我国堆场磷石膏工程特性分析

磷石膏堆场的渗流及稳定性分析结果的可靠度取决于磷石膏物理力学参数的准确性,因此开展磷石膏工程特性研究十分必要。根据我国不同磷石膏堆场的试验数据,分别对磷石膏的物理性质、击实特性、渗透特性、固结特性和强度特性进行了分析。结果表明:磷石膏强度、压缩、渗透特性均与其压实程度密切相关,相同压实程度不同堆场磷石膏的物理力学性质相近;磷石膏渗透特性与其晶体形态有关;磷石膏在荷载作用下具有长期蠕变变形特性,磷石膏堆场封场后仍会发生较大沉降;深部磷石膏破坏时的应变大于浅层磷石膏;磷石膏剪切破坏时产生负孔隙水压力,实际工程中可通过测试孔压的变化了解堆场坝体的安全程度。     

磁絮凝强化技术处理厌氧消化污泥脱水液

为满足后续生物处理单元对固体悬浮物（SS）和铁浓度的进水要求，采用磁絮凝强化技术对厌氧消化污泥脱水液进行预处理。通过正交试验和单因素试验，本文考察了混凝水力条件、聚合氯化铝（PAC）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量、磁粉投加量及药剂投加顺序对磁絮凝效果的影响。试验结果表明：磁絮凝强化技术在快搅300r/min（2min）、慢搅100r/min（15min）、静置10min时，依次投加磁粉（40mg/L）、PAC（30mg/L）、PAM（4mg/L）时处理效果最好。在此运行条件下，SS和Fe³⁺去除率分别为97.61%、98.24%、絮凝指数（FI值）取得最大值、zeta电位绝对值最小，絮凝效果最佳。与对照相比，磁絮凝强化技术对SS和Fe³⁺去除率分别可提高3.70%和10.82%，同时絮体最大沉降速度可提高33%。磁絮凝技术处理后的出水不仅可以满足后续生物处理单元对SS和铁浓度的要求，还可以有效提高磁絮凝体的沉降速度，减小沉淀时间，具有较好的实用价值。     

东华大学研发穿戴体验良好的三维可拉伸热电织物

针对热电器件难以实现真正可穿戴应用的问题,东华大学教授江莞、王连军和美国西北大学教授G.Jeffrey Snyder合作,巧妙利用弯曲纤维弹性力关系实现热电模块自支撑,构筑了三维可拉伸热电织物。该热电器件的拉伸应变可达80%,能实现持续供电与人体肢体动作的兼容性;基于热设计优化和结构优化,在44K温差下,输出功率密度可达70mW·m^-2;同时,可满足热电模块非可视化的大面积热量收集。所构筑三维热电织物穿戴体验良好,实现了适合人体运动的热电器件的可穿戴应用。     

基于步冷试验的2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝回火脆化研究

对原始态、步冷态、脱脆态和脱脆步冷态2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝冲击试验结果进行分析,得到了母材和焊缝在不同状态下的韧脆转变温度vTr54.2和FATT以及脆化度ΔvTr54.2和ΔFATT。试验结果表明,步冷试验之后,母材发生较低程度脆化或脱脆现象,但是脆化度或脱脆度较低,表明母材具有良好的抗回火脆化性能;经脱脆试验后,母材和焊缝都发生较高程度的脱脆,表明材料的脆化主要是由于回火脆化引起的,脱脆试验使得材料的韧脆转变温度降低;脱脆步冷试验后,焊缝发生较高程度的脆化,焊缝对脱脆步冷试验的敏感性较高,脱脆步冷试验有效促进了焊缝的脆化。在相同脆化条件下,母材的脆化敏感性低于焊缝,焊缝更易发生脆化。     

