脫氧劑的還原能力。鋁屬于輕金屬，相對原子量為27，比重為2698，熔點是6601℃，沸點是2520℃。鋁渣的主要成份為AL，AL2S3，在鐵水溫度下AL以液態(tài)存在。鋁與氧結(jié)合生成AL2O3，其熔點約為2015℃，密度為397；鋁與硫結(jié)合生成AL2S3，其熔點為1100℃，密度為202。AL加入鐵水中可能進(jìn)行的反應(yīng)如下（1）323132SOALOALJMOLTG11304017501（2）323132SSALSALJMOLTG18701068202（3）31313232SOALOSALSJMOLTG22015085703在1350℃，以上反應(yīng)達(dá)平衡時的硫活度為ΑS，氧活度為ΑO。在煉鋼脫氧過程中，作為SI脫氧的繼續(xù)和補充時，一般加鋁量為03～1KGT鋼6。所以假定ΑAL005，則有K11ΑAL23ΑO136106ΑO54106K21ΑAL23ΑS59101ΑS12510K3ΑSΑO231106ΑO如此之低，ΑS卻那么高，表明鋁的脫氧能力很強，而基本不具備單脫硫能力。意味著在有AL2O3和AL2S3的存在的情況下，即使把氧降到很低也難以進(jìn)行脫硫。實際鐵水中的氧含量約在00016左右7（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。有文獻(xiàn)3分析脫硫后的渣中存在有鋁酸鈣，并沒有鋁的硫化物，這表明鋁實際上是參加了脫氧反應(yīng)。可見，鋁粉加入鐵水中，必先脫氧，否則，即使存在產(chǎn)物AL2S3，又會被鐵水中的氧所氧化，如反應(yīng)（3）。3鐵水中的氧高溫下，鐵水中的碳處于飽和態(tài)，可以按JULY20072007年爐外精煉年會論文集191TG6924126009JMOL可知，AL和CAO同時加入進(jìn)行脫硫時，過量的CAO與被氧化的AL在1350℃左右會繼續(xù)發(fā)生化合，生成更穩(wěn)定、熔點更低的鈣鋁酸鹽如3CAOAL2O3熔點為1535℃和12CAO7AL2O3熔點為1415℃，實際AL參與的脫硫反應(yīng)式可以如下32331322SSSSOALCAOCASALSCAO（10）JMOLTG779029595391350℃時，K1ΑAL23ΑS608104按ΑAL005計算，得ΑS121104比較以上幾個脫硫反應(yīng)式，在鐵水溫度下（10）式的自由焓負(fù)值最大，表明熱力學(xué)上AL和CAO共同脫硫時，最優(yōu)先進(jìn)行（10）式反應(yīng)。此時，石灰顆粒表面生成了鈣鋁酸鹽，因而阻止了不溶解硫的硅酸鹽層的形成，而且這些低熔點的反應(yīng)產(chǎn)物層具有很大溶解硫能力，優(yōu)化了脫硫的微環(huán)境，提高了CAO的脫硫速度和脫硫效率，由計算知反應(yīng)平衡時能將硫降到很低的水平。但這些結(jié)果只是基于某些條件下的理論預(yù)測，實際中脫硫反應(yīng)可能離平衡很遠(yuǎn)，并且脫硫效果的高低取決動力學(xué)條件。5AL2O3的作用鋁渣中AL2O3的作用值得探討。顯然AL2O3是中性偏酸的物質(zhì)，從脫硫需要堿性這點上來說，對脫硫起到不利的作用。但是某些廠在脫硫劑中配入鋁渣提高脫硫率的事實表明，AL2O3肯定具有復(fù)雜的作用。首先，它有降低脫硫產(chǎn)物CAS活度的效果，這使得熔渣具有更大的硫容量；其次，AL2O3會降低CAO的熔點，改善渣的流動性使渣具有更強的反應(yīng)性能。但當(dāng)鋁渣用量過大時，AL2O3使渣堿度降低，會使渣脫硫能力減弱。實驗中當(dāng)AD粉（主要成分AL和AL2O3）用量超過15后，脫硫率下降即是這一原因。96添加CAF2的影響CAF2本身沒有脫硫能力。曾進(jìn)行過用螢石粉噴入鐵水的脫硫?qū)嶒灒瑖姶盗窟_(dá)19KGPT鐵之多而脫硫率僅為3，這也說明CAF2本身沒有脫硫能力，但在CAO中摻入CAF2粉后，使CAO的脫硫速度顯著增加，而且最終含硫量也降低了。