自由曲面加工中进给速度的动态优化方法研究

研究了一种自由曲面类零件数控加工中进给速度的优化方法。即依据曲面上一点的邻近结构对自由曲面进行简化,建立特定加工条件下简化的加工模型并进行加工实验,采集一定切削条件下简化模型的最佳进给速度,通过此匹配优化算法,对被加工的自由曲面与已建立的模型进行匹配和基于模型匹配的进给速度的优化,实现自由曲面加工中进给速度随加工条件的变化进行动态优化的目的。     

某矿岩石力学特性及力学参数相关性研究

通过对矿区代表性岩样进行物理力学性质试验研究,得到岩石的基本物理参数和弹性模量、泊松比、抗压强度及抗剪强度等主要力学参数。分析含水率对岩石单轴抗压强度的影响,围压对岩石三轴抗压强度、弹性模量的影响,并对岩石抗压强度和弹性模量的相关关系进行回归分析,得到了二者的最佳相关关系式。试验结果,可为矿山数值分析、深部采场结构参数优化等提供基础数据;拟合得到的岩石抗压强度、弹性模量关系式,可在基础数据缺乏时提供参考。     

低强度相似材料性能指标双因素方差分析

为了研究低强度相似材料性能与相似材料配比因素之间的关系,根据相似材料配比试验结果,确定了上横山矿床硅质页岩、含钒页岩和炭质页岩相似材料的合理配比,分别为8(37)、9(64)、10(37),通过双因素方差分析方法,重点分析相似材料配比因素中砂胶比和水膏比两个因素对低强度相似材料性能指标的影响。试验结果表明,砂胶比对相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和泊松比均有高度显著影响;水膏比对材料的密度和弹性模量有高度显著影响,而对材料的泊松比影响不显著。通过双因素方差分析确定对低强度相似材料力学参数影响较显著的因素,进而控制相似材料参数,避免了选择低强度相似材料的误选、误判,有利于提高试验效率。     

横观各向同性岩体中地应力反演的参数敏感度分析

为了分析横观各向同性岩体参数对地应力反分析结果的影响程度,令岩体参数在±50%的波动范围内变化并进行数值模拟,观察反分析结果的变化情况。地应力反演结果表明,已知参数波动越大,反分析结果失真程度越高,呈现线性相关性;弹性模量E的精确度对反分析结果影响最大,泊松比μ次之,泊松比μ′和弹性模量E′对反分析结果影响较小。     

露天转地下开采充填体变形参数对边坡稳定性影响研究

以舞阳铁矿铁古坑采区露天转地下首中段开采为例,运用力学理论分析充填体变形参数对露天边坡稳定性的影响,并根据该矿充填体变形参数取值范围设计相应的数值模拟方案,采用有限元局部强度折减法计算各方案下边坡安全系数,分析充填体变形参数与露天边坡稳定性的关系,结果表明,随着充填体弹性模量或泊松比提高,露天边坡稳定性安全系数逐渐增大,充填体的弹性模量与泊松比取值共同影响露天边坡稳定性;确定了满足露天转地下开采边坡稳定的充填体变形参数范围,并确定灰砂比1∶8及以上配比的充填体可满足矿山安全生产的要求。工程中可以采用弹性模量与泊松比较高的充填体进行充填,降低地下开采对边坡稳定性影响,保障矿山露天转地下的安全生产。     

围岩力学参数对巷道变形与破坏影响的正交数值模拟试验研究

选取内摩擦角、黏聚力、泊松比、抗拉强度和弹性模量5个因素,采用正交数值模拟试验方法,研究了围岩力学参数对巷道变形与破坏的影响。试验结果表明:对巷道表征变形量影响大小次序依次为黏聚力抗拉强度弹性模量内摩擦角泊松比;对围岩塑性区体积影响大小次序依次为黏聚力内摩擦角弹性模量泊松比抗拉强度。该试验结果较好地反映了理论分析结果,表明该方法不失为研究巷道变形与破坏的一种有效方法。     

