Theory of Porous Media (TPM)

多孔介质理论（TPM）

• 批准号: 5336958
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Ehlers
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2000-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5336958?language=en
• 关键词: Theory; Porous; Media; TPM

Die Erforschung des mechanischen Verhaltens teilgesättigter Bödenist seit vielen Jahren ein wesentliches Interessengebiet der Geotechnik.Unter dem Begriff der Teilsättigung versteht man dabei einen Zustand, bei dem der Porenraum eines porösen Festkörpers (hier Boden) sowohl mit einer Flüssigkeit (hier Porenwasser) als auch mit einem Gas (hier Porenluft) gefüllt ist. Aus der Sicht der Kontinuumsmechanik ist ein teilgesättigter Boden ein Mehrphasenmaterial, das im Rahmen einer makroskopischen Betrachtungsweise auf der Basis der Theorie Poröser Medien (TPM) beschrieben werden kann. Im Rahmen der TPM kann außerdem der Tatsache Rechnung getragen werden, daß unterschiedliche Bewegungszustände von Festkörperskelett und Porenfluid auftreten können, d.h. es gelingt, die Fluidbewegung relativ zum sich deformierenden Festkörper darzustellen. Die bei der Beschreibung teilgesättigter Böden zu berücksichtigendenMaterialeigenschaften sind das in der Regel elastisch-plastische oderelastisch-viskoplastische Verhalten des porösen, kohäsiven oder nicht kohäsiven Reibungsmaterials Boden sowie das drucksensitive und viskose Verhalten der Porenfluide Porenwasser und Porengas. Zusätzlich ist ein Massenaustausch zwischen flüssiger und gasförmiger Phase des Porenwassers in die Überlegungen einzubeziehen, um Verdunstungs- und Kondensationseffekte berücksichtigen zukönnen. Darüber hinaus sind die infolge der Wechselwirkung zwischen Festkörper und Porenfluiden auftretenden Oberflächenspannungen der sich gegeneinander abgrenzenden Fluidkonstituierenden zu beachten. Die daraus resultierenden Kapillarkräfte beeinflussen nicht nur die hysteretischen Kapillardruck-Sättigungs-Beziehungen nachhaltig sondern auch das plastische bzw. viskoplastische Materialverhalten des Festkörperskeletts in Form der Scheinkohäsion. Die Vielzahl der bei teilgesättigten Böden z. T. gleichzeitig auftretenden Phänomene läßt erahnen, daß eine erfolgreiche Beschreibung diesesäußerst komplexen Materialverhaltens nur in Sonderfällen außerhalb der Methoden und Ansätze der TPM gelingen kann.Es ist Ziel des Projekts, teilgesättigte Böden unter Berücksichtigung der Festkörperdeformation und der Bewegungszustände der Porenfluide Porenwasser und Porenluft als Mehrphasenmodell der TPM zu beschreiben. Dies schließt die Entwicklung eines konsistenten, thermodynamisch abgesicherten Stoffmodells füreinen elastisch-plastisch bzw. elastisch-viskoplastischen deformierbaren, porösen Bodenkörper ebenso ein wie die Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der Materialeigenschaften der Porenfluide einschließlich des zwischen Porenwasser und Porengas möglichen Massenaustauschs. Es soll darüber hinaus gezeigt werden, wie sich bereits existierende Modelle in die neuen Entwicklungen einbetten lassen.Neben der kontinuumsmechanischen und materialtheoretischen Darstellungteilgesättigter Böden sollen die erforderlichen Materialkennwerte inZusammenarbeit mit den Kollegen der anderen an der Forschergruppe beteiligten Projekte bestimmt werden. Gleichzeitig soll das zu entwickelnde Dreiphasenmodell für quasistatische Anwendungen diskretisiert und in PANDAS (Porous media Adaptive Nonlinear finite element solver based on Differential Algebraic Systems) implementiert werden. In der Anwendung des entstehenden Algorithmus soll neben allgemeinen Anfangs-Randwertproblemen teilgesättigter Böden insbesondere auf die Nachrechnung von Versuchen abgestellt werden, die von den an der Forschergruppe beteiligten Geotechnikern durchgeführt werden sollen.

Die Erforschung des mechanischen Verhaltens teilgesättigter Bödenist seit vielen Jahren ein weesentliches Interessengebiet der Geotechnik. Unter dem Begriff der Teilsättigung versteht man dabei einen Zustand，bei dem der Porenraum eines porösen Festkörpers（Böden）sowohl mit einer Flüssigkeit（Börenwasser）als auch mit einem Gas（Börenluft）gefüllt ist.从连续性机制的理论基础来看，博登是一种非常重要的材料，它可以使人们在韦尔登理论的基础上对事物进行更深刻的理解。在TPM的基础上，可以通过韦尔登的热处理，从热处理和多孔流体的角度对流体进行直接的热处理。es gelingt，die Fluidbewegung relativ zum sich deformierenden Festkörper darzustellen. 在多孔介质的弹性-塑性-粘塑性测试规则中，对多孔介质的渗透流体和多孔气体的渗透敏感性和粘塑性材料博登进行了测试。Zusätzlich ist ein Massenaustausch zwischen flüssiger und gasförmiger Phase des Porenwassers in die Überlegungen einzubeziehen，um Verdunstungs-und Kondensationseffekte berücksichtigen zukönnen. Darüber hinaus sind die infolge der Wechselechtung zwischen Festkörper und Porenfluiden auftretenden Oberflächenspannungen der sich gegeneinander abanden Fluidkonstituierenden zu beachten. Kapillardruck-Sättigungs-Beziehungen的滞后影响不仅限于Kapillardruck-Sättigungs-Beziehungen的滞后影响，还包括塑料的滞后影响。Viskoplastische Materialverhalten des Festkörperskeltenin Form der Scheinkohäsion. Die Vielzahl der bei teilgesättigten Böden z. t.在此基础上，提出了一种新的基于TPM的方法和结构的材料复合体设计方法。该方法和结构的特点是，通过对最大变形和对多孔流体的渗透水和多孔流体的渗透流进行建模，使TPM的相模型更接近实际。Dies schließt die Entwicklung eines consistenten，schoolisch abgesicherten Stoffmodels füreinen elastisch-plastisch bzw.弹性-粘塑性变形，porösen Bodenkörper ebenso ein wie die Entwicklung eines Models zur Beschreibung der Materialeigenschaften der Porenfluide einschließlich des zwischen Porenwasser und Porengas möglichen Massenaustauschs.这是一个很好的韦尔登，它在新的发展阶段中具有很大的优势。连续性机制和材料理论的结合将使材料在Zusammenarbeit中的应用与研究小组的研究项目韦尔登的评估相结合。Gleichzeitig soll das zu entwickelnde Dreiphasenmodell für quasistische Anwendungen diskretisiert und in PANDAS（Porous media Adaptive Nonlinear Finite Element Solver based on Differential Algebras Systems）implementiert韦尔登.为了解决所有的Anfangs-Randwertproblemen问题，研究小组通过韦尔登解决了由Versuchen abgestelt韦尔登进行的研究。