Необратимость - деформация
Cтраница 2
Карман [35] показал, что пористая среда, сжимаясь, может необратимо деформироваться за счет расширения твердых частичек скелета внутрь пор и уменьшения по-рового пространства. Предположение о необратимости деформации пористой среды основывается на следующих рассуждениях. При понижении пластового давления скелет породы под действием дополнительной нагрузки со стороны вышележащих горных пород сжимается до определенного состояния, характеризуемого некоторой величиной коэффициента сжимаемости. [16]
Модель Максвелла представляет собой упруговязкую жидкость, которая может течь ( релаксировать) под действием любых нагрузок. Для нее характерна необратимость деформаций. Если, например, время релаксации значительно больше времени действия напряжения, то тело называют твердым. Если же время релаксации мало по сравнению с временем действия напряжения, то тело ведет себя как жидкость - напряжения уменьшаются благодаря ее течению. [17]
Соотношение (30.46) позволяет путем подбора найти параметр р, так как левая часть его известна. Разумеется, здесь существенно пренебрегается эффектом необратимости деформаций пласта. [18]
 |
Диаграмма деформации. [19] |
Обратимость деформации на участке ОА наблюдается только в том случае, если нагрузка прилагается и снимается сравнительно быстро. Если нагрузка приложена в течение большого промежутка времени, то мы сталкиваемся с явлением крипа ( ползучести), а следовательно, и с необратимостью деформации. [20]
Напряжения в грунтах оснований от внешней нагрузки при давлениях, не превышающих значение К, допускается определять по формулам теории линейно деформируемых тел. Напряжения, по этим формулам, соответствуют конечным осадкам. Из-за необратимости деформаций и изменения их во времени формулы, строго говоря, применимы для однократного приложения нагрузок. Поэтому принципом независимости действия сил можно пользоваться в тех случаях, когда все нагрузки приложены одновременно и определяются их суммарные напряжения. Суммировать напряжения от нагрузок, приложенных с интервалами, следует с учетом деформаций и изменений свойств грунтов от предыдущих нагружений. [21]
Точное описание законов деформации большинства конкретных тел природы с помощью единой математической модели вряд ли может дать положительный результат. Такая сложность объясняется нелинейным характером и необратимостью деформаций, а также большим числом явлений, которые возникают в реальных телах после перехода их в пластическое состояние. [22]
Исходной предпосылкой в ней является ссылка на опубликованные работы, указывающие на оседание земной поверхности при разработке нефтяных месторождений на режиме истощения. География месторождений, где выявлены случаи оседания земной поверхности, достаточно представительна. Это позволило авторам изначально принять тезис о необратимости деформаций при снижении пластового давления при разработке нефтяных месторождений. Последующие оценки уменьшения пористости, проницаемости, нефтенасыщения из-за необратимых деформаций построены на изучении керна без учета изменений его свойств при подъеме на поверхность. Кстати, в последней работе дается объяснение и упомянутым выше значительным оседаниям поверхности земли: при снижении пластового давления в нефтенасыщенном пласте происходит инфильтрация воды из глинистой кровли, а дегидрация глины сопряжена со значительным уменьшением ее объема. [23]
 |
Характерные компрессионные кривые. [24] |
Частичное или полное снятие нагрузки приводит к увеличению пористости горной породы. Этот процесс, обычно называемый для условий одномерной деформации песчано-глинистых пород декомпрессией, характеризуется кривой декомпрессии. Как правило, эта кривая не совпадает с компрессионной и более полога ( см. рис. 7, а), что свидетельствует о необратимости деформаций сжатия. Коэффициент декомпрессии, получаемый с этой кривой, иногда отличается от коэффициента сжимаемости на порядок, а то и более. [25]
Важнейшей особенностью механического поведения грунта под нагрузкой является существование двух диапазонов изменения напряженного состояния, в пределах которых поведение грунта существенно различно. Первый из них, соответствующий так называемому допредельному состоянию, характерен тем, что при данном напряженном состоянии деформации оказываются вполне определенными и стабильными, изменение последних происходит лишь при увеличении уровня напряжений. Наличие этих двух диапазонов делает картину до некоторой степени похожей на то, что имеет место при деформировании обычных конструкционных упруго-пластических материалов, где первой стадией является упругость, а второй - упруго-пластическое деформирование. Существенная разница заключается в том, что, во-первых, для грунтов в допредельном и предельном состояниях значительная часть деформаций оказывается необратимой и, во-вторых, из-за пористости и дисперсности грунтов необратимость деформаций не ограничивается лишь сдвиговыми деформациями - объемная деформация в грунтах также главным образом необратима. [26]
Изохронные кривые нагрузки, приведенные на том же рисунке, существенно нелинейны, причем при t - Q изохрона линейна. Такое деформирование описывается уравнениями (4.4), где гр должна рассматриваться как линейная функция от напряжения. Линейные и нелинейные уравнения с ядрами разностного типа аппроксимируют лишь полностью обратимые деформации, когда со снятием нагрузки упругие деформации немедленно исчезают, а кривая возврата деформаций ползучести с течением времени приближается к оси времени. Изохронные кривые теоретической разгрузки, соответствующие уравнениям (4.4), также нелинейны. Поэтому особенности деформирования каменной соли с учетом необратимости деформаций ползучести могут быть описаны в рамках вязкоупругости системой уравнений (4.4) при нагру-жении тела и линейным уравнением при его разгрузке. [27]
Есть пять основных аспектов отклонений механического поведения полимера от поведения идеально упругого тела, подчиняющегося закону Гука. Во-первых, в упругом теле деформации, развивающиеся под действием силы, не зависят от предыстории материала или скорости приложения нагрузки, тогда как в полимере деформации существенно зависят от указанных параметров; это означает, что простейшее конститутивное уравнение для полимера должно включать в качестве переменных время или частоту в дополнение к напряжению и деформации. Во-вторых, в упругом твердом теле все состояния, определяемые напряжением и деформацией, обратимы: в результате приложения нагрузки возникает определенная деформация, которая после снятия нагрузки пол - ностью исчезает; это не всегда имеет место в полимерах. В-третьих, в упругом теле, подчиняющемся закону Гука, который в самом общем смысле является основой теории упругости при малых деформациях, наблюдаемые эффекты линейно связаны с оказываемым воздействием. В этом сущность закона Гука: напряжение строго пропорционально, деформации. Для полимеров это, в общем, неверно, однако применимо как хорошее приближение для малых деформаций; в общем же случае конститутивные уравнения нелинейны. Важно заметить, что нелинейность не связана обязательно с необратимостью деформаций. В отличие от металлов полимеры могут восстанавливать первоначальные размеры за пределом пропорциональности без накопления какой-либо остаточной деформации. В-четвертых, определения напряжения или деформации в выражении закона Гука справедливы только для малых деформаций. Когда рассматриваются большие деформации, должна быть развита новая теория, в которой должны даваться более общие определения напряжений и деформаций. В-пятых, на практике полимеры часто применяются в ориентированном анизотропном состоянии ( например, пленки и синтетические волокна); при рассмотрении механического поведения таких материалов требуется значительное обобщение закона Гука. [28]
Страницы: 1 2