稳态压缩

A. 奇点的体积有多大

宇宙并非无限大、宇宙奇点体积也非无限小现在，分析关于宇宙奇点是否无穷的问题。如果说，对于宇宙无限大，还只是一个比较模糊的概念与观念，而没有任何人敢给予明确定义的话，那么，现代科学，对于宇宙奇点，则是明确定义过了的。这个定义就是：体积无限小，密度与质量无限大。这出现了几个无限：既有无穷小的体积，也有无穷大的密度与质量。那么，宇宙奇点真的是兼具无穷大与无穷小的双重特点吗？不是如此。那么，宇宙奇点被人们定义的几个无限（即无穷），是否能够真正符合无穷概念中*和变量这一重要征征呢？回头再看宇宙奇点的定义，显然是不符合的。对宇宙奇点体积的定义是：体积无限小。宇宙奇点的体积，真的能够无限小么？首先看无限小是什么意思：这必须是*的，同时是个变量。而看宇宙奇点是否符合这两个特征，要先看宇宙奇点是怎么来的。它是宇宙能量的熵增极限之后，由于没有能量支撑，在自身重力作用下的大塌缩。由于宇宙的质量特别大，所以这个塌缩力度也非常大，直到成为一个“无限小”的点。这是现代科学对宇宙奇点的经典描述。这样形成的宇宙奇点，肯定是完全不符合无穷特征的。为什么呢？因为，宇宙奇点的形成，其中有两个因素在起着关键作用：一是宇宙自身的质量，正是它把宇宙压缩小的；二是宇宙的物质结构，正是物质有着较小的粒子结构，这些粒子间存在着很多什么也没有空间，所以，宇宙自身的重力才可以把宇宙压缩得极小。那么，在这两个因素之处，能够使宇宙奇点形成无限小的体积吗？答案是不能。因为，宇宙之所以不再膨胀，而弄好收缩，直至最后的大塌陷，成为一个极小的点，就是因为其能量总量是恒定和有限的。所以宇宙的能量耗尽熵增至极限时便不再膨胀而开始了大收缩的历程。根据相对论的质能等价，我们也可以知道，宇宙既然总能量有限与恒定，而非是无限，那么，其总质量即是有限和恒定的，无论它多大，都不会是无限的。即是说，作为造成宇宙奇点的两大因素之一的宇宙质量，它不是无限的变量，而是恒定的有限量。再看宇宙奇点形成的另一要素：物质结构。我们知道，物质的结构，是由能量的级别造就的，这我以前在不少文章中均说过，也是一个科学的常识。即是说，有多大的能量级别，就会造就多微观的物质结构。既然宇宙的总能量是恒定的有限量，那么，它所造就的微观物质结构，无论有多小，也仍旧是有限的，而非无限的，也非变量。现在，把两大要素结合起来看：造成宇宙奇点的宇宙质量和重力是有限的恒量，宇宙中的微观物质结构也是有限的恒定量，那么，以恒定有限的重力，去压缩恒定有限的物质结构及其中空空间，这巨大的宇宙质量的自身重力作用，把微观的物质结构压缩压缩再压缩，一直压缩下去，肯定是一个极小极小的点。这便是宇宙奇点。可这个恒定有限的宇宙质量及其重力作用，对有限恒定的微观物质结构无论压缩得有多小，最后总会因为宇宙质量和重力作用的全部用完，以及把宇宙空间中的微观物质结构的空间压缩得再无空间，于是，宇宙的大塌缩历程便会到此为止，不再继续下去。于是，宇宙奇点也会在一个恒定有限的点上固定和保持下来。这个在一个恒定有限的点上固定和保持下来的宇宙奇点，既非变量，也非*，它更没有继续变小趋势与速度。可见，宇宙奇点是完全不符合无穷小的定义与概念的。关于宇宙奇点，还有两个附属的无穷大的概念：密度与质量无限大。前面宋玉已经分析过了，既然宇宙能量熵增到极限，说明定是一个恒定的有限量。而一个恒定有限的量，根据质能转化议程，是不可能转化为无限大的质量的。恒定的能量，只能转化为恒定有限的质量。所以，宇宙奇点并非是质量无限大的*变量，而是质量虽然极大但是却恒定有限的有界定量。再说宇宙奇点的密度。宇宙奇点的密度是如何形成和造就的呢？所谓密度，实质就是物质微观结构之间的空间有多少和有多大。前面我们分析过了，宇宙的总能量、总质量，包括微观物质结构，都是有限的恒定值。这些恒定有限值共同作用的结果，是宇宙停止大塌缩。而这停止了大塌缩的宇宙奇点，其微观物质结构间的密度必定也是有界和恒定的有限值，而非*的变量。所以，其密度也非无限大。总的来说，由于宇宙的总能量是一个有界有限的恒定值，宇宙中的微观物质结构也是有界有限的恒定值，其结果，造成的宇宙奇点，必定是一个有界有限的恒定值，而非*的变量。宇宙奇点的体积、密度、质量等特征，也都必定是一个有界有限的恒定值，而非*的变量。所以，宇宙奇点也不是无穷的，完全不符合无穷的概念。可见，现代科学中对宇宙奇点的定义和理解，都是十分错误的。一个非无穷和有限的宇宙与宇宙奇点，对我们研究宇宙本身、能量、物质微观结构以及万物的关系、生殖，均有十分重要的意义。