其機理有兩種解釋一種解釋是，CAF2的加入降低了2CAOSI02的熔點，使硫容易向CAO固相擴(kuò)散；另種解釋是，主要是CAF2分解出的氟離子破壞了2CAOSI02賴以結(jié)合的化學(xué)鍵，使之形成“空隙”，易使硫擴(kuò)散到CAO粒子內(nèi)部。不管何種解釋，從宏觀上看，CAF2加入都大大提高了CAO的脫硫速度和脫硫效率，在進(jìn)行工業(yè)試驗和研究中都證實了這一點。7結(jié)論1）在鐵水中鋁的脫氧能力很強，而幾乎無直接脫硫能力。2）AL與氧化鈣復(fù)合后的脫硫劑從熱力學(xué)看對脫硫反應(yīng)有利，AL起脫氧作用。由于復(fù)合脫硫產(chǎn)物的熔點低，熔渣的硫容量大，易于反應(yīng)物的擴(kuò)散，改善了動力學(xué)條件，因此，AL和CAO同時加入進(jìn)行脫硫，其效果要比單獨用CAO脫硫好很多。3）鋁渣中AL2O3的量在一定范圍內(nèi)對脫硫是有利的，用量過多會起反作用，應(yīng)該受到控制。同時，加入CAF2會大大提高了CAO的脫硫速度和脫硫效率。參考文獻(xiàn)1GAIRONSCCELIKSTEELMAKINGCONFERENCEPROCEEDINGS19922552A’LVAROBRAVOLOPES1999PROCEEDINGSIRONMAKINGCONFERECECHICAGOILMARCH21～241999813徐國濤等脫硫過程中脫氧作用的分析與實驗驗證煉鋼，2000，16（2）4吳引澊鐵水脫硫的熱力學(xué)與動力學(xué)淺析煉鋼1996，25李博知鐵水預(yù)處理脫硫劑的選擇上海金屬第24卷第1期6陳家祥主編鋼鐵冶金學(xué)冶金工業(yè)出版社，19907IRONSGAGUTHRIEILBUBBLEFMATIONATNOZZLESINPIGIRONMETALTRANS19789B1018梁英教，車蔭昌等無機物熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊東北大學(xué)出版社，19939樂可襄，董元篪等鐵水預(yù)處理粉劑組成對脫硫的影響煉鋼，2001，17（5）

簡介：第一章靜力學(xué)基本概念第一章靜力學(xué)基本概念1、只限物體任何方向移動，不限制物體轉(zhuǎn)動的支座稱（）支座。A固定鉸B可動鉸C固定端D光滑面【代碼】50241017【答案】A2、只限物體垂直于支承面方向的移動，不限制物體其它方向運動的支座稱（）支座。A固定鉸B可動鉸C固定端D光滑面【代碼】50241027【答案】B3、既限制物體任何方向運動，又限制物體轉(zhuǎn)動的支座稱（）支座。A固定鉸B可動鉸C固定端D光滑面【代碼】50241037【答案】C4、平衡是指物體相對地球（）的狀態(tài)。A、靜止B、勻速運動C、勻速運動D、靜止或勻速直線運動【代碼】50241047【答案】D5、如圖所示桿ACB，其正確的受力圖為（）。A、圖AB、圖BC、圖CD、圖D【代碼】50241057【答案】A6加減平衡力系公理適用于。ABCDQABCDQRARBRD（C）ABCDQRARBRD（D）ABCDQRARBRD（A）ABCDQRARBRD（B）AF1BF2CF4DF3【代碼】50142128【答案】C13物體受五個互不平行的力作用而平衡，其力多邊形是A三角形B四邊形C五邊形D六邊形【代碼】50141139【答案】C14物體受三個互不平行的力作用而平衡，其力多邊形是A三角形B四邊形C五邊形D六邊形【代碼】50141147【答案】A15物體受四個互不平行的力作用而平衡，其力多邊形是A三角形B四邊形C五邊形D六邊形【代碼】50141158【答案】B16物體受六個互不平行的力作用而平衡，其力多邊形是A三角形B四邊形C五邊形D六邊形【代碼】50141168【答案】D

