一类特殊导线的自动切线控制系统研制

为了满足航空、航天等领域对带尼龙保护层导线切割的特殊要求,研制了一种专用自动切线控制系统。该系统以ARM7系列微处理器LPC2131为控制核心,采用滚轮连续运转带动导线进给,鼓风机通过加热枪管吹出高温热风烫化导线保护层,切刀高速运动切割导线的方式实现系统送线、烫线、切线一体化操作,使系统全程自动化。     

岩石冲击损伤特性实验研究

利用一级轻气炮对石灰岩进行冲击损伤实验,并对回收试样进行超声波测试,在此基础上建立了损伤度与碰撞速度、峰值压力及插入损伤的拟合关系。结果表明,插入损伤能很好地反映岩石的损伤程度。     

数值模拟在地下煤矿开采岩石力学问题中的应用

随着计算机软、硬件的飞速发展,数值模拟工具在各种尺度上模拟物理现象的能力及相关的计算能力都取得了重大进展。在岩石力学领域,数值模拟方法已经被广泛应用于评估复杂岩体的力学响应、研究岩体变形和破坏机理等方面,成为岩石工程和采矿工程领域常用甚至必备的手段。探讨了采用数值模拟分析解决地下煤矿开采中典型的岩石力学问题时应注意的关键问题,包括数值模拟方法的选择、煤岩体力学参数的确定、本构模型的选取、巷道围岩破坏机理分析、蠕变及冲击地压的时间因素及采空区顶板覆岩周期性垮塌,以期为地下煤炭开采研究人员提供参考。     

基于USB2.0的小型工业CT数据采集系统的研制

针对小型工业CT系统探测器数量不多、体积小、传输距离不长等特点,设计了一种基于小间隔探测器、FPGA和USB2.0的数据采集系统。系统选取X-CARD 0.2-256G作为探测器芯片。主控芯片FPGA控制前端探测采集的时序并缓存数据,再通过USB接口芯片EZ-FX2LP CY7C68013A把数据上传给PC机便于以后的图像重建。该系统已通过实验验证,结果表明USB传输速度可达33.2 MB/s,能满足小型工业CT数据采集的要求。     

高速低能X射线工业CT数据采集与传输

为满足低能X射线工业计算机断层(CT)扫描成像系统在快速扫描及大批量数据传输方面的应用需求,设计一种低能X射线工业CT高速数据采集与传输系统。系统选用DT公司X-CARD 0.2-256G为探测器,将高速时分复用电路与数据缓存乒乓操作相结合,以适应高速模数转换的需要;采用以现场可编程门阵列(FPGA)为主控芯片的千兆以太网设计,以满足多通道数据的高速传输要求。实验结果表明,系统数据采集速度达到1MHz,以太网传输速度达到926Mb/s,动态范围大于5000。该系统可有效缩短低能X射线探测扫描时间,可满足更多通道的数据传输要求。     

低能X射线工业CT探测器光电转换效率的研究

光电转换效率是低能工业CT探测器的重要性能参数。分析了几种常用闪烁晶体的发光效率、几何尺寸、发光波长等参数对光电转换效率的影响,并通过实验测试比较了不同厚度(闪烁体沿X射线方向的尺寸)的CsI(TI)和CdWO4闪烁体探测器的光电转换效率。证明在低能工业CT中,CsI(TI)比CdWO4更适合用作X射线探测器闪烁体材料,且闪烁体的厚度对光电转换效率的影响很大。这对优化工业CT系统探测器闪烁体的选型与尺寸设计具有一定的参考价值。     

大尺寸节理煤体单轴压缩力学行为的离散元模拟研究

为研究结构面对节理煤体单轴压缩力学行为的影响,首先基于结构面实测与参数标定试验构建合成煤体模型,然后分别针对REV尺寸煤块与煤体进行不同加载方位的单轴压缩数值试验,分析结构面对节理煤体力学行为的影响机制以及裂隙的形成机制。结果表明:① 所构建的合成煤体模型可表征研究煤体,其REV为1.0 m×1.0 m×2.0 m;② 结构面弱化煤体单轴抗压强度与弹性模量,增大煤体单轴压缩变形,弱化/增强程度取决于加载方位与结构面的方位关系;③ 结构面决定煤体单轴压缩破坏方式,煤体表现为平行加载方向的劈裂破坏,加载方位不同劈裂形态不同;④ 提出了可量化评价基质破坏与结构面活化对节理岩体破坏贡献程度的指标:基质破坏贡献比和结构面活化贡献比;⑤ 平行加载方向的结构面在加载力作用下激活为活化原生裂隙,并在其端部发育出翼裂纹,形成压致拉裂裂隙组合。对于包含非贯穿结构面的煤体,裂隙组合彼此连通形成劈裂裂隙;对于包含贯穿结构面的煤体,贯穿的活化原生裂隙直接形成劈裂裂隙。     

不同围压荷载和含水状态下砂岩SHPB试验研究

为研究围压荷载和含水率对砂岩动态力学性能的影响,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术和自主开发的围压加载装置,对不同围压荷载和含水状态下砂岩的动态力学性能进行研究。试验结果表明,砂岩的峰值应力和峰值应变随应变率的增大而增大,并表现出一定的脆-延转化特点;随着围压荷载的增加,砂岩的强度和韧性得到提升,并呈现出明显的塑性变形特征;相同围压荷载条件下,砂岩强度随含水率的增加而增大。在高应变率加载条件下,砂岩动态强度具有典型的冲击强化、围压增强和含水硬化特性。研究结果对地下工程动态开挖具有指导作用。     

岩体力学参数敏感性正交数值模拟试验

采用正交数值模拟试验方法研究了岩体力学参数对巷道围岩变形与破坏的影响.选择弹性模量(弹模)、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度、剪胀角等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的数值模拟试验.试验结果表明:黏聚力是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数.随着黏聚力的加大,巷道围岩表面移近量及屈服范围均显著减小;内摩擦角对巷道围岩屈服范围有着明显的影响;弹模对巷道围岩表面移近量有着明显影响;泊松比、抗拉强度和剪胀角的影响相对较小.     

高能工业CT探测器能谱响应影响校正研究

高能X射线工业CT探测器系统的能谱响应是一重要的特性参数。用实验方法测定探测器的能谱响应曲线存在很多困难。本工作利用Monte-Carlo模拟程序计算了CdWO₄探测器模块的能谱响应曲线,分析了9MeV驻波电子直线加速器X射线束的能量、剂量角分布以及X射线束能谱硬化对探测器模块探测效率的影响,为线阵探测器系统的一致性校正、非线性校正等提供了理论计算参数,并应用于工业CT图像校正,取得了满意的效果。