B. 保持轴向变形恒定的卸围压试验

试验在MTS 81.5电液伺服试验机上完成的。试验程序是：先近乎三向等压地加轴压和围压，然后增加轴向变形（也就是轴向应力）至预定值，最后保持轴向变形恒定降低围压使岩样破坏。轴向加载速率在1.5mm/360s左右；卸围压速率通常40MPa/600s，另外还专门做了不同卸围压速率的试验。

6.3.1 卸围压过程中岩样的破坏机理

卸围压过程中岩样的轴向应力变化可以用不同围压下三轴压缩的全程曲线作一定性解释（图6-5）。岩样三轴加载至轴压

、围压

，轴向变形ε^*后保持轴向变形降低围压。在σ₃≥σ_A之前岩样处于弹性状态，即σ₃降低，σ₁相应降低，使σ₁-2νσ₃保持不变；此后随着围压的降低开始屈服产生塑性变形；当σ₃=σ_B时，岩样的承载能力即三轴强度达到其承载的轴向应力；围压继续降低时岩样将发生整体弱化，材料强度降低，并最终破坏。这就是说，岩样轴向承载能力由材料强度和围压共同确定。轴向压缩破坏是使轴向应力增大到岩样的承载能力；而卸围压破坏是使承载能力降低到岩样的轴向应力。

图6-5 岩样卸围压过程与常规三轴压缩的关系

不同性质的材料其三轴压缩的全程曲线不同，因而卸围压过程的变形也就不同。另外不能简单地认为ε=ε^*与不同围压的全程曲线簇的交点就是岩样卸围压过程中的应力、变形状态。

岩样卸围压过程中的破坏机理目前仍在研究之中，一般认为岩样的破坏属于拉伸破坏。其理由分别是：

（1）在卸围压过程中轴向变形固定而环向变形不断增大，不可能产生剪切变形^［1］。

（2）岩样在卸围压前处于应力平衡状态，围压降低相当于在侧向叠加了一个拉应力^［9］。

不过这两条理由似乎都难以充分说明岩样在卸围压过程中产生拉伸破坏。讨论如下：

（1）围压降低过程中，轴向应力也作相应变化，岩样破坏前整体仍处于三向应力的平衡状态。如果岩样没有进入塑性屈服状态，围压的增加和减少对岩样以后的破坏并无影响。不能因为岩样过去曾经经历过较高的应力，以后在较低应力下破坏时，岩样就是拉伸破坏。

（2）尽管在卸围压过程中轴向变形保持不变，但岩样屈服之后轴向应力以及对应的弹性应变的降低，将转化为屈服破坏断面的塑性变形。因而就岩样中屈服破坏面而言，仍然存在压缩变形。岩样完全破坏之后，原有压缩的弹性变形全部消失，转变为破坏断面的塑性变形。

岩样的破坏断面形状与常规三轴压缩破坏时并没有明显的区别，其环向变形也远小于单轴压缩时的数值。因此可以认为，岩样的卸围压破坏仍然是剪切破坏。不过，如果最初三轴加载时轴向应力或者说轴向压缩变形较小，岩样可能在围压接近零时才发生破坏，那么出现沿轴向的拉伸破坏也是完全可能的。

6.3.2 卸围压过程中轴向应力全程曲线和岩样强度

在常规三轴加载之后固定轴向变形降低围压，轴向应力也将随之降低。在卸围压初期，二者呈线性关系；如果最初三轴压缩时轴向变形较小，那么在整个卸围压过程中，轴向应力都将与围压成线性关系。这可以从广义的虎克定律来理解，表明岩样在卸围压过程中没有发生屈服破坏。利用卸围压的弹性过程可以确定材料的泊松比系数。这将在6.4节予以详细讨论。

在三轴加载时轴向变形较大，那么卸围压过程中轴向应力的变化将偏离直线，发生大幅度的降低（图6-6）。这表明岩样的变形不再是弹性状态，产生塑性变形而屈服破坏。由于卸围压前岩样的应力状态不同，所以轴向应力随围压降低的过程也不同。除5号岩样是轴向压缩应力峰值之后卸围压，其余岩样卸围压前轴向应力虽小于三轴抗压强度，但都远大于岩样的单轴强度150MPa，因而围压降低到一定程度之后，岩样都发生了破坏，进入残余强度阶段。

