含V型相交裂隙岩体的力学特性及破坏模式试验

为深入了解V型相交裂隙岩体试件的力学特性和裂纹演化规律,采用MTS815电液伺服控制试验机对含不同夹角V型相交裂隙岩体试件进行了常规单轴压缩试验,基于试验结果,详细分析了试件的应力-应变曲线、强度与变形特性、裂纹演化与破坏模式及能量耗散特征。研究结果表明:①裂隙试件的应力-应变曲线进入裂纹萌生与扩展阶段早于完整试件,在峰前出现了明显的应力降现象,在峰后破坏阶段,完整试件表现为应力-应变曲线的快速跌落,而裂隙试件呈现台阶状多阶段性跌落,甚至缓慢水平下降,体现出明显的延性破坏特征;②裂隙试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有明显减小。峰值强度和弹性模量随裂隙夹角的增加呈先增大后减小的变化趋势。轴向峰值应变主要受裂隙夹角的影响,总体随夹角的增大呈线性减小的趋势;③裂隙的存在能够完全改变岩体试件的破坏模式,随着裂隙夹角的逐渐增加,裂隙试件破坏模式的演化过程为:台阶式张拉-剪切复合破坏(30°)→张拉-八字形剪切复合破坏(60°)→台阶式平行双斜面剪切破坏(90°)。当裂隙夹角为60°时,试件的裂纹演化和破坏模式体现出对加载方向近似的结构对称性特征;④相交裂隙试件单轴压缩破坏的弹性应变能、耗散能、总能量和能量耗散率均较完整试件有大幅度的减小。裂隙试件产生的裂纹数量越多,试件表面的脱落现象越明显,耗散能和能量耗散率也越大。拉-剪复合破坏比单纯剪切破坏要消耗更多的能量。试件的破坏特征和破坏模式能很好地反映试件的能量耗散特性。     

多功能橡胶硫化活性剂ZH-73对全钢载重子午线轮胎胎面胶性能的影响

研究多功能橡胶硫化活性剂ZH-73对子午线轮胎胎面胶硫化特性、加工性能、物理性能和动态力学性能等的影响。结果表明:加入2份硫化活性剂ZH-73,混炼胶的门尼焦烧时间略缩短,t90延长,流动性提高,加工性能改善;硫化胶老化前后物理性能相当,60℃的损耗因子明显减小;成品轮胎耐久性能提高,滚动阻力系数降低。     

膨胀机主轴缝隙腐蚀的电化学分析

为探究膨胀机主轴的缝隙腐蚀行为,搭建了模拟缝隙腐蚀实验装置。通过电化学测试,确定了不同缝隙位置处的自腐蚀电位随时间的变化规律,并揭示了缝隙内腐蚀反应的发展过程。结果表明:缝隙内腐蚀反应经历双电层形成-氧浓差电池形成-金属水解三个反应过程。在富氧条件下,腐蚀产物的主要成分为Fe(OH)2。随着氧气的耗尽,氧浓差电池形成,腐蚀产物逐渐向FeOOH和Fe3O4转变。     

空化对液膜密封流场特性及密封性能的影响

为进一步探索液膜空化对密封性能的影响，以螺旋槽液膜密封为研究对象，基于JFO空化模型及坐标变换建立其数学模型并采用有限体积法离散求解。探讨Reynolds和JFO两空化边界下的密封速度场和流量场分布规律以及空穴压力对密封性能如承载能力和摩擦扭矩等影响。结果表明：空穴区的形成具有动态性，速度矢量在空穴区内部为0，在液膜始破边界和靠近内径处的液膜重生边界上速度矢量朝向空穴区，而在靠近外径处的液膜重生边界上速度矢量远离空穴区；液膜流量场主要集中于槽区内且JFO空化边界下的流量场分布比Reynolds空化边界下值更为密集；空穴压力的增加可提升液膜承载能力但增幅较小，而对摩擦扭矩的影响可忽略不计。     

