选煤厂大型贮煤筒仓设计方法及计算机仿真

针对选煤厂大型贮煤筒仓结构及功能问题，通过对大型筒仓设计所涉及的关于仓、斗壁和支撑构件变形及应力状态分析及物料流动临界状态、流动速度、流动型式所要求的条件分析，得出选煤厂大型的筒仓设计及计算方法，采用离散单元法数学模型，将筒仓设计与先进的计算机仿真相结合，为以后的工程设计提供决策支持.     

侧限高应力条件下充填体压缩变形规律分析

为了研究充填体在侧限高应力下的变形规律,根据现场调研结果试验室内选取灰砂比为1∶10,浓度为70%的充填体试块进行9级加载蠕变试验,得到每级加载应力下充填体的轴向变形规律。通过对充填体的压缩特性分析,得到了不同加载应力条件下充填体试块的侧限压缩系数和压缩模量;通过压缩变形应变-时间图,对侧限高应力条件下充填体试块的压缩变形机理进行分析,分析结果为新城金矿矿山充填设计及安全生产提供科学依据。     

深部高应力半煤岩巷变形机理及跨界高强支护技术

针对深部高应力半煤岩巷围岩变形持续时间长、变形量大及支护构件损伤破断等围岩控制难题,以渝阳矿N3702运输巷为工程背景,综合采用现场测试、理论分析、数值模拟和工程试验的方法,对半煤岩巷围岩变形机理和控制对策展开研究。通过巷道矿压监测与松动破坏范围测试,量化了半煤岩巷的矿压显现特征,揭示了半煤岩巷顶板泥页岩抗变形能力弱、锚索锚入坚硬硅质灰岩的深度较浅甚至未锚入、巷道所处高应力环境且其轴向近乎垂直于最大水平主应力是造成矿压显现剧烈的根源;基于自然垮落拱理论的成拱形态、锚杆组合梁和悬吊理论的组合压缩作用与悬吊作用,阐明了矩形断面巷道锚杆锚索支护时顶板低位“显形压缩梁”结构和高位“隐形压缩拱”结构的形成机制;在分析锚索锚固段所处位置岩性、自由段长度及锚尾施加预紧力大小对“梁-拱”锚固结构承载能力影响规律的基础上,提出了矩形断面半煤岩巷以锚杆配合锚索为主体支护构件的跨界高强支护技术方案,并开展了现场应用。实践结果表明：该技术有效地控制了深部高应力半煤岩巷持续变形,保证了围岩与支护构件的稳定与安全。     

7075铝合金高温等温变形的流变应力特征

在Gleeble—1500热模拟试验机上．采用高温等温压缩法，研究了7075铝合金在250-450℃温度范围及1．0～0．001s^-1应变速率范围内压缩变形时流变应力的变化规律．结果表明。应变速率和变形温度对合金流变应力的影响很大，流变应力随应变速率的提高而增大，随变形温度的提高而降低；其流变应力值可用Zener-Hollomon参数来描述．从流变应力、应变速率和温度的相关性，得出了该合金高温变形的应力指数n，应力水平参数α，结构因子A和变形激活能Q。     

浅析煤层瓦斯单向流动理论的应用

通过分析煤层渗透率与煤层有效应力的关系,建立煤层渗透率为变量时煤壁瓦斯单向流动数学模型,推导出煤壁瓦斯涌出量方程式。并以某矿为例,建立煤壁瓦斯涌出量与有效应力、暴露时间的关系并做曲线图,结果表明,以渗透率为变量进行煤层瓦斯流动研究更符合现场实际。     

构造复杂区域膨胀软岩巷道底鼓控制研究

某矿-400 m水平水仓位于复杂地质构造区域内且底板极具亲水膨胀性,在高构造应力、高膨胀应力作用下,原有普通锚网索喷支护方案无法维持水仓底板的基本稳定;根据现场地质条件,针对原支护方案的不足,分析了水仓底鼓变形的主要影响因素,并对底鼓变形全过程进行了数值模拟.提出采用"先刚后让再抗"的底鼓控制技术途径,对水仓围岩采取锚注+全断面钢筋混凝土砌碹支护总体方案,并辅助聚乙烯泡沫缓冲层卸压措施.通过模型试验验证了这种"刚让抗"多级支护结构解决高应力状态下大变形问题的有效性.研究结果表明:巷道底鼓变形从巷道整体压缩变形开始,底板在严重水平挤压变形后发生破坏而隆起;对松动围岩注浆加固后,可有效提高围岩的自身承载能力和支护结构的整体性;采用"刚让抗"多级支护结构,可有效控制巷道的严重底鼓变形.     