图6-7是部分粉砂岩试样在三轴压缩之后保持轴向变形降低围压过程中，轴向应力与围压之间的全程曲线。图中给出了常规三轴压缩的强度。更多的试验结果可以参见《岩石试样的强度及变形破坏过程》（尤明庆着，地质出版社，2000）。

图6-6 大理岩卸围压过程中轴向应力-围压的全程曲线

图6-7 粉砂岩试样卸围压过程中轴向应力-围压的全程曲线

在常规三轴应力状态下，岩样的轴向承载能力应该由自身的材料强度和围压共同确定。材料强度是由岩样内的材料结构所决定的。考虑到岩样三轴应力状态下多是剪切破坏形式，所以岩样的强度应该是正应力为零的纯剪切破坏强度，但为方便起见，下面以岩样单轴压缩的强度作为材料强度。

在轴向压缩过程中，当轴向应力增加到其三轴强度之后，岩样的材料强度降低；在卸围压过程中，当围压降低使其三轴强度低达岩样实际承载的轴向应力时，岩样同样要产生屈服弱化，材料强度降低。这就造成轴向应力的变化不再依据虎克定律而非线性地降低。然而，在卸围压过程中，轴向应力并不出现峰值。岩样卸围压路径的强度缺乏直观明确的定义。

如果能做出大量岩样卸围压的轴向应力和围压的曲线，那么这些曲线的包络线就应该是岩样卸围压路径下的强度准则，即岩样在每一围压下，轴向应力所能达到的最大值。然而因岩样的离散性以及最初轴向压缩过程的不同，要确切地作出包络线也是非常困难的。

显然岩样的尺度、形状以及卸围压的速率都会影响到岩样的变形特性。与常规三轴压缩相同，当岩样存在强度缺陷时变形将会偏离正常状态。因而单纯利用作应力曲线的包络线的方法不能解决卸围压过程中岩样的强度问题，也不能明确地回答岩样的材料强度究竟在何时开始弱化破坏。因此必须寻找新的方法来描述卸围压路径下岩样的屈服破坏。

6.3.3 有效加载应力和材料强度

如果在常规三轴压缩试验中得到岩样的三轴强度准则T（Q，K），那么Q+Kσ₃就是岩样的轴向承载能力，进而可以认为

σ_r=σ₁-Kσ₃ （6.1）

就是促使岩样破坏的有效加载应力。或者由于σ₁增大，或者由于σ₃的减小，使σ_r达到的最大值就是岩样的材料强度Q，其后岩样将开始弱化破坏。

如前所述，在岩样卸围压过程中尽管试验机不再提供轴向压缩变形，但由于轴向应力降低引起弹性应变的恢复而产生塑性变形

u_P=L［ε₁-（σ₁-2νσ₃）/E］ （6.2）

单轴压缩和常规三轴压缩时岩样弱化破坏具有明显的局部化特征，岩样的承载能力降低与其总的塑性变形量u_P有关。下面也以此来统一处理卸围压过程中岩样的屈服破坏。

图6-6大理岩试样的强度准则是T（160，5.0），单轴抗压强度是150MPa。卸围压过程中有效加载应力σ_r与塑性变形量u_P的关系如图6-8 所示。显然σ_r经历了弹性变形、屈服、弱化破坏过程。图中还用点划线给出了围压10MPa、30MPa时常规三轴压缩破坏的变形情况。对大理岩来说，其峰值附近的屈服过程受围压的影响极大，因而卸围压过程中，在σ_r峰值附近的变形特性也受到最初三轴加载状态的影响。但是，在岩样的最弱断面完全屈服开始整体弱化之后，其材料强度的降低与塑性变形量成正比，比例系数与加载过程无关。

岩石的力学性质

式中，Y为岩样的弱化模量，与轴向加载破坏时的数值相同。

粉砂岩试样的围压对强度影响系数为4.4，对图6-7中粉砂岩试样的卸围压全程曲线也利用σ_r和u_P处理（图6-9）。图中用点划线给出了围压30MPa时常规三轴压缩破坏的变形情况。显然在控制轴向变形恒定时，试样的强度和屈服弱化过程与围压恒定的轴向压缩大致相当。而维持轴向应力恒定的卸围压过程试样会发生失稳破坏，与此完全不同。