簡介：中碳鋼高溫力學(xué)性能研究及在連鑄生產(chǎn)中的應(yīng)中碳鋼高溫力學(xué)性能研究及在連鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用袁偉霞董漢雄袁桂蓮摘要采用高溫?zé)崮M方法研究了中碳鋼的高溫力學(xué)性能對比分析了應(yīng)變速率、冷卻速率及化學(xué)成分等對性能的影響并對其在連鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析討論。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞包晶鋼高溫脆性斷面收縮率STUDYONMECHANICALPERFMANCEOFMEDIUMCARBONSTEELATHIGHTEMPERATUREITSAPPLICATIONINCONTINUOUSCASTINGYUANWEIXIADONGHANXIONGYUANGUILIANWUHANIRONX1、X2鋼含有一定的合金元素CRMO和TI均為碳化物形成元素它們在晶界的析出增強了奧氏體晶界的應(yīng)力集中使其在較高溫度便出現(xiàn)了脆性脆性溫度范圍寬。X2鋼與X1相比碳含量較高且緊鄰鐵碳反應(yīng)的包晶點奧氏體單相化溫度高在試驗溫度下奧氏體晶粒粗大其脆性比X1鋼嚴(yán)重。圖2X1X2X3鋼高溫塑性比較很多研究認(rèn)為斷面收縮率RA小于50時材料的裂紋敏感性明顯增加以此值對應(yīng)的溫度范圍為材料的脆性溫度范圍試驗得到X1、X2、X3鋼分別為860～930℃、740～930℃、680～830℃。含一定合金元素的鋼脆性低谷淺而寬在連鑄過程進(jìn)行矯直時不容易避開操作不當(dāng)會導(dǎo)致表面裂紋。3333冷卻速率對鋼的高溫性能的影響冷卻速率對鋼的高溫性能的影響在連鑄生產(chǎn)中降低二次冷卻區(qū)的冷卻強度即采用弱冷卻可以減輕和防止裂紋的產(chǎn)生在鋼的高溫性能試驗中也得出了同樣的結(jié)果。降低冷卻速率提高了鋼的朔性如圖3所示冷卻速率由40℃S降低至

簡介：SMSM8FEFE8585SISI2C5非晶合金的晶化動力學(xué)非晶合金的晶化動力學(xué)劉建華張靜武張瑞軍張湘義摘要用差熱分析DTA，結(jié)合X射線衍射XRD研究了SM8FE85SI2C5非晶合金的晶化動力學(xué)。試驗結(jié)果表明在0～900℃，該合金晶化相和SM2FESI17CX在晶化初期激活能變化不大，當(dāng)晶化量XC（ΑFE）大于70、XC［SM2FESI17CX］大于50時，兩相晶化激活能開始減小。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞SM8FE85SI2C5非晶合金晶化動力學(xué)表觀激活能CRYSTALLIZATIONKIICSOFAMPHOUSALLOYSM8FE85SI2C5LIUJIANHUAZHANGJINGWU，ZHANGRUIJUNZHANGXIANGYIYANSHANUNIVERSITYQINHUANGDAO066004ABSTRACTABSTRACTTHECRYSTALLIZATIONKIICSOFAMPHOUSALLOYSM8FE85SI2C5WASSTUDIEDBYDIFFERENTIALTHERMALANALYSISDTAX－RAYDIFFRACTIONXRDTHETESTRESULTSSHOWEDTHATIN0～900℃THEREWASNOAPPRECIABLYCHANGEFTHEACTIVATIONENERGYOFTHECRYSTALLINEPHASESΑSM2FESI17CXPHASEATBEGINNINGCRYSTALLIZATIONSTAGEASTHECRYSTALLIZEDVOLUMEFRACTIONOFXCΑFEXC［SM2FESI17CX］WASMETHAN70THEACTIVATIONENERGIESDECREASEDMATERIALMATERIALINDEXINDEXAMPHOUSALLOYSM8FE85SI2C5CRYSTALLIZATIONKIICSAPPARENTACTIVATIONENERGY1988年COCHON等人［1］首次用快淬法將ND4FE78B18合金制成納米復(fù)合永磁材料，發(fā)現(xiàn)該材料具有明顯的剩磁增強效應(yīng)。