井壁稳定性的断裂损伤力学分析

为了研究石油工程中的井壁失稳问题,将断裂力学和细观力学相结合,给出了一种新的计算方法.根据断裂力学和微观损伤力学原理,研究了脆性岩石中含微裂纹的扩展条件、扩展方向和变形机理.由井壁附近的应力状态和岩石破坏准则,建立了井壁坍塌和地层破坏的力学计算模型,并对井壁稳定性的问题中的井壁坍塌和地层破坏进行了定量的分析,确定了钻井液密度的范围.所给出的计算结果与传统的油井工程中采用的摩尔-库仑准则所得出的结论相同.同时通过细观力学分析和考虑岩石断裂韧性的影响,提出了岩石的内禀断裂应力的概念.此概念将揭示岩石变形机理的本质,并为钻井工程设计提供理论参考依据.     

矿井复合井壁的极限承载力分析

建立了内钢板-混凝土复合井壁计算的力学模型,利用该模型对井壁的正常使用极限状态和径向极限承载力分别进行了分析,最后通过单因素循环计算和回归公式,得出了该类型井壁计算的无量纲通用计算公式。     

滑动可缩井壁内壁的纵向稳定性分析

根据地基反力法理论,利用最小势能原理,对滑动可缩井壁内层井壁的纵向稳定性进行了研究,得出了井筒临界长细比的计算公式．计算结果表明,内层井壁有可能失稳．并首次提出：当所用滑动层很软时,设计时应验算内层井壁的纵向稳定性．     

粘土层中立井井壁附加力的模拟研究

本文在依相似理论建立的竖井模拟试验台上,对位于特殊地层中的立井井壁受力问题进行了模拟研究,首次证实了粘土层对井壁作用有纵向附加力,并得到了该力的数值、分布及变化规律。得出附加力是导致矿井井壁结构破坏的重要因素的结论,指出位于特殊地层的立井井壁结构设计应当采用三维空间理论进行计算。     

用结构分析方法探索井壁破坏的机理

本文从部分煤矿立井井壁破坏的事例出发，采用井壁结构非线性有限元分析方法，分析了各种外荷载组合与井壁破坏的关系，找出了与实际井壁破坏形态相适应的外荷载组合为较大的竖向负摩力和较小的水平侧向力，从而分析得出井壁破坏的主要原因是地下水位的下降，表土地层的固结沉陷，并提出了改善井壁受力条件的措施。     

深厚表土中钻井法凿井的井壁外载和结构

分析了钻井法凿井的井壁外载,特别是近年来研究厚表土层中井壁破裂机理时发现的竖直附加力,在已知外载条件下,研究了两种可行的井壁结构,即以增加井壁整体强度的“抗”型和安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构的力学特性及适用条件,研究了安装竖向可缩装置井壁的井筒装备应采取的措施,认为当表土深度超过200m时,以安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构为好。     

地层沉陷时井壁承受竖向附加力的有限元分析

通过对淮北、徐州等矿区井壁发生破坏情况的分析，指出了竖向附加力是导致井壁破坏的根源。编制了井壁结构空间轴对称问题弹塑性有限元程序，并采用它述破坏井壁了计算分析，得地层沉陷时井壁承受竖向附加力的数值，从而井壁设计提供参考依据。     

钢骨钢纤维高强砼井壁水平承载特征的计算和试验

运用数值计算和模型试验方法对钢骨钢纤维高强混凝土复合井壁结构的水平承载特征进行了研究.数值计算中,井壁厚度与外半径之比、竖向应力与单轴抗压强度之比、配筋率及相邻两层钢骨之间净距与井壁厚度之比对其水平极限承载能力影响较显著;通过计算结果的回归分析,得到了其水平极限承载能力的计算公式.模型试验及分析表明:在竖向荷载加载阶段,钢骨和混凝土能协同变形;水平荷载加载阶段,钢骨应变达到屈服应变后,钢骨表现出一定的塑性流动或强化变形特征;井壁结构破坏时,钢骨和混凝土的切向应变值多为-2.3×10-3～-3.0×10-3;该种井壁结构的水平极限承载能力可运用数值计算方法进行估计.     