图6-8 大理岩试样材料强度弱化与塑性变形量的关系

图6-9 粉砂岩试样材料强度弱化与塑性变形量的关系

6.3.4 缺陷岩样的卸围压过程及理想强度

图6-6和6-8中的2号试样是试验中所用12个大理岩试样中唯一有缺陷的，在峰值附近载荷与变形得关系偏离正常的屈服过程。图6-10a给出了6号试样循环加卸围压时轴向应力的变化曲线，其σ_r与u_P的关系同样偏离正常状态。但是岩样的弹性变形和整体弱化过程是相同的，因而也可以仿照第3章中3.2节的方法，估计出试样的理想单轴抗压强度（图6-10b）。图中两个岩样该值也是在160MPa左右。

图6-10 岩样卸围压破坏过程中的理想强度

a—循环加卸围压；b—岩样缺陷和理想强度

煤是一种特殊的岩石，实验室取得的试样通常完整性都很差。例如徐州张集煤矿的煤样，试验结果离散性极大。在围压为10MPa时，完整煤样的强度为69MPa，而缺陷岩样的强度在40MPa以下。图6-11是质量相对较好的3个煤样轴向压缩全程曲线。其中3号煤样因包裹塑料薄膜的破裂，没有得到由摩擦力维持的残余强度，其轴向应力与围压10MPa大致相同。1号煤样和2号煤样也存在一定程度的缺陷。

图6-12是围压10MPa、轴向压缩加载后，保持轴向变形降低围压的试验结果。4号煤样初期加载时，轴向应力已经接近其强度，而5号煤样初期加载的轴向应力较低，因而后者屈服破坏的围压较小。不过5号煤样存在强度缺陷，所以其轴向应力曲线偏离正常状态。图中用虚线近似地给出煤样完好时的卸围压曲线。值得注意的是，煤样破坏后轴向承载能力随围压降低的速度不断增加，并非直线关系。这表明煤样破坏面在剪切滑移过程中发生了变化。

图6-11 煤样的轴向压缩全程曲线

围压：1—3MPa；2—5MPa；3—10MPa

图6-12 煤样卸围压过程的全程曲线

从图6-12中卸围压曲线和轴向压缩的强度，可以确定煤样的理想强度准则是

σ₁=26MPa+4.3σ₃

4号煤样卸围压破坏后轴向承载能力随围压变化的关系，与上式也大致相当。与粉砂岩类似，煤样的强度准则也可以利用单一试样的卸围压试验得到。

C. 不可压缩流体在水平直管中稳态流动

不可压缩的流体在水平直管内稳态流动，因为不可压缩的流体在水平直管内，没有压力的，没有外力，所以他是稳态流动的。

D. 伯努利方程所选取的截面所必须具备的条件有哪些

连续、垂直于流体流动方向、流体流线平行

E. 在25摄氏度下,将50克氮气做定温可逆压缩,从一百千Pa压缩到2千千Pa,如果被压缩了的气体反抗恒定外压一百千

W=-p外dV

=-p外(V1-V2)

=-p外nRT(1/p1-1/p2)

=-10^5*50/28*8.314*(1/100,000-1/2,000,000)

=-4.2*10^3J

当用等温压缩时，初态与末态的温度相等，即初态和末态两个位置都在同一条等温线上（等温线是双曲线）,这时末态压强是P1（P1比初态压强大些）。

当用绝热压缩时，显然末态的温度高于初态温度（相信你知道温度较高的等温线与前一情况的等温线的位置关系）。

(5)稳态压缩扩展阅读：

任何转速下负载转矩TL总保持恒定或基本恒定，而与转速无关的负载称为恒转矩负载。

这类负载多数呈反抗性的，即负载转矩TL的极性随转速方向的改变而改变。反抗性恒转矩负载特性应画在一三象限内，这类负载有金属的压延机构，机床的平移机构等。

还有一种位势性转矩负载，负载转矩TL的极性不随转速方向的改变而改变。因此，恒转矩负载根据负载转矩的方向与旋转方向有关。位能性恒转矩负载特性应画在一四象限，起重类型负载中的重物多属这类负载。

F. 为什么安装气胀轴的时候要压缩机处于稳定状态

在进行气涨轴的安装时，首先要确定的是控制气压力的压缩机处于稳定状态，在压缩机和气涨轴之间直接安装过滤器， 防止杂质堵塞气管，从而造成漏气的现象。天机传动答

G. 总流连续方程V1A1=V2A2对恒定流和非恒定流均适用吗

只要是非压缩性流体，总流连续方程V1A1=V2A2对恒定流和非恒定流均适用。

H. fluent怎么选用定常流动还是非定常流动是可压问题还是不可压缩问题是稳态流动还是非稳态流动谢谢

定常和稳态是一个，具体如何选是根据你研究什么问题定的。

要是啥都不知道，就别做了，算完了也没啥用。

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硫化橡胶恒定压缩永久变形测试时间和温度选择按产品使用环境结合测试标准选择需要的时间、温度！

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p2的压力通过pv等于nrt。求出。p2等于t2/t3 乘以p3解得p2