热局部非平衡下饱和多孔弹性柱体的动力分析

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基于多孔介质理论所建立的不可压饱和多孔介质热—流—固耦合模型,本文重点研究讨论了热局部非平衡下一类多孔弹性柱体拟静态和动力响应的解析解。首先,对于一端固定、绝热和不可渗透,另一端受机械和温度载荷联合作用且可自由排水的有限长多孔弹性柱体,利用分离变量法和拉普拉斯变换分别推导给出了热局部非平衡下温度场以及多孔弹性柱体拟静态和动力响应下固相位移和有效应力、流体速度和孔隙压力的一般解析表达式。然后,在热局部非平衡下对于无限长多孔弹性柱体的拟静态和动力问题,利用拉普拉斯变换分别推导给出了两类边界条件下固相位移、流体速度和孔隙压力的一般解析表达式。最后,基于所推导的一般解析表达式,针对有限长多孔弹性柱体,在脉冲机械和温度载荷联合作用下的拟静态问题以及周期温度载荷作用下的动力问题,分别数值研究了不同参数下温度载荷对固相变形和有效应力、流体速度和孔隙压力的影响。结果表明:在流固两相热扩散系数的比值较大和两相间热交换系数比较小的情况下,热局部平衡和非平衡下以及拟静态和动力下有关结果之间有着显著的差异。
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