底铰式钢闸门底横轴设计拟合公式的计算

针对底铰式钢闸门底横轴受力情况复杂、设计计算过程繁琐等问题,在分析、建立底横轴截面尺寸计算模型的基础上,对底横轴主要截面尺寸外径的影响因子进行敏感性分析及曲线拟合,确定了与底横轴外径呈线性正相关的影响因子,并予以修正,得出了外径随影响因子变化的曲线拟合公式,较大程度地简化了底横轴设计的计算过程,并根据工程的实际情况对拟合公式进行了验证,证明了拟合公式的可靠性和在实践中利用拟合公式进行设计的可行性.     

椭圆型煤斗结构方案比选

椭圆型双漏斗式煤斗是目前国内火电厂建设中少见的煤斗结构形式,首先介绍了这种椭圆型煤斗有别于传统结构形式煤斗的优缺点,其次利用ANSYS有限元软件,对工艺专业提供的两种结构形式的椭圆型煤斗,分全部满煤、单边满煤单边放空两种荷载工况进行了有限元空间结构分析,分别得出了两种椭圆煤斗在两种荷载工况下的应力和变形,得到了煤斗的应力和变形的分布规律、应力集中区域、受力和变形的最不利位置,摸清了椭圆煤斗的受力特点,通过技术经济分析和施工放样难易程度的比较,说明了两种结构形式的椭圆型煤斗的利与弊,为煤斗的结构选型和施工详图设计提供了重要的依据.     

煤矿立井次生地压分布规律研究之一——底含层大幅疏水沉降情况下

针对第四纪冲积层底部含水层疏水引发立井次生地压发生与变动的情况,展开次生地压分布规律的研究。通过将底部含水层之上的表土划分成若干薄板单元进行受力与变形的解析分析,揭示立井次生地压与原始地压相比已经发生了巨大的变化,随着距地表距离的增大,立井次生地压显现出趋于稳定值的特征。因为次生地压的分布规律直接关系着作用于外井壁之上的竖向附加力分布规律,因此,研究结果对煤矿立井井壁破裂规律的研究具有重要意义,对深厚表土层中立井井壁结构的优化设计具有重要的参考价值。     

Influence of dynamic pressure on deep underground soft rock roadway support and its application

Due to high ground stress and mining disturbance, the deformation and failure of deep soft rock roadway is serious, and invalidation of the anchor net-anchor cable supporting structure occurs. The failure characteristics of roadways revealed with the help of the ground pressure monitoring. Theoretical analysis was adopted to analyze the influence of mining disturbance on stress distribution in surrounding rock,and the change of stress was also calculated. Considering the change of stress in surrounding rock of bottom extraction roadway, the displacement, plastic zone and distribution law of principal stress difference under different support schemes were studied by means of FLAC3D. The supporting scheme of U-shaped steel was proposed for bottom extraction roadway that underwent mining disturbance. We carried out a similarity model test to verify the effect of support in dynamic pressure. Monitoring results demonstrated the change rules of deformation and stress of surrounding rock in different supporting schemes. The supporting scheme of U-shaped steel had an effective control on deformation of surrounding rock. The scheme was successfully applied in underground engineering practice, and achieved good technical and economic benefits.     

大型地下洞室开挖数值模拟分析

以某水电站调压井大型地下洞室群施工为例,通过典型断面关键点位移、小主应力及安全系数随开挖步的变化,分析了开挖对大型地下洞室群围岩稳定造成的影响．数值计算表明,开挖过程中,围岩整体稳定性较好,但是围岩位移、小主应力随开挖步的不断递进而持续增大,关键点安全系数持续减小,最大位移与最大拉应力均位于调压井下部,分别为10．57mm及1．10MPa,局部关键点最小安全系数不满足规范要求,所以洞室开挖后需及时支护．计算表明,当二次衬砌高程大于关键点所处高程,该点安全系数明显增大,满足规范要求,且通过支护方案比选,调压井混凝土浇筑至625．5111高程是该工程最经济合理支护方案．     

起重机卷筒轴的设计及基于COS MOS Works的优化

运用Solid Works软件建模,通过COS MOS Works对起重机卷筒轴的有限元分析,揭示了卷筒轴应力的分布规律和安全系数,并对轴进行优化设计.     

