Variational Continuum Multiphase Poroelasticity: Theory and Applications

ویرایش: 1 
نویسندگان: Roberto Serpieri. Francesco Travascio (auth.)  
سری: Advanced Structured Materials 67 
ISBN (شابک) : 9789811034510, 9789811034527 
ناشر: Springer Singapore 
سال نشر: 2017 
تعداد صفحات: 207 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 3 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 51,000



این کتاب مشتق نظری یک نظریه کلی پیوسته ماکروسکوپی متغیر متخلخل چند فازی (VMTPM) را که اخیراً ارائه شده است، همراه با کاربردهای آن در مسائل تثبیت و تقسیم تنش مورد علاقه در چندین زمینه مهندسی کاربردی، مانند ژئومکانیک، جمع آوری می کند. و بیومکانیک.

این تئوری بر اساس یک استنتاج صرفاً متغیر، ریشه در اصل کم‌ترین عمل، با در نظر گرفتن حداقل مجموعه‌ای از توصیفگرهای سینماتیکی به دست آمده است. درمان در نظر گرفته شده در اینجا تمرکز خاصی را بر استخراج بیشتر معادلات حاکم بر مستقل از متوسط ​​دارد.

نشان داده شده است که VMTPM پارادایم های استفاده تلفیقی را در متخلخل چند فازی مانند اصل تقسیم تنش ترزاقی و معادلات Biot برای انتشار موج بازیابی می کند. به طور خاص، تیمار تغییرات به استخراج یک قانون کلی تقسیم تنش مستقل از متوسط ​​اجازه می دهد، و تئوری تغییرات پیشنهادی پیش بینی می کند که تنش خارجی، فشار سیال و کار تانسور تنش مرتبط با کرنش ماکروسکوپی فاز جامد هستند. تقسیم بندی بر اساس رابطه ای که از دیدگاه رسمی، صرف نظر از ویژگی های ریزساختاری و سازنده یک رسانه معین، کاملاً با قانون ترزاقی مطابقت دارد. علاوه بر این، نشان داده شده است که برخی از مشاهدات تجربی روی ماسه‌سنگ‌های اشباع، که عموماً به عنوان اثبات انحراف از قانون ترزاقی در نظر گرفته می‌شوند، معمولاً توسط VMTPM پیش‌بینی می‌شوند.

به عنوان یک پیش‌بینی عجیب از VMTPM، این کتاب نشان می‌دهد که پدیده روان‌گرایی ناشی از فشرده‌سازی که به‌طور تجربی در مخلوط‌های بدون چسبندگی مشاهده می‌شود، می‌تواند به عنوان یک مفهوم طبیعی از این نظریه با استنتاج کاملاً منطقی به دست آید. توصیف پدیده بسته شدن ترک در محیط های شکسته نیز از نظر مسیرهای کرنش و تنش ماکروسکوپی استنباط می شود.

در مجموع نتایج گزارش شده در این رساله نمونه ای از قابلیت VMTPM برای توصیف و پیش بینی کلاس بزرگی از رفتارهای مکانیکی خطی و غیرخطی در مواد اشباع دو فازی مشاهده شده است.

This book collects the theoretical derivation of a recently presented general variational macroscopic continuum theory of multiphase poroelasticity (VMTPM), together with its applications to consolidation and stress partitioning problems of interest in several applicative engineering contexts, such as in geomechanics and biomechanics.

The theory is derived based on a purely-variational deduction, rooted in the least-Action principle, by considering a minimal set of kinematic descriptors. The treatment herein considered keeps a specific focus on the derivation of most general medium-independent governing equations.

It is shown that VMTPM recovers paradigms of consolidated use in multiphase poroelasticity such as Terzaghi's stress partitioning principle and Biot's equations for wave propagation. In particular, the variational treatment permits the derivation of a general medium-independent stress partitioning law, and the proposed variational theory predicts that the external stress, the fluid pressure, and the stress tensor work-associated with the macroscopic strain of the solid phase are partitioned according to a relation which, from a formal point of view, turns out to be strictly compliant with Terzaghi's law, irrespective of the microstructural and constitutive features of a given medium. Moreover, it is shown that some experimental observations on saturated sandstones, generally considered as proof of deviations from Terzaghi's law, are ordinarily predicted by VMTPM.

As a peculiar prediction of VMTPM, the book shows that the phenomenon of compression-induced liquefaction experimentally observed in cohesionless mixtures can be obtained as a natural implication of this theory by a purely rational deduction. A characterization of the phenomenon of crack closure in fractured media is also inferred in terms of macroscopic strain and stress paths.

Altogether the results reported in this monograph exemplify the capability of VMTPM to describe and predict a large class of linear and nonlinear mechanical behaviors observed in two-phase saturated materials.

Front Matter....Pages i-xiii
Variational Multi-phase Continuum Theories of Poroelasticity: A Short Retrospective....Pages 1-15
Variational Macroscopic Two-Phase Poroelasticity. Derivation of General Medium-Independent Equations and Stress Partitioning Laws....Pages 17-73
The Linear Isotropic Variational Theory and the Recovery of Biot’s Equations....Pages 75-114
Stress Partitioning in Two-Phase Media: Experiments and Remarks on Terzaghi’s Principle....Pages 115-167
Analysis of the Quasi-static Consolidation Problem of a Compressible Porous Medium....Pages 169-181
Back Matter....Pages 183-198