Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Поромеханика - это раздел физики, в частности механики и акустики сплошных сред , изучающий поведение пористых сред, насыщенных жидкостью . Пористая среда или пористый материал представляет собой твердое тело (часто называемое матрицей ), пронизанное взаимосвязанной сетью пор (пустот), заполненных жидкостью ( жидкостью или газом ). Обычно предполагается, что и твердая матрица, и сеть пор (также известная как поровое пространство) являются непрерывными, чтобы образовать два взаимопроникающих континуума, например, в губке. Многие природные вещества, такие как камни , почвы, биологические ткани и искусственные материалы, такие как пена и керамика, могут рассматриваться как пористые среды. Пористые среды, твердая матрица которых эластична, а жидкость вязкая , называются пороупругими. Пористая среда характеризуется пористостью , проницаемостью, а также свойствами ее составляющих (твердой матрицы и жидкости).

Концепция пористой среды первоначально возникла в механике грунтов , в частности в работах Карла фон Терцаги , отца механики грунтов. Однако более общую концепцию пороупругой среды, независимо от ее природы или области применения, обычно приписывают Морису Энтони Био (1905–1985), бельгийско-американскому инженеру. В серии статей, опубликованных между 1935 и 1957 годами, Био разработал теорию динамической пороупругости (теперь известную как теория Био), которая дает полное и общее описание механического поведения пороупругой среды. Уравнения Био линейной теории пороупругости выводятся из

Одним из ключевых открытий теории пороупругости является то, что в пороупругих средах существуют три типа упругих волн : поперечная или поперечная волна и два типа продольных или продольных волн, которые Био назвал волнами типа I и типа II. Поперечная продольная волна и продольная волна I типа (или быстрая) аналогичны поперечной и продольной волнам в упругом твердом теле соответственно. Медленная волна сжатия (также известная как медленная волна Био) уникальна для пороупругих материалов. Предсказание медленной волны Био вызвало некоторые споры, пока не было экспериментально обнаружено Томасом Плоной в 1980 году. Другими важными ранними участниками теории пороупругости были Яков Френкель и Фриц Гассманн .

Преобразование энергии быстрых волн сжатия и сдвига в сильно затухающую медленную волну сжатия является важной причиной затухания упругих волн в пористых средах.

Недавние применения пороупругости в биологии, такие как моделирование потоков крови через бьющийся миокард, также потребовали расширения уравнений для нелинейной (большая деформация) упругости и включения сил инерции.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  • Терзаги К., 1943, Теоретическая механика грунтов , John Wiley and Sons, Нью-Йорк.
  • Френкель, Дж. (1944). «К теории сейсмических и сейсмоэлектрических явлений во влажной почве» (PDF) . Журнал физики . III (4): 230–241. CiteSeerX  10.1.1.693.7752 . DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (2005) 131: 9 (879) .
  • Gassmann, F., 1951. Über die elastizität poröser medien. Фиртель. Naturforsch. Ges. Цюрих , 96, 1–23. (Английский перевод доступен в формате pdf здесь ).
  • Гассманн, Фриц (1951). «Упругие волны сквозь упаковку сфер». Геофизика . 16 (4): 673–685. Bibcode : 1951Geop ... 16..673G . DOI : 10.1190 / 1.1437718 .
  • Биот, М.А. (1941). «Общая теория трехмерной консолидации» (PDF) . Журнал прикладной физики . 12 (2): 155–164. Bibcode : 1941JAP .... 12..155B . DOI : 10.1063 / 1.1712886 .
  • Биот, Массачусетс (1956). «Теория распространения упругих волн в жидком насыщенном пористом твердом теле. I Низкочастотный диапазон» (PDF) . Журнал акустического общества Америки . 28 (2): 168–178. Bibcode : 1956ASAJ ... 28..168B . DOI : 10.1121 / 1.1908239 .
  • Биот, Массачусетс (1956). «Теория распространения упругих волн в пористом твердом теле, насыщенном жидкостью. II Высокочастотный диапазон» (PDF) . Журнал акустического общества Америки . 28 (2): 179–191. Bibcode : 1956ASAJ ... 28..179B . DOI : 10.1121 / 1.1908241 .
  • Биот, М.А. и Уиллис, Д.Г. (1957). «Коэффициенты упругости теории уплотнения». Журнал прикладной механики . Пер. КАК Я. 24 : 594–601.
  • Биот, М.А. (1962). «Механика деформации и распространения звука в пористых средах» . Журнал прикладной физики . 33 (4): 1482–1498. Bibcode : 1962JAP .... 33.1482B . DOI : 10.1063 / 1.1728759 .
  • Райс, младший, и Клири, член парламента (1976). «Некоторые основные решения по диффузии напряжений для насыщенных жидкостью упругих пористых сред со сжимаемыми компонентами». Обзоры геофизики и космической физики . 14 (2): 227–241. Bibcode : 1976RvGSP..14..227R . DOI : 10,1029 / RG014i002p00227 .
  • Плона, Т. (1980). «Наблюдение второй объемной волны сжатия в пористой среде на ультразвуковых частотах». Письма по прикладной физике . 36 (4): 259. Bibcode : 1980ApPhL..36..259P . DOI : 10.1063 / 1.91445 .
  • Coussy, О., 2004, Poromechanics , John Wiley & Sons.
  • Бурби Т., Кусси О., Зинзнер Б., 1987, Акустика пористых сред , Gulf Pub. Co .; Издания Technip.
  • Нигматулин Р.И., 1990, Динамика многофазных сред , Полушарие.
  • Ван, Х.Ф. , 2000, Теория линейной пороупругости с приложениями к геомеханике и гидрогеологии , Princeton University Press.
  • Аллард, Дж. Ф., 1993, Распространение звука в пористой среде: моделирование звукопоглощающих материалов , Chapman & Hall.
  • Мюллер, Тобиас М .; Гуревич, Борис; Лебедев, Максим (сентябрь 2010 г.). «Затухание и рассеяние сейсмических волн в результате волнового потока в пористых породах - обзор». Геофизика . 75 (5): 75A147–75A164. Bibcode : 2010Geop ... 75A.147M . DOI : 10.1190 / 1.3463417 . ЛВП : 20.500.11937 / 35921 .
  • Шапель Д., Жербо Ж.-Ф., Сент-Мари Ж. и Виньон-Клементель И. (2010). «Пороупругая модель, пригодная для больших деформаций с применением для перфузии при моделировании сердца» . Вычислительная механика . 46 : 91–101. Bibcode : 2010CompM..46..101C . DOI : 10.1007 / s00466-009-0452-х . S2CID  18226623 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Шапель Д. и Муаро П. (2014). «Общая связь пористых потоков и гиперупругих формул - от принципов термодинамики к энергетическому балансу и совместимым временным схемам» . Европейский журнал Mechanics B . 46 : 82–96. Bibcode : 2014EJMF ... 46 ... 82С . DOI : 10.1016 / j.euromechflu.2014.02.009 .


Внешние ссылки [ править ]

  • Poronet - Сеть Интернет-ресурсов PoroMechanics
  • APMR - рецепты акустических пористых материалов