
expansibility
膨脹力(Swelling Pressure/Expansion Force)是描述物質因吸收水分、溫度變化或化學反應導緻體積擴張時産生的内部應力現象的術語。該概念在工程學、材料科學及地質學領域具有重要應用,其核心特征表現為受限條件下物質膨脹受阻時形成的反向作用力。
一、土木工程定義
在岩土工程中,膨脹力特指膨脹性黏土或岩石吸水後因體積變化受阻而産生的橫向壓力。根據《英漢土木工程詞彙》(人民交通出版社,2012)定義,這種力可導緻地基隆起或建築結構變形,計算公式常表示為:
$$
P_s = K cdot Delta V/V
$$
其中$P_s$為膨脹力,$K$為材料膨脹系數,$Delta V/V$為體積變化率。
二、材料科學應用
高分子材料和混凝土在固化過程中會産生化學膨脹力。《材料力學手冊》(科學出版社,2018)指出,水泥水化反應生成的鈣礬石晶體生長會産生0.5-3MPa的微觀膨脹力,這種特性被應用于補償收縮混凝土技術。
三、地質力學特征
美國地質調查局(USGS)研究顯示,頁岩地層含水量增加1%時,其膨脹力可達0.8-1.2MPa。這種力是導緻油氣井套管變形的主要地質因素之一,在鑽井工程中需通過鹽水泥漿進行抑制。
四、醫學領域延伸
生物醫學工程中,膨脹力概念被引申用于描述血管支架等植入器械的徑向支撐力。《醫療器械生物力學》(人民衛生出版社,2020)記載,冠狀動脈支架的典型膨脹力範圍在0.3-0.6N/mm²之間,需精确控制以防止血管損傷。
膨脹力是物體在特定條件下因體積變化或内部壓力增加而産生的力,其具體含義根據應用領域有所不同:
膨脹力(Swelling Force)是反映粘性土膨脹性強弱的核心指标。當粘性土在有側限條件下吸水時,為阻止其豎向膨脹所需施加的最大壓力值,稱為膨脹力。例如:
在锂電池中,膨脹力特指電芯充放電過程中産生的内部應力:
廣義指物體受熱、吸濕或化學反應時,因體積增大而産生的内應力,常見于:
數據來源:工程地質定義主要參考,電芯數據引自,物理公式見。
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