海绵钛挤压破碎过程和吸能特性分析

为了分析海绵钛精细破碎工艺挤压破碎演变过程,开展了海绵钛钛坨密实核心区试件的大应变压缩试验研究。结合海绵钛微观结构与压缩流变应力应变曲线分析海绵钛挤压破碎机理。分析海绵钛试件压缩吸能特性,探讨孔隙率对海绵钛压缩吸能特性的影响。结果表明海绵,钛压缩破碎结构演变过程分为弹性变形、孔棱与孔壁弯曲失稳塑性变形以及应力急剧上升孔隙密实化三个阶段;当应变达到45%时,试件表面出现初始挤压裂隙,随着孔隙率的增加,海绵钛压缩吸能特性降低,试件平均压缩吸收能量158.84 MJ/m~3。     

采动区地表变形对砌体结构的影响研究

为研究采动区地表变形对砌体结构的影响规律,结合实际工程,利用有限元软件ABAQUS对某煤矿3105工作面1号宿舍楼进行模拟,分析砌体结构在地表变形作用下的应力状态、受力机理及易损部位,为采动区砌体结构抗变形加固提供依据。结果表明:倾斜变形对砌体结构影响最小,曲率变形影响最大。曲率变形作用下,结构损伤较严重且主要集中在结构中部和两端;地表水平拉伸变形对砌体结构影响大于压缩变形,两者对底层墙体影响显著,对上层墙体影响较小。     

Research on the Mechanical Property of Non-standard Disc Spring for Drilling Tools

石油钻井工具常使用非标碟形弹簧缓冲振动,基于大变形弹塑性理论,使用有限元法分析了118 mm非标碟簧在加载过程中的力学特性。分析结果表明,随碟簧压缩位移增加,VonMises应力、周向应力、轴向应力、轴向变形量、周向变形量和厚度t轴向变形量呈非线性增大趋势。压缩位移小于2.5 mm时,碟簧未出现塑性变形;压缩位移为2.5 mm时,周向应力、轴向应力、轴向变形量和厚度t轴向变形量剧增,且碟簧发生塑性变形。对碟簧进行了刚度试验,压缩位移小于0.47 mm时碟簧刚度约为0.66 kN/mm,压缩位移大于0.47 mm时碟簧刚度值约为2.74kN/mm。结合数值模拟结果,建议单片碟簧的工作载荷应小于6.02 kN。该项研究结果表明,有限元法和碟簧刚度试验测定相结合,可以分析非标碟簧的工作力学特性,确定非标碟簧的最大工作载荷,为其科学使用提供依据。     

煤矿采动区地表压缩变形区建筑物基础切入地基规律的认识

本文根据大量现场试验数据，总结提出了煤矿采动区地表在压缩变形一负曲率条件下，抗采动结构建筑物基础在地基中的切入量及切入曲线形状不仅与地表曲率变形和上部荷载有关，还与地表水平变形的性质和大小有关。地表压缩变形在一定范围内能够提高地基的刚度，从而３降低由曲率变形引起的建筑物非均匀沉降。     

5083铝合金高温流变本构关系研究

采用动态热模拟技术进行高温压缩变形试验, 分析了5083铝合金的流变行为, 建立了该材料的高温流变应力模型。结果表明: 应变速率和变形温度显著影响5083铝合金流变应力, 流变应力随变形温度升高而降低, 随应变速率提高而增大, 在高应变速率下出现明显的动态软化。     

考虑剪切效应的金属本构关系模型及其在大型筒节轧制成形中的应用

筒节轧制变形区存在搓轧区,为研究该区域中压剪复合作用对筒节轧制成形的影响,建立了考虑剪切效应的变形抗力数学模型,并分析了剪切效应对筒节轧制力的影响。首先设计了SCS压剪试件和普通圆柱试件,并进行了高温压缩实验,建立了考虑剪切效应的变形抗力数学模型; 然后建立了筒节轧制有限元模型,得到了筒节的有限元轧制力,并与轧制力的理论计算结果、工厂实测结果进行了对比。结果表明,SCS压剪试件能够达到更大的应变程度和更小的应力,考虑剪切效应得到的筒节轧制力更接近工厂实测轧制力,相对误差在8%以内,证明应用考虑剪切效应的变形抗力数学模型能够提高筒节轧制力的计算精度。     

AM60镁合金的高温热压缩流变应力行为的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对AM60镁合金在应变速率为0.0005～0.5 s^-1、变形温度为250～450 ℃条件下的流变应力行为进行了研究。结果表明: AM60镁合金热压缩变形的流变应力受到变形温度和应变速率的强烈影响, 可以用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数形式进行描述。在本实验条件下, AM60镁合金热压缩变形时的应力指数n为7.2, 其热变形激活能Q为190 kJ/mol。     

Mg-8Gd-3Y-0.5Zr耐热镁合金的热压缩变形行为

对Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(质量分数, %)稀土镁合金在温度为250～450 ℃、应变速率为0.001～0.1 s^-1、最大变形程度为50%的条件下, 进行了恒应变速率高温压缩模拟实验研究, 分析了实验合金高温变形时流变应力与应变速率及变形温度之间的关系以及组织变化, 计算了塑性变形表观激活能及相应的应力指数, 结果表明: 合金的稳态流变应力随应变速率的增大而增大, 在恒应变速率条件下, 合金的真应力水平随温度的升高而降低; 在给定的变形条件下, 计算得出的塑性变形表观激活能和应力指数分别为220 kJ/mol和5.6。根据实验分析, 合金的热加工宜在350 ℃左右进行。     

