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关键词： 爆破   矿柱   应力   稳定性   数值模拟   房柱采矿法  

摘要： 为了保证爆破载荷下矿柱的稳定性,采用现场监测试验和数值模拟分析相结合的方法,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了矿体开采模型。通过对比试验与模拟的振速时程曲线,确定了数值模型的可靠性。研究爆破作用下矿柱的应力峰值和作用范围的变化规律,以及两者联合作用对矿柱稳定性的影响。结果表明:地下矿山采用平行排列布孔进行爆破施工时,矿柱受水平方向振动作用强烈;当矿柱与爆源的距离小于10 m时,矿柱的拉应力峰值为9.03 MPa,叠加空气冲击波的作用容易导致矿柱发生破坏;随着应力作用范围的递减,应力主要集中在矿柱的顶部或底部。建议保留矿柱为双曲面型,且增加矿柱的防护。

关键词： 职业本科   机器人技术专业   工程力学  

摘要： 随着社会经济和科学技术的快速发展,现代化智能制造产业的发展受到广泛重视,其中机器人技术作为机械设计制造与自动化的一部分也受到许多关注,相关专业人才需求不断增加。职业本科是我国职业教育体系中的重要组成部分,推进职业本科的教学改革是当前职业教育院校发展的重要任务,也是促进我国职业教育发展的关键环节。机器人技术专业是职业本科教育中的重要专业,注重基础理论知识与实践的共同发展,对于我国现代化智能制造领域的发展产生重要的影响。文章分析了职业本科中的机器人技术专业的人才培养目标,探究了本专业教学中“工程力学”课程改革的意义和策略。

关键词： 瓦斯涌出   扩散系数   稳态法   浓度梯度   应力   变扩散系数模型  

摘要： 瓦斯扩散能力直接影响瓦斯资源开采、突出危险性、瓦斯涌出及含量测定。为了研究煤中瓦斯扩散系数受应力、瓦斯压力、温度等因素的作用规律,在稳定浓度差条件下对柱状煤进行了扩散系数测定,避免了通过解吸曲线反推扩散系数带来的模型依赖性问题。研究结果表明:无论是吸附性气体甲烷还是非吸附性气体氦气,扩散系数与有效应力近似为负线性关系,但相较于渗透率受影响较小;甲烷扩散系数随进气压力(浓度梯度)增大呈幂函数衰减规律,与温度关系满足阿伦尼乌斯公式。对比分析了稳态法实测扩散系数与经典模型和时变扩散系数模型所得扩散系数,发现所得扩散系数的量级相同,大小可相差数倍,且扩散系数随甲烷压力增大变化趋势不同。基于扩散系数受压力(浓度梯度)和温度影响规律,建立了变扩散系数扩散模型,并利用柱状煤实测的扩散系数对粒煤在恒温和变温条件下解吸数据进行了预测。对预测结果进行解吸试验验证,表明该模型无论是在恒温还是变温条件下都能很好反映煤基质中瓦斯扩散过程。

关键词： 超高压气藏   小井距   裂缝干扰   应力场  

摘要： 塔里木盆地克深气田井距小,压裂易窜,造成裂缝相互干扰,严重影响压裂效果,然而邻井压窜机理尚不明确。基于扩展有限元数值方法,研究了储层原地应力场及有效最大、最小水平主应力(SH,Sh)大小、方向的变化范围,分析了子井人工裂缝在扰动应力场中的延伸机理及压窜机理,并据此提出了小井距防窜压裂工艺。结果表明:母井压裂过程中,储层SH,Sh的方向均发生变化,SH,Sh值均减小,且SH值减小幅度更大;母井生产过程中,储层SH,Sh方向的变化范围减小,SH,Sh值变化幅度小;半缝长与压裂液规模呈正相关关系,与压裂液黏度呈负相关关系;储层动用面积与半缝长呈正相关关系。基于该结果,进行了B井现场施工,改造后日产气53.64×104 m3,约是改造前的3.77倍,压裂施工增产效果显著。该研究对于致密砂岩气藏的压窜机理研究、防窜工艺参数优化设计具有一定意义。

关键词： 隧道工程   软岩大变形   有限元-离散元耦合数值方法   裂隙扩展过程   应力场   位移场  

摘要： 深埋高应力软弱围岩频繁遭遇米级剧烈大变形灾害,但却面临其大变形灾变机理和过程认识不清等问题。采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)研究了高应力软弱围岩的破裂碎胀大变形过程,并研究了地应力量值、侧压系数和隧道断面形状对大变形灾变机制的影响。结果表明:(1)高应力软岩隧道大变形灾变力学机理为隧道开挖卸荷导致围岩产生破裂块体的碎胀性变形;(2)围岩大变形过程中的裂隙扩展过程、应力场和位移场结果表明,在静水压力状态下,围岩主要产生共轭剪切破坏,破裂的块体沿着主剪切带发生滑移并伴随着剪胀现象和翻转运动,使得块体间产生大量空隙,这些碎裂块体向隧道空间移动造成了隧道断面的急剧缩小,以致发生米级剧烈大变形灾害;(3)随着地应力量值的增加,围岩破裂程度和隧道表面最大位移迅速增大,后者呈现明显的非线性特征,而损伤破裂区半径增长较为平缓,当垂直地应力高达约58 MPa时,剧烈位移区内的岩体难以形成主剪切裂隙带,极为破碎的岩块呈整体向隧道内挤压态势,并产生大量空隙,造成隧道断面面积的急剧缩小;(4)在静水压力状态下,正方形隧道只对裂隙起裂、剧烈位移区形状和该区域内岩体位移模式产生影响,而在剧烈位移区范围外,围岩趋近于圆形隧道时的破裂机制。