露天矿岩体力学参数对终了边坡稳定性影响敏感性数值模拟

为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。     

桩底沉渣对钻孔灌注桩力学性质影响研究

钻孔灌注桩因其自身众多优点而在工程中被广泛应用,而沉渣的存在对桩的承载特性有较大影响。根据现有工程资料,利用有限元软件详细分析了桩底沉渣厚度、弹性模量、泊松比、内聚力及内摩擦角各几何、物理力学参数对桩承载特性的影响。研究结果表明:沉渣厚度对单桩极限承载力有较大影响,沉渣的存在使得单桩极限承载力快速降低。沉渣厚度对极限承载力的影响存在临界值,其值在35~45 cm;沉渣各个模量下,桩顶P—S曲线均呈现出突变型变化,极限承载力随着沉渣弹性模量影响的增大而增大;各沉渣泊松比和内聚力下桩顶P—S曲线变化趋势类似,可认为沉渣泊松比和内聚力对单桩承载特性影响较小;单桩极限承载力随着沉渣内摩擦角的增大而增大,根据tan Φ—极限承载力散点图拟合出了沉渣内摩擦角对单桩极限承载力影响评价的定量公式。     

深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性试验

为研究深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性,通过对某金矿19~1 320 m深度水平的花岗岩岩样的岩石参数(单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、天然重度等)统计分析,结果发现,岩石参数变异系数大小顺序为：弹性模量>单轴抗压强度>黏聚力>泊松比>内摩擦角>天然重度;单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角、天然重度随着深度增加有线性增大趋势,而泊松比随深度增加有线性减小趋势;根据地质统计学的变异函数,拟合出岩石参数最优模型,分析了岩石参数在空间变异的性质,天然重度在赋存深度尺度内变异性小,而弹性模量和单轴抗压强度变异性较大。许多学者对土的参数变异性研究相对较多,而对岩石参数的变异性研究相对较少,以岩石试验为基础对岩石参数进行分析,揭示了岩石参数随赋存深度变化的规律及变异性,对深部开采有一定参考意义。     

基于正交设计的“固-气”耦合相似材料力学与渗透特性试验研究

为研究“固-气”耦合相似材料力学与渗透特性,运用正交试验设计配制了以河砂为骨料、石蜡为胶结剂、液压油为调节剂等组合的相似材料;采用极差分析及多元回归分析等方法,研究了冲击次数、骨料粒径、油含量、胶砂比对相似材料抗压强度、弹性模量、泊松比及渗透率的影响。结果表明：各因素对抗压强度的影响由大到小依次为油含量、冲击次数、骨料粒径及胶砂比;对弹性模量的影响为油含量、冲击次数、胶砂比及骨料粒径;对渗透率的影响为冲击次数、胶砂比、油含量及骨料粒径;各因素对泊松比影响较小。相似材料的抗压强度、弹性模量与冲击次数、骨料粒径呈正相关关系,与油含量、胶砂比呈负相关关系;渗透率与冲击次数、骨料粒径、油含量呈负相关关系,与胶砂比呈正相关关系;泊松比与各因素无明显关系。得到各因素共同影响下相似材料特性参数的综合模型。     

基于ABAQUS的坡地边坡稳定性影响因素敏感性分析

为研究边坡体物理、力学参数对边坡稳定性的影响。结合某边坡工程实例,选取弹性模量、黏聚力、内摩擦角、重度、泊松比5个典型影响因素进行分析,通过SPSS数据分析软件设计正交实验,获得影响因素不同水平组合的实验组,运用大型通用有限元软件ABAQUS建立边坡模型,采用强度折减法进行数值模拟计算,获取边坡安全系数。将安全系数作为边坡稳定性评判标准,对实验结果进行极差分析,并将极差分析结果确定的因素敏感性与层次分析法确定的影响因素权重大小进行比较,最终得出2种分析方法计算得出的各因素敏感性大小基本一致。结果表明:同一边坡在工况相同时,黏聚力对边坡稳定性的影响最大,其次是内摩擦角,重度与泊松比次之,弹性模量的影响最小。     

混沌优化法在双层圆柱面网壳结构优化中的应用

将混沌优化方法引入双层圆柱面网壳结构的优化设计中,实现了对网格尺寸、结构厚度、矢跨比作为连续变量的同步优化,编制了相应的程序。大量算例证明了该法优化网壳结构的高效性,且人为工作量小、精度高。同时获得了较传统法结果更优的不同双层圆柱面网壳的几何参数值。     

A Method to Describe Hierarchical Block Structure of Rock Mass,Considering Nonuniformity of Mechanical Properties

Nonuniformity of a medium shows itself in many characteristics, including Young’s modulus, Poisson’s ratio, shear modulus, as well as limit elasticity and limit plasticity. The article shows that introduction of the nonuniformity of properties allows studying hierarchical block structure of a medium in different geomechanical problems and estimating effect of the blocky structure on the stress state of rock mass.     

