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地下压气储能圆形内衬洞室内压和温度引起应力计算被引量：11: 2014年; 地下压气储能岩石内衬洞室内,不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素,由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成,首先建立了洞室温度和气压求解的控制方程;利用拉普拉斯变换和叠加原理得到每个循环内洞室温度和气压随时间的变化;采用热弹性模型得到内压和温度引起的应力场。基于解析方法,给出了典型循环周期内洞室应力变化情况;接着通过一个热–力以及洞室气体耦合求解的数值模型以及不考虑密封层和衬砌的温度场解析方法来验证本文方法;最终探讨了温度对总应力的影响程度,以及不同换热系数的影响。结果表明:本文方法是可行的;温度和内压引起的密封层和衬砌内环向拉应力非常大;温度对于压气储能洞室有着不可忽略的作用,温度对于环向和纵向应力的影响程度要大于对径向应力的影响;换热系数对应力变化影响很大。; 周舒威夏才初张平阳周瑜; 关键词：温度应力

循环单轴应力和循环温度作用下玄武岩力学性质初探被引量：9: 2015年; 对玄武岩在循环单轴应力–温度作用下的力学性质进行初步的试验研究。开展应力上限为80%和65%单轴抗压强度、温度上限为60℃和90℃的循环单轴应力–温度试验以及循环后的单轴压缩试验。试验结果表明:循环应力和循环温度作用具有"叠加"效应;循环应力上限为80%单轴抗压强度时,玄武岩随循环次数增加逐渐损伤,在循环中破坏;应力上限65%抗压强度且温度上限60℃时,玄武岩随循环次数增加逐渐硬化,在循环中不会发生破坏;损伤岩样峰值应变经历初始阶段、等速阶段和加速阶段,残余应变具有较大波动性;损伤岩样峰值割线模量先迅速降低,后缓慢降低,在临近破坏时急剧减小,应力上限大时峰值割线模量的降低程度大;应力上限相同,温度上限大的损伤岩样破坏循环数小;硬化岩样峰值应变和残余应变随循环次数增加而减小,峰值割线模量、割线弹性模量和卸载模量随循环次数增加而增大,温度上限大时岩样模量增加幅度小;硬化岩样受循环作用后,抗压强度较初始强度提高;岩石破坏时峰值应力与峰值割线模量定义的损伤因子线性相关程度高。; 夏才初周舒威胡永生张平阳周瑜; 关键词：循环应力循环温度玄武岩力学性质

循环加-卸载岩石本构模型研究被引量：12: 2015年; 循环加-卸载岩石本构模型是预测压气储能洞室长期稳定性的关键,但目前还没有适用的本构模型,因此,提出了一种能够描述岩石循环加载和卸载的本构模型。鉴于岩石在循环作用下损伤不断累积,将基于Weibull分布的岩石损伤软化模型进行拓展,并用内变量疲劳本构模型描述每个循环的初始模量和卸载模量的变化,进而得到循环加-卸载作用下的岩石本构模型,然后将该模型与现有的试验结果进行对比。该模型物理意义明确,涉及的参数较少,且便于拟合。提出的循环加-卸载下岩石本构模型对试验数据拟合效果较好,能较准确地反映循环荷载上、下限值对应的轴向应变,也能反映出循环内部变形模量衰减的趋势。该模型的成功建立为循环加-卸载下岩石本构模型的研究提供了新思路。; 张平阳夏才初周舒威周瑜胡永生; 关键词：岩石本构模型

大规模压气储能洞室稳定性和洞周应变分析被引量：26: 2014年; 地下储气构造物是压气储能(CAES)电站选址的决定因素,其中人工开挖的硬岩洞室因其受地质构造限制小、适应范围广而备受关注。针对压气储能地下洞室方案选型和密闭性要求,选择了典型的洞室埋深(200、300、500 m),考虑不同的洞室形式(隧道式和大罐式)和洞室尺寸,采用Abaqus有限元软件计算出高内气压下压气储能洞室围岩的塑性区和洞周应变。通过分析开挖后和充气后两个工况下围岩的受力和变形特征,获得合适的洞室形式。当围岩级别为Ⅱ级、内压为10 MPa的情况下,埋深为300 m的圆形洞室和大罐式洞室稳定性较好,该埋深下6 m直径圆形洞室最大洞周应变为7.55410??,容积为5 310 m大罐式洞室最大洞周应变为5.54410??,以上值都在一般橡胶类高分子密封材料的正常工作范围内,这为密封材料在不同温度下的延伸率和耐久性研究提供了基础数据。; 夏才初张平阳周舒威周瑜王蕊; 关键词：有限元法稳定性

压气储能内衬洞室高分子密封层的气密与力学特性被引量：4: 2018年; 高分子密封层是压气储能内衬洞室储存高压空气的关键结构,然而运营工况下高分子密封层的气密与力学特性仍不清晰,高压气体是否会透过高分子密封层?透过气体量有多少?这些问题仍没有解答。利用自行研制的高压气密试验仪器对丁基橡胶(IIR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、天然橡胶(NR)和玻璃钢(FRP)共4种高分子材料的渗透系数进行测定,并通过单轴拉伸试验获取其力学参数;提出压气储能内衬洞室的多场耦合控制方程并用2个试验洞的实测数据进行验证;结合试验数据和多场耦合控制方程,对典型运营工况下高分子密封层的气密与力学特性进行计算分析,结果表明:典型运营工况下,除玻璃钢外其余3种高分子密封层都会发生一定程度的空气泄漏,但泄漏量都比较小,满足压气储能洞室的气密性和力学特性要求,丁基橡胶和玻璃钢可以作为优先考虑的密封层材料。另外,本文所提出的多场耦合控制方程可以作为压气储能洞室分析的有力工具。; 周瑜夏才初夏才初张平阳; 关键词：岩石力学力学特性

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国家高技术研究发展计划(SS2012AA052501)