非相变固体蓄热材料的蓄放热特性

搭建了低谷电蓄能蒸汽发生换热测试系统，采用数据记录仪、Hot Disk热常数分析仪等仪器检测了刚玉球等非相变固体蓄热材料的热物性。通过实验与模拟相结合的方式，研究了粉煤灰、氧化镁、刚玉砂、刚玉球等材料的蓄放热特性。分析了蓄热材料种类和粒径大小对蓄放热特性的影响，得到了不同材料的蓄热密度和综合换热系数等关键参数。结合FLUENT非稳态模拟方法，模拟了蓄热体在不同材料粒径下的蓄热和放热温度场变化规律。结果表明：刚玉球能够提供充足连续的热量，可以作为一种性能良好的蓄热材料进行应用；随着刚玉砂粒径的增大，其蓄热密度和综合换热系数会增大，有效放热时间也会延长。     

类煤岩材料煤岩组合体力学及能量特征的煤厚效应分析

采用DYD-10电子万能试验机和PCI-8型声发射信号采集系统,对不同煤厚(11.11%,20.00%,33.33%,50.00%,62.50%)的试件开展了单轴载荷作用下变形破坏全过程的力学及能量特性实验。结果表明:随煤厚占比增加,试件压裂形态从拉伸破坏,经过拉伸剪切复合型破坏,逐步变为剪切破坏;试件抗压强度逐渐减小,压密阶段占比逐渐延长、弹性阶段占比逐渐缩短;随着载荷不断增大,声发射能量和振铃计数均出现与应力应变曲线相匹配的阶段性变化,单轴压缩破裂时AE峰值能量随煤厚占比增大而减小,平均减小率为13.32%;根据能量理论,试件全应力应变过程中弹性能、耗散能分别在弹、塑性阶段有明显增加,随煤厚占比增加,试件储能极限和耗散能转化率逐渐降低,能够有效表征煤层采动覆岩裂隙演化及煤层受载破坏时的剧烈程度。     

X80管线钢在力电化学耦合作用下CO2腐蚀行为的研究

以典型的管线钢材料X80钢为对象,采用动电位极化和电化学阻抗谱技术,研究了在弹性拉伸应力(60%σ_(ys))和塑性拉伸应力(108%σ_(ys))状态下,不同CO_2分压和Cl~-质量分数对材料腐蚀的影响规律。结果表明:受拉伸应力作用的X80钢腐蚀速率随CO_2分压的增大而增大,但并非单纯正相关关系;随Cl~-质量分数的增大,呈现先升高后降低的规律,当Cl~-质量分数为3.5%时,X80钢的腐蚀速率达到最大值。此外,塑性应力状态下X80钢的腐蚀速率明显高于弹性应力状态下的值,原因是塑性应力提高了金属表面的电化学反应活性。     

新型井下牵引器步进机构动态特性分析

针对井下牵引器步进机构滚珠丝杠副做运动分析的传统计算方法并未考虑滚动体惯性载荷的问题,采用矢量分析法对滚珠丝杠副进行了运动学分析,得出其轴向运动的影响因素,并运用球轴承拟静力学的分析方法,结合往复作业的实际工况,建立了只受纯轴向力的滚珠丝杠副拟静力学简化分析模型,解出相关影响参数,并研究了不同轴向载荷和转速下步进机构的运动规律。研究结果表明:丝杠轴向移动速度曲线呈现负正弦变化趋势,且转速对其影响显著,轴向载荷一定时,转速与轴向移动速度成倍增长;而对比轴向载荷的影响就略小,一定转速下,在机构的带载能力范围内,随着轴向载荷的递增,轴向移动速度会产生极小的差值;与传统计算方法对比,该轴向速度数值及变化规律有明显的出入。研究结果对于牵引器在水平井井下作业的精确进给和控制具有一定的指导意义。