地质钻孔不规则程度的定量描述及其对柯西课题解的影响

目前,绝大多数在较深钻孔进行地应力原位测试方法均是基于无限大空间中圆孔孔壁处的应力解(柯西课题解)推导的。在地质钻孔中,一般很难保证孔壁完全接近圆形并且光滑,特别是在岩体条件较差的环境中,孔壁往往非常粗糙,并出现一定程度的扩孔现象。为了解决该问题,提出一种对地质钻孔不规则程度的定量描述体系,采用随机分形的方式,根据岩体力学中对经典粗糙节理的分形描述规律,得到一系列不同粗糙度的钻孔孔壁形态。并将其代入有限元计算中,其计算结果与柯西课题解比对,并用峰值拟合法对理论公式进行修正。研究得出:孔壁不规则程度可由粗糙度、扩孔率、偏心距离以及圆度等多个物理量进行衡量;应力、应变分量极易受到孔壁粗糙程度的影响,应力集中效应明显,而位移分量具有较好的稳定性;当孔壁形状的分辨率达到一定程度后,各分量的变化趋势趋于一致;拟合参数与地应力组合无关,具有较强的稳定性。经典的柯西课题解不适用于孔壁非常不规则的情况,在进行地应力计算前应当依据钻孔形态进行修正,以提高精确度。     

Assessment of deformation properties of rocks by pressuremeter testing in hydrofractured interval

The authors propose the method to estimate deformation properties of rocks by the data on pressuremeter test in hydrofractured interval, allowing in situ values of Young’s modulus and Poisson’s ratio of rocks. It is shown that combination of pressuremeter tests and hydraulic fracturing expands the scope of deformation measurements and improves efficiency of stress assessment in rocks using hydrofracturing method.     

二类B油藏聚/表二元驱注入参数敏感性研究

针对聚/表二元驱油体系参数优选、室内实验的局限性以及优选结果对矿场试验的不确定性等问题,对高含水期二类B油藏的聚/表二元驱注入参数选取展开研究,应用正交实验设计试验区块二元驱方案,通过CMG的STARS模块对各方案进行数值模拟,研究了聚合物浓度、表面活性剂浓度、注入体积等几个重要参数对含水率下降幅度以及采收率增加幅度的敏感程度。研究结果表明,不同参数对含水率下降幅度敏感性由强到弱依次为聚合物浓度、表面活性剂浓度、注入体积,对采收率增加幅度敏感性与之相反。综合分析经济效益评价与优选参数方案预测结果,对今后此类油田聚/表二元驱的参数优选具有指导意义。     

基于ANSYS的深部岩体巷道数值模拟的岩体力学参数研究

在岩石工程实践的数值模拟过程中,工程岩体特性参数决定着模拟结果的好坏。根据NMohammand等人得到的实验室测试数据与原位测试的拟合结果,确定了数值模拟中各层岩体的杨氏模量与泊松比,同时,根据Drucker-Prager系列修正屈服准则间的关系,使用适于平面应变条件的D-P屈服准则,确定了数值模拟中各层岩体的粘聚力及内摩擦角。在此基础上,使用大型有限元程序Ansys,以东海煤矿深部开采巷道为例,对深部开采巷道顶底板的稳定性进行数值模拟,在取得巷道变形实测数据后,经比较,所得出的模拟结果与实际相符。     

基于计算机图像的煤矿地质勘查系统设计

常规GIS煤矿地质勘查系统在生成图像生成过程中会丢失地物特征，导致系统成像边界不清晰，因此设计了基于计算机图像的煤矿地质勘查系统。系统的硬件优化中，主要对数字相机的相关参数进行校验，通过修正方程得出相机标称焦距、畸变补偿等重要参数的最优值；软件优化中，将复杂的煤矿地质体视为类三棱柱进行剖切，保证得到的地质数据更加精确，设计剖切流程，采用完全剖分法确定剖分点；处理剖切得到的多边形区域，删除悬挂标志物，完成纹理贴图，至此完成煤矿地质勘查系统设计。实例分析结果表明，设计的系统最终成像清晰，具体描述了矿区地物细节，并且区域之间界线明显，可以直观看出矿区情况。