隨后的微磁學(xué)理論計算表明［2］，該材料的最大磁能積，遠(yuǎn)高于任何一種單相永磁材料，從而引起各國學(xué)者的關(guān)注與重視。目前，納米復(fù)合永磁材料的制備方法主要有快淬法和機械合金法，研究體系主要集中在NDFEB和SMFENC合金上。然而，所有公開報導(dǎo)的最大磁能積10～25MGOE遠(yuǎn)低于理論預(yù)言的100MGOE其主要原因是實際合金的納米晶結(jié)構(gòu)，特別是納米晶尺寸與理論要求偏差較大，因此，控制納米復(fù)合永磁材料的微結(jié)構(gòu)，細(xì)化其納米晶粒尺寸成為這類新型永磁材料進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵性問題。目前普遍采用添加合金元素及元素替代來達(dá)到目的。鐵基納米晶軟磁合金的研究結(jié)果表明，復(fù)合添加元素有利于合金形成超細(xì)的納米晶結(jié)構(gòu)，且合金的晶化行為對其晶化形成的微結(jié)構(gòu)有著重要影響［3］。本文研究了SM8FE85SI2C5非晶合金的晶化動力學(xué)，以掌握該合金的晶化行為。1試驗方法試驗方法熱峰，經(jīng)X射線XRD衍射圖2可知第1個峰對應(yīng)ΑFE固溶體析出，第2個峰對應(yīng)SM2FESI17CX金屬間化合物析出。兩相的晶化開始溫度TX和峰值溫度TP與升溫速率的關(guān)系見表1。圖2SM8FE85SI2C5非晶合金15℃MINX射線衍射圖FIG2X－RAYDIFFRACTIONPATTERNOFALLOYSM8FE85SI2C515CMIN表1不同升溫速度下不同升溫速度下SMSM8FEFE8585SISI2C5合金的晶化開始溫度合金的晶化開始溫度TTX和峰值溫度和峰值溫度TTPTABLETABLE1ONSETONSETPEAKPEAKCRYSTALLIZEDCRYSTALLIZEDTEMPERATURETEMPERATUREOFOFALLOYALLOYSMSM8FEFE8585SISI2C5ATATDIFFERENTDIFFERENTHEATINGHEATINGRATERATE升溫速度℃MIN1名稱晶化相101520ΑFE620186214963045晶化開始溫度TX℃SM2FESI17CX769457756578155ΑFE660266669467161峰值溫度TP℃SM2FESI17CX79496800348073022晶化激活能221晶化表觀激活能EC根據(jù)表1數(shù)據(jù)作LNBT2～T1圖，見圖3，可見LNBT2～T1呈直線關(guān)系，由公式1計算ΑFE相的峰值表觀激活能為43158KJMOLSM2FESI17CX相的峰值表觀激活能為51443KJMOL。

簡介：J化表11委托單位鋼材力學(xué)性能試驗報告鋼材力學(xué)性能試驗報告理化室公章產(chǎn)品名稱試驗日期年月日委托單編號試件編號溫度℃報告日期年月日彎曲沖擊V斷口及彎曲面情況材料名稱及規(guī)格屈服強度MPA抗拉強度MPA伸長率斷面收縮率類型角度彎軸直徑MM硬度值沖擊吸收功J試樣折斷情況抗拉彎曲標(biāo)準(zhǔn)評定結(jié)果備注單位負(fù)責(zé)人技術(shù)審核人試驗員J化表11委托單位鋼材力學(xué)性能試驗報告鋼材力學(xué)性能試驗報告理化室公章產(chǎn)品名稱試驗日期年月日委托單編號試件編號溫度℃報告日期年月日彎曲沖擊V斷口及彎曲面情況材料名稱及規(guī)格屈服強度MPA抗拉強度MPA伸長率斷面收縮率類型角度彎軸直徑MM硬度值沖擊吸收功J試樣折斷情況抗拉彎曲標(biāo)準(zhǔn)評定結(jié)果備注單位負(fù)責(zé)人技術(shù)審核人試驗員

