
expansibility
膨胀力(Swelling Pressure/Expansion Force)是描述物质因吸收水分、温度变化或化学反应导致体积扩张时产生的内部应力现象的术语。该概念在工程学、材料科学及地质学领域具有重要应用,其核心特征表现为受限条件下物质膨胀受阻时形成的反向作用力。
一、土木工程定义
在岩土工程中,膨胀力特指膨胀性黏土或岩石吸水后因体积变化受阻而产生的横向压力。根据《英汉土木工程词汇》(人民交通出版社,2012)定义,这种力可导致地基隆起或建筑结构变形,计算公式常表示为:
$$
P_s = K cdot Delta V/V
$$
其中$P_s$为膨胀力,$K$为材料膨胀系数,$Delta V/V$为体积变化率。
二、材料科学应用
高分子材料和混凝土在固化过程中会产生化学膨胀力。《材料力学手册》(科学出版社,2018)指出,水泥水化反应生成的钙矾石晶体生长会产生0.5-3MPa的微观膨胀力,这种特性被应用于补偿收缩混凝土技术。
三、地质力学特征
美国地质调查局(USGS)研究显示,页岩地层含水量增加1%时,其膨胀力可达0.8-1.2MPa。这种力是导致油气井套管变形的主要地质因素之一,在钻井工程中需通过盐水泥浆进行抑制。
四、医学领域延伸
生物医学工程中,膨胀力概念被引申用于描述血管支架等植入器械的径向支撑力。《医疗器械生物力学》(人民卫生出版社,2020)记载,冠状动脉支架的典型膨胀力范围在0.3-0.6N/mm²之间,需精确控制以防止血管损伤。
膨胀力是物体在特定条件下因体积变化或内部压力增加而产生的力,其具体含义根据应用领域有所不同:
膨胀力(Swelling Force)是反映粘性土膨胀性强弱的核心指标。当粘性土在有侧限条件下吸水时,为阻止其竖向膨胀所需施加的最大压力值,称为膨胀力。例如:
在锂电池中,膨胀力特指电芯充放电过程中产生的内部应力:
广义指物体受热、吸湿或化学反应时,因体积增大而产生的内应力,常见于:
数据来源:工程地质定义主要参考,电芯数据引自,物理公式见。
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