新型单层冻结井壁膨胀及温度应力场数值计算研究

基于一种新型单层井壁结构,利用数值计算方法,对变温度、变弹性模量、变约束条件的井壁温度和膨胀应力场进行了深入研究,结果表明,加入膨胀剂的新型井壁径向在浇筑全程中均处于受压状态,井壁径向不会开裂;采用微膨胀混凝土能在井壁竖向产生最大约1．59MPa的压应力,有效防止了井壁温度裂缝的形成;温度拉应力仅出现在距井壁表面100mm左右,拉伸裂缝属于浅表裂缝,且井壁内缘的竖向配筋将有助于抑制水平裂缝的出现;微膨胀混凝土可以在井壁环向最大提供2．8MPa的环向压应力,使井壁在环向始终受压．研究结果对于单层井壁的设计与施工具有重要的指导意义．     

基于三维损伤流变理论下某调压井群围岩时效稳定性研究

拟建的某水电站调压井区域围岩岩性为石英云母片岩,勘探及室内试验发现其岩体属于片理构造发育明显的软岩,具有较典型的横观各向同性流变特征。由于区域地应力水平较高,工程施工期及运行期围岩流变现象可能显著影响岩体稳定性及衬砌结构特性。本文在全面反映区域地质构造、调压井结构形式及地应力场的基础上,建立了三维数值计算模型,同时考虑施工时序及支护衬砌措施,应用根据室内试验及现场监测资料建立的横观各向同性岩体粘弹塑性损伤本构模型,采用FLAC3D软件研究了调压井群施工期和运行期围岩稳定性及衬砌结构安全性。结果表明：施工开挖过程中围岩在流变效应的显著影响下,其变形量随时间有所增加,及时喷锚支护对围岩变形的限制作用显著,开挖完成后500d后围岩位移趋于收敛;开挖完成后围岩整体处于受压状态,施作二次衬砌有利于围岩应力场均匀化重新分布;运行期调压井衬砌变形量值增长速率随时间逐渐减小,其中2年内变形量约占长期（50年）变形量的54%,调压井围岩及衬砌结构运行1年后应力水平基本趋于稳定,运行期内调压井围岩应力水平变化幅度很小。     

基于有限元分析的乘用车传动轴材料与结构改进

为获得低成本且性能良好的传动轴,以乘用车传动轴总成为研究对象进行传动轴结构设计,并根据有限元分析结果对其进行材料和结构改进.?运用Catia软件建立传动轴模型,利用ANSYS?Workbench软件模拟分析传动轴在最大扭转载荷下的力学性能以及传动轴的振动特性,得到传动轴在该工况下的应力、应变分布情况以及传动轴在约束情况...     

矿井提升机主轴的应力应变分析

利用SolidWorks软件建立了双卷筒缠绕式提升机主轴的三维模型,利用ANSYS软件对其在六种工况下进行静力学分析。实现了主轴静强度和静刚度的校核,得到了主轴的应力应变分布规律,为双卷筒缠绕式提升机主轴结构的改进设计、寿命计算等提供了依据。     

轨道交通U形梁底板横向抗裂及预应力布置研究

针对目前轨道交通U形梁底板横向仅布置普通钢筋的构造特点,为了提高轨道交通U形梁底板横向抗裂性能和安全性能,以青岛地区某无砟轨道交通U形梁为研究对象,采用有限元仿真分析方法,研究U形梁底板横向抗裂和应力分布,并提出一种横向预应力布置方式。研究结果表明:跨中底板的横向拉应力主要由自重和设计荷载引起,而梁端底板的横向拉应力则受纵向预应力、自重等多因素影响。设计荷载作用下,结构最大横向拉应力为1.71 MPa;在1.3倍超载作用下,最大横向拉应力达到2.04 MPa,超过规范要求,结构安全储备较低,横向抗裂性能较弱。布置横向预应力后, U形梁跨中底板底面横向拉应力明显减小,达到-0.117 MPa,且拉应力的分布趋于均匀,结构安全性显著提高。研究结果可为U形梁底板抗裂及横向配筋设计提供借鉴。