簡介：1馬鋼常規(guī)板坯連鑄中間包流場的物理模擬研究及應(yīng)用馬鋼常規(guī)板坯連鑄中間包流場的物理模擬研究及應(yīng)用潘遠(yuǎn)望1、2尹國才2史向英2（1安徽工業(yè)大學(xué)冶金與資源學(xué)院，安徽馬鞍山243000；2馬鋼技術(shù)中心，安徽馬鞍山243000）摘要本文根據(jù)相似原理，運用正交實驗設(shè)計了9種中間包湍流控制器的實驗方案，采用水力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型研究了中間包湍流控制器對馬鋼板坯連鑄中間包流體流動的影響。合理結(jié)構(gòu)的湍流控制器能夠改善中間包流體流動特性平均停留時間增加活塞流體積提高死區(qū)體積下降。實驗研究結(jié)果和生產(chǎn)實踐表明，10＃湍流控制器的中間包流場較合理；采用10＃湍流控制器能改善中間包的溫度場和流場，中間包的TO小于15PPM。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞中間包湍流控制器水模數(shù)模應(yīng)用PHYSICALSIMULATIONRESEARCHAPPLICATIONOFFLOWFIELDINTUNDISHFCONVENTIONALCCSLABOFMASTEELPANYUANWANG12YINGUOCAI2SHIXIANGYING21METALLURGYRESOURCESCHOOLANHUIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY2TECHNOLOGYCENTREOFMASTEEL）ABSTRACT9TESTPROGRAMSFTHETURBULENCECONTROLLERINTUNDISHWEREDESIGNEDTHROUGHTHOGONALTESTSBASEDONTHESIMILARITYPRINCIPLETHEINFLUENCESOFTHETURBULENCECONTROLLERONTHEFLUIDFLOWINTUNDISHDURINGCONTINUOUSCASTINGOFTHESLABINMASTEELWERESTUDIEDBYTHEHYDRAULICSMODELTHEMATHEMATICALMODELTHETURBULENCECONTROLLERWITHRATIONALSTRUCTURECOULDIMPROVETHEBEHAVIOFTHEFLUIDFLOWINTUNDISHEXTENDTHEAVERAGERESIDENCETIMEINCREASETHEVOLUMEOFTHEPLUGFLOWREDUCETHEDEADZONETHERESULTSOFTHEEXPERIMENTALRESEARCHTHEPRODUCTIONPRACTICESHOWEDTHATTHEFLOWFIELDOFTHE10TURBULENCECONTROLLERWASMERATIONALTHETEMPERATUREFIELDFLOWFIELDINTUNDISHCOULDBEIMPROVEDBYUSEOFTHE10TURBULENCECONTROLLERTHETOOFTHETUNDISHWASLESSTHAN15PPMKEYWDSTUNDISHTURBULENCECONTROLLERHYDRAULICSMODELMATHEMATICALMODELAPPLICATION1前言前言中間包冶金是一項特殊的爐外精煉技術(shù)是從熔煉到鑄坯這個生產(chǎn)流程中保證鋼質(zhì)量優(yōu)良的關(guān)鍵一環(huán)。從冶金反應(yīng)工程學(xué)的角度來看，鋼水在中間包中存在湍流流動以及伴隨湍流流動的傳質(zhì)、傳熱、夾雜物碰撞和排除等物理現(xiàn)象。近年來，就凈化鋼液的措施而言，除中間包的幾何結(jié)構(gòu)和容量外，中間包內(nèi)鋼液的流動狀態(tài)也起到關(guān)鍵的作用。通過在中間包中安裝一些控流裝置，以改變鋼水在中間包的流動特性，提高夾雜物的去除率［1］。本文針對馬鋼常規(guī)板坯中間包進(jìn)行內(nèi)腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確定了適合該中間包的湍流控制器。2試驗原理和方案試驗原理和方案21試驗原理試驗原理本試驗的主要理論基礎(chǔ)是相似三定理。模型與實型中液體流動相似的基本條件是幾何相似和動力相似2。