关键词： 扳边   挠性管板   火管锅壳锅炉   应力   分类   评定  

摘要： 挠性管板扳边应力比布管区应力大得多,在管板设计计算中应重点考虑。GB/T 16508—2013 《锅壳锅炉》和SH/T 3158—2009 《石油化工管壳式余热锅炉》仅给出了挠性管板扳边结构设计的指导意见和适用范围,没有给出扳边部位的强度计算方法。有关挠性管板应力分析的文献也未给出只考虑压力载荷作用下扳边应力的分类和评定。以1台火管锅壳锅炉为例,对其变形进行分析,建立了5个扳边应力计算有限元模型,研究了在只承受壳程压力载荷下,挠性管板扳边的应力分类和评定。结果认为,挠性管板扳边应力为典型的二次应力,其薄膜应力加弯曲应力应按二次应力进行评定。

关键词： 燃气管道   补偿器   高压   输送   应力   有限元分析   结构参数  

摘要： 气田开采过程中高压燃气管道的应用日益广泛,高压输送使管道承受复杂多变的应力变化,复杂载荷已成为燃气管道失稳破坏的主要原因。针对实际工程中高压燃气管道局部Π型补偿器,利用有限元计算方法对具有不同结构参数的Π型补偿器应力场进行分析,并基于第三强度理论评估管道受力情况。分析发现,随着弯管曲率半径的增大,Π型补偿器应力集中的区域面积逐渐增大,但最大应力数值减小;当外伸臂长度较小时,Π型补偿器轴向整体刚度较高,承受轴向载荷的能力较强。随着外伸臂长度的增大,Π型补偿器径向转矩随之增大,容易产生更高的最大应力数值。在有限元计算分析基础上,提出了Π型补偿器变形量和载荷变化与管道公称直径、管道壁厚之间的拟合关系式,可为减小高压燃气管道变形载荷的设计方法开发提供技术支持。

关键词： 高模量沥青混合料   公路   应力   施工  

摘要： 对高模量沥青路面受力情况进行了总结,并从施工前准备工作、混合料拌和、运输、摊铺、碾压等方面对高模量沥青路面施工技术进行了分析。实践结果表明:此施工技术有效增强了路面的强度和承载能力,延长了路面的使用年限。

关键词： 暗挖车站   零距离   下穿施工   隧道   应力分析  

摘要： 目的:某大断面平顶直墙暗挖地铁车站零距离下穿既有地铁矩形区间隧道施工,需分析施工过程对既有隧道的应力影响。方法:以零距离密贴下穿既有地铁矩形区间隧道的新建大断面平顶直墙暗挖地铁车站工程为背景,对洞桩法暗挖站工程施工进行设计;利用有限元分析软件建立有限元计算模型,对新建车站零距离下穿既有隧道的施工过程进行模拟分析,研究施工过程中既有隧道最大主应力、最大拉应力及最大剪切应力的变化规律及发生位置;进一步分析区间隧道混凝土结构塑性破坏区范围;比较应力监测值与模拟值的变化趋势及发生位置,通过拟合度来佐证了模拟的准确性和可实施性。结果及结论:随施工步骤进行,既有隧道结构最大主应力、最大拉应力及最大剪切应力均逐渐增大。根据实际监测结果,从步骤1到步骤5,三者增大幅度均很小;从步骤5到步骤6,三者分别突然增大到62.15、84.62、47.62 MPa,增大比例分别达315.0%、351.0%及378.1%;随后,三者分别缓慢增至68.75、89.61、51.03 MPa。既有区间结构底板区间b段靠近变形缝1处附近混凝土结构表面有微小裂纹变化。实际监测数据与模拟计算结果基本吻合。监测结果还表明,采取适当减缓施工进尺并及时进行支顶等措施,能有效防止既有结构混凝土表面裂纹的出现,进而对既有隧道起到保护作用。

关键词： 数据驱动   磁巴克豪森噪声   结构钢   应力   奇异值分解   小波包分解  

摘要： 磁巴克豪森噪声(MBN)技术可用于定量评估铁磁材料的表面应力。当前MBN法应力评估技术存在特征量选取较难、定量预测模型复杂且对标定数据集的拟合精度较低的不足。提出一种数据驱动的非线性映射算法拟合MBN噪声和应力的关系,研究了基于小波包变换系数的时频特征替代统计特征量,减少了样本数据计算量。采用MBN噪声在小波包变换时-频域内的小波包变换系数作为特征向量,利用基于奇异值分解的数据降维算法降低特征向量的维数,将经过数据降维后的特征向量输入反向传播(BP)神经网络进行模型训练以建立预测模型。结果表明:采用基于奇异值分解的数据降维算法可降低模型的复杂度,利用降维后的小波包变换系数特征向量训练BP神经网络可实现铁磁材料表面应力的高精度预测。建立的表征方法有效解决了铁磁构件应力分布成像问题,在预防应力腐蚀、提高疲劳强度等损伤预警方面具有广阔的应用前景。