SiCp/AM60B 镁基复合材料的高温压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机,在温度为360~450℃、应变速率为0.001~1 s-1变形条件下,对 SiCp/AM60B镁基复合材料的热压缩变形行为进行了研究.结果表明,SiCp/AM60B镁基复合材料流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高,且随着应变的增加,流变应力很快达到峰值,然后逐渐降低并趋于稳定.为评价 SiCp/AM60B镁基复合材料在热加工变形过程中的流变应力,结合Arrhenius方程且引入Zener-Hollomon参数,对流变应力做出相应的修正,根据修正后的流变应力再做出相应的修正,根据修正后的应力值创建SiCp/AM60B镁基复合材料流变应力高温变形本构方程模型.     

气水两相流阶段煤基质收缩量预测方法

为了尽量避免实验室对煤中甲烷气体解吸时煤基质收缩量测试结果的局限性,综合考虑煤层气井排采时气、水两相流阶段煤储层中气、水产出时引起的煤基质压缩变形与解吸收缩,构建具有一定普适性的力学预测模型显得很有必要。基于有效应力、损伤等力学理论,结合煤储层孔隙结构特征,构建了有效应力压缩煤基质的压缩效应模型;根据吉布斯公式、Bangham理论和Langmuir方程,构建了气体解吸引起的煤基质收缩解吸效应模型;基于表面自由能和煤基质弹性能等能量理论、断裂力学理论,建立了压缩效应与解吸效应相互影响下煤基质收缩数理模型。以沁水盆地樊庄区块为实例对气、水两相流阶段的煤基质收缩量进行了计算。结果表明:对基质收缩量的贡献方面,压缩、解吸效应及2者相互影响的4种效应贡献能力处于同一数量级。其中解吸效应影响最大,解吸效应的收缩量计算结果与其他学者实验室的测试结果基本相符。所建煤基质收缩量数学模型能对不同储层地质条件下气、水两相流阶段煤基质收缩量做出较准确的预测。     

变形参数对2618铝合金等温变形工艺的影响

通过2618铝合金的等温压缩试验,分析了变形温度、应变速率对变形抗力及组织的影响,并由此得出了2618铝合金在等温变形中变形温度和应变速率的最佳范围,为该工艺的等温变形工艺制定提供了理论依据。     

52CrMoV4弹簧钢热变形行为的本构模型

基于导向臂用52CrMoV4弹簧钢的热轧及热压变形工艺研究，采用Gleeble-3500型热模拟试验机，在变形温度（1173-1373 K）和应变速率（0.01-10 s-1）下对52CrMoV4弹簧钢进行等温热压缩实验。基于实验所得真应力-真应变曲线，分析了热变形参数与流变应力之间的关系，建立了修正的Johnson-Cook本构模型和基于应变补偿的Arrhenius本构模型，并对两种本构模型的准确性和有效性进行了比较。结果表明，52CrMOV4弹簧钢的流变应力随着温度的升高和应变速率的降低而降低。通过精度分析可知，修正Johnson-Cook模型的相关系数为0.98955，平均绝对相对误差为5.4625%，均方根误差为6.87029 MPa，计算较为简单却具有较高的准确性。而应变补偿的Arrhenius模型的相关系数为0.99023，平均绝对相对误差为4.4319%，均方根误差为6.22664 MPa，其精度较修正Johnson-Cook模型更高，可以更好地预测52CrMoV4弹簧钢的流变应力行为并作为热变形工艺及有限元模拟参数选择的依据。     

热压缩2519 铝合金流变应力特征

采用Gleeble-1500 热模拟机进行高温等温压缩试验, 研究了2519 铝合金在高温塑性变形时的流变应力特征。试验温度为300～500 ℃、应变速率为0.05～25 s^-1 。实验结果表明:2519 铝合金真应力-应变曲线在低应变速率(﹒ε≤25 s^-1)条件下, 流变应力开始随应变增加而增大, 达到峰值后趋于平稳, 表现出动态回复特征;而在高应变速率(﹒ε≥25 s^-1)条件下, 应力出现锯齿波动达到峰值后逐渐下降, 表现出不连续再结晶特征;应变速率和流变应力之间满足双曲正弦关系, 温度和流变应力之间满足Arrhenius 关系;可用包含Arrhenius 项的Zener-Hollomon 参数来描述2519 铝合金高温压缩变形时的流变应力行为。     

采动引起的岩体变形及地下水流动的数值分析——非稳定流研究

根据Ｂｉｏｔ固结原理，提出非稳定流孔隙弹性有限元模型，用以研究长壁开采对岩层变形及岩层水地质环境的影响。研究表明，孔隙压力系数及相对压缩率为两个重要影响参数，特别是后对流体压力场变化起较大影响，且流体压力分布受固体应力分布控制。由采动引起的岩体变形因而对采场的水地质环境的变化起到决定性的影响。