為方便實驗，選擇實驗?zāi)Ｐ团c實型的幾何相似比例為031。試驗中中間包內(nèi)鋼液受到的力主要有重力、慣性力、粘性力，因此只要保證FR準(zhǔn)數(shù)和RE準(zhǔn)數(shù)相等即可保證動力相似。通過計算，原型實際流體流動的RE準(zhǔn)數(shù)與水模型中流體流動的RE準(zhǔn)數(shù)都超過10000，進(jìn)入第二自?；瘏^(qū)，因此只要保證FR準(zhǔn)數(shù)相等，就可以保證原型和模型的動力相似。模型與原型相關(guān)參數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表1所示。3包內(nèi)加入示蹤劑（即Δ刺激信號），同時在中間包出水口處測定示蹤劑的濃度變化曲線，稱為RTD曲線3，RTD曲線分析結(jié)果如表4所示。表4中間包鋼液的中間包鋼液的RTDRTD曲線分析結(jié)果曲線分析結(jié)果TABLE4ANALYSISRESULTSOFTHERTDCURVE實驗號實際平均停留時間，S死區(qū)體積分?jǐn)?shù)活塞流體積分?jǐn)?shù)混合區(qū)體積分?jǐn)?shù)12463377V“971246P2791287DB546357YS029227PC053227QS032226R?233177V?949247I根據(jù)正交試驗的直觀分析法分析可以得出最優(yōu)的參數(shù)如下表5所示。表53個指標(biāo)分別對應(yīng)的最優(yōu)參數(shù)方案個指標(biāo)分別對應(yīng)的最優(yōu)參數(shù)方案TABLE5THEOPTIMIZEDPARAMETERS表6優(yōu)化后的試驗方案優(yōu)化后的試驗方案CRESPONDINGTOEACHOFTHE3INDEXESTABLE6OPTIMIZEDTESTPROGRAMS指標(biāo)L1L2H1H2死區(qū)體積分?jǐn)?shù)1804533769活塞流體積分?jǐn)?shù)1804533769混合流體積分?jǐn)?shù)1804536769綜上分析，選擇設(shè)計10和11＃方案進(jìn)行流場拍照和數(shù)模試驗。10＃和11＃方案如表6所示。32中間包流場分析中間包流場分析對10＃和11＃試驗在鋼液注入口處加入黑墨水，然后用攝像機對流場進(jìn)行拍攝。32110＃試驗方案的流場＃試驗方案的流場10＃試驗方案的流場圖如下圖2所示。圖21010＃試驗方案中間包流場圖＃試驗方案中間包流場圖FIGURE2PHOTOSOFTHETUNDISHFLOWFIELDIN10TESTPROGRAM從圖3照片可以看到，鋼液從鋼包長水口注入中間包后，鋼液沖擊到中間包底部然后向上流到鋼液的上部，這樣使大部分流體在中間包內(nèi)的平均停留時間延長，利于夾雜物的上浮和去除，無短路流產(chǎn)生，中間包流場較合理。32211＃試驗方案的流場＃試驗方案的流場實驗號L1L2H1H210＃180453376911＃1804536769

簡介：聯(lián)系人張士宏SHZHANGIMR02483978266，曲周德TSHJQUIMR13485368457板材熱精軋微觀組織演化模擬及力學(xué)性能預(yù)報板材熱精軋微觀組織演化模擬及力學(xué)性能預(yù)報張士宏1，曲周德12，王忠堂1，李殿中1（1中國科學(xué)院金屬研究所，沈陽110016；2太原科技大學(xué)太原030024）摘要為了滿足用戶對薄板帶鋼尺寸精度和力學(xué)性能的日益嚴(yán)格的要求，迫切需要應(yīng)用計算機數(shù)值模擬技術(shù)來模擬薄板帶鋼的連軋過程、預(yù)測最終產(chǎn)品的力學(xué)性能、獲得優(yōu)化的熱軋工藝參數(shù)。本文研究了薄板連軋精軋過程中的變形、熱交換和精軋過程中的組織演變，以及加工后板材的組織與力學(xué)性能之間的對應(yīng)關(guān)系等內(nèi)容。