组合式闸板胶芯性能的正交试验和回归分析

带压作业的闸板防喷器胶芯密封结构多采用组合密封,橡胶基体和耐磨块的材料特性同时影响胶芯的密封性能。为了分析闸板胶芯的材料参数对其密封性能的影响,选择胶芯密封面上的有效接触应力和橡胶基体上最大应变能密度作为密封性能的评估指标,基于正交试验法分析影响闸板防喷器胶芯密封性能的主次因素及规律,建立了材料参数与有效应力之间的多元完全二次非线性回归模型,并分析了各参数的交互作用。分析结果表明:各因素对密封面上有效接触应力和橡胶基体上最大应变能密度的敏感性大小顺序为操作压力>耐磨块弹性模量>橡胶基体硬度>耐磨块泊松比;建立的多元回归模型的拟合剩余标准差分别为0. 513 0和0. 314 1,可以用该模型精确地分析材料参数与胶芯密封性能的关系;组合式闸板防喷器胶芯耐磨块最佳弹性模量为700～800 MPa,泊松比为0. 40～0. 47。所得结果可为组合式闸板防喷器胶芯的材料参数设计提供依据。     

防漏失板阀的研制及试验测试

塔河主体区块弱能量井完井期间漏失严重,造成钻井液大量浪费且污染储层。为此,提出了一种能重复打开和关闭的防漏失板阀及其配套开关工具,并描述了其结构及工作原理。通过有限元方法建立了板阀3个关键部分的有限元模型,用以验证板阀结构的可行性。计算结果表明:板阀设计合理,板阀开启时所需轴向载荷从小到大依次为开关工具啮合过程、开关工具脱手过程和锁定爪脱开过程,有效避免了开关工具在板阀工具内移动时出现误开或误关现象,且各关键部件均满足材料强度要求。最后利用室内试验验证了板阀开关功能的可靠性,并实测得到阀板开启和关闭所需载荷。该防漏失板阀能有效阻止完井液漏入地层,并对提高完井效率和转抽作业效率具有重要参考意义。     

基于3D打印技术复制砂浆节理的剪切试验及峰值抗剪强度模型

为进一步研究节理三维形貌特征与节理峰值抗剪强度的关系,首先采用巴西劈裂试验获取了自然劈裂岩石表面,通过三维扫描技术获取了节理面形态的高精度点云,通过逆向建模得到了自然岩石表面的立体模型,结合3D打印技术制作出了与自然岩石表面一致的PLA模具,以3D打印获得的底模通过水泥砂浆浇筑了含有自然结构面形貌的相似节理面试样。PLA模具与复制材料差异较大,复制材料在凝结过程中不易与PLA模具黏结,进而使脱模过程较为方便,不会破坏节理面。同时PLA模具可重复进行相似材料复制工作,具有可重复使用的优点。然后进行了具有5组形貌面的20个水泥砂浆节理面在4种不同法向荷载情况下的结构面剪切试验,得到了结构面剪切位移-荷载曲线。研究了结构面峰值抗剪强度、峰值位移、剪切刚度影响因素。节理经过剪切后形貌面出现不同程度的磨损,其磨损范围与等效高差分布范围基本一致,并且在等效高差为剪断破坏模式且成片的区域磨损较为严重。在新粗糙度指标基础上提出了新的峰值抗剪强度模型,经试验对比显示出新模型的有效性。在新模型基础上提出了一个简化模型。对比发现新模型简化后其计算精度较新模型有所降低但由于所需参数减小计算较为方便,新模型简化结果精度虽然有所下降但是还是比Barton公式精度高。     

饱和尾粉砂动孔隙水压力发展特性试验研究

采用动三轴仪对内蒙古某尾矿库尾粉砂进行了动强度试验,研究了围压、相对密实度及固结比对动荷载作用下尾粉砂中孔隙水压力发展特性的影响。研究结果表明,随着固结比、相对密实度、围压的增大,动荷载作用下饱和尾粉砂孔压增长曲线形状由陡峭转变为平缓。随着围压及固结比增大,试样动力破坏形式从以孔压值为主要表征指标的液化破坏,转化为以动剪应变为主要破坏形式的软化破坏。动荷载作用下发生液化破坏的饱和尾粉砂孔压增长过程分可为初始增长阶段、稳定增长阶段和快速增长至破坏阶段,孔压增长曲线表现为明显的反S型,本文采用双对数函数对该试验孔压增长曲线进行拟合,结果表明该模型可以较好地模拟尾粉砂在动荷载作用下的孔压发展规律。