對薄板多道次熱精軋過程宏觀層次的有限元模擬、微觀層次的組織預(yù)報、亞觀層次的MONTECARLO模擬方法等進(jìn)行了深入研究。研究成果對于發(fā)展多場多層次耦合模擬技術(shù)，利用商業(yè)有限元軟件進(jìn)行組織預(yù)測和力學(xué)性能預(yù)報具有重要的理論意義和實用價值。關(guān)鍵詞組織演化；數(shù)值模擬；性能預(yù)報；蒙特卡羅法；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MICROSTRUCTUREEVOLUTIONSIMULATIONMECHANICALPROPERTIESPREDICTIONDURINGFINISHINGROLLINGOFTHINSTRIPZHANGSHIHONG1QUZHOUDE12WANGZHONGTANG1LIDIANZHONG11INSTITUTEOFMETALRESEARCHSHENYANG110016CHINA2TAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCETECHNOLOGYTAIYUAN030024CHINAABSTRACTTOFULFILLTHEINCREASINGLYSTRICTDEMSFSHAPEPRECISIONMECHANICALPROPERTIESOFPLAINCARBONSTEELTOSUPPLYCONSUMERSCOMPUTERSIMULATIONTECHNIQUEOFHOTROLLINGPROCESSPREDICTINGTHEMANUFACTUREPOSSIBILITYASWELLASPRODUCTPERFMANCEWHICHISUSEDTOOPTIMIZEROLLINGSCHEDULESISURGENTLYREQUIREDTHEPAPERENDEAVSTOSTUDYTHEDEFMATIONSTHERMALEXCHANGEMICROSTRUCTUREEVOLUTIONOFSTRIPSDURINGHOTROLLINGTHERELATIONSBETWEENMECHANICALPROPERTIESMICROSTRUCTUREOFPRODUCTIONAFTERCOOLINGACOMPREHENSIVEINVESTIGATIONISCONDUCTEDINTOFINITEELEMENTTECHNOLOGYPREDICTIONOFMICROSTRUCTURESMESOSCOPICSIMULATIONTECHNIQUEBASEDONMONTECARLOTHEACHIEVEMENTSAREPRACTICALLYVALUABLETOTHEDEVELOPMENTOFMULTIFIELDSMULTISCALECOUPLEDFINITEELEMENTTHEYFLEXIBLYMAKINGUSEOFCOMMERCIALFEMCODEKEYWDSMICROSTRUCTUREEVOLUTIONSIMULATIONMECHANICALPROPERTIESPREDICTMONTECARLOARTIFICIALNEURALWK1前言動態(tài)再結(jié)晶和晶粒生長模型?；貧w熱壓縮試驗數(shù)據(jù)獲得靜態(tài)再結(jié)晶、動態(tài)再結(jié)晶、晶粒生長模型。但是目前的大型商業(yè)有限元模擬軟件中都沒有集成SELLARS模型，因此，為了同時對軋制成型過程中的組織演化進(jìn)行模擬，對所使用的有限元軟件進(jìn)行了二次開發(fā)，二次開發(fā)的子程序UGRAIN流程圖如圖3所示?！椤椤镃￡098￡￡￡圖3UGRAIN子程序流程圖FIG3FLOWTOFUGRAINSUBROUTINE圖4（A）、（B）、（C）分別為第一道次計算的應(yīng)變、溫度和晶粒尺寸。由于溫度是影響組織演化的主要因素，為保證計算的準(zhǔn)確性，將7道次溫度計算結(jié)果與生產(chǎn)線的測量結(jié)果，進(jìn)行了對比，如圖5所示。圖4（C）為通過二次開發(fā)的子程序計算的第一道次薄板內(nèi)的晶粒尺寸分布圖，圖4（D）為軋卡試驗中第一道次的金相圖。（A）應(yīng)變（B）溫度