采场三维充水结构地质建模及动态可视化实现

为了精细刻画采场水文地质结构和跟踪充水要素的动态变化信息,提高矿井水害监测预警技术水平,笔者提出了三维充水结构可视化概念。三维充水结构由静态模型和动态可视化模型组成,静态模型是实体模型,动态可视化模型是在静态模型基础上嵌套充水水源和充水通道时空变化信息的可视化模型。静态模型依据地质、物探、水文地质等勘探数据,在三维开源几何内核Open CASCADE与DSI离散光滑插值算法、克里金插值算法相结合基础上构建而成的,用来展示采场尺度水文地质结构体的静态特征。动态可视化模型是根据工作面推采过程中水压、水温、应力-应变、视电阻率、破裂范围等动态信息,形成水压导升面、破坏深度包络面等动态衍生信息,在静态模型上嵌入上述动态衍生信息,实现充水要素(充水水源与充水通道)时空展示功能,该模型对数据更新响应时间少于10～20 s;以底板"下三带"理论为基础,提出依据"水压导升面"与"破坏深度包络面"是否叠置作为建立突水预警判据的技术思路。以葛泉矿东井11916工作面为例,通过采集地质、物探、水文地质、采掘工程信息,并融合传感器、网络连续电法、微震等充水要素动态监测信息,构建了采场三维充水结构可视化模型,将其应用于底板突水综合监测预警工程实践中,为11916工作面底板水害监测工程设计及智能化预警提供了新的技术平台。     

基于动态贝叶斯网络的海底管道点蚀疲劳损伤失效模型研究

目的研究海底管道在点腐蚀和腐蚀疲劳双重影响下的整个破坏过程,基于动态贝叶斯网络构建系统失效模型,对海底管道系统不同疲劳寿命下的失效概率进行预测。方法将点蚀疲劳损伤过程分为腐蚀点成核、腐蚀坑增长、短裂纹扩展和长裂纹扩展四个阶段,采用蒙特卡洛模拟方法对腐蚀点形成到短裂纹发生前的管道破坏过程进行分析,结合疲劳裂纹扩展的动态贝叶斯网络结构图,在充分考虑相关影响因素不确定性的基础上,为海底点蚀管道系统提出一种创新性的概率分析方法,对点蚀管道疲劳寿命的失效概率进行科学预测。结果结合实例分析,通过蒙特卡洛模拟方法,求解得出腐蚀坑增长转变为短裂纹扩展状态的临界裂纹尺寸为0.8mm。采用动态贝叶斯网络分析方法,对未经受维修保养的点蚀管道进行疲劳寿命预测,当管道运行到第35年时将会面临失效风险。结论所构建的模型可以对海底点蚀管道腐蚀疲劳寿命失效概率进行合理预测,通过观测相关影响参数的变化,及时更新预测结果,有助于为海底管道系统制定有效的维修策略。     

横向间断肋条湍流减阻大涡模拟分析

目的 通过改变肋条结构，提高传统肋条的减阻效果。方法 基于Walsh肋条减阻实验，利用LES理论的WALE模型以及PISO算法，对传统连续肋条及新型间断肋条进行了仿真模拟计算，其中梯度求解基于Green-Gauss节点格式，压力求解采用二阶格式，动量方程求解采用中心差分格式，时间离散采用二阶隐式格式。通过对比分析两种不同肋条结构流场湍流流动的细节及肋条的减阻率，探究新型肋条结构的减阻作用和机理。结果 LES方法准确地再现了Wlash实验的流场细节及计算结果，相同计算条件下，传统连续肋条表面摩擦减阻率和黏性减阻率均为4.641%，而新型间断肋条表面摩擦减阻与黏性减阻率高达9.317%和6.306%。结论 新型间断肋条相较于传统连续肋条的表面摩擦减阻率和黏性减阻率皆得到了较大的提升。新型间断肋条具有较高的减阻率是由于横向肋条阻断作用使得大涡旋受到抑制而分裂成较小的涡旋，降低了近壁面流体的流速，减弱了湍流扰动对流体的影响，使低速流体更加稳定的发展。     

喷丸处理对GH3535合金900℃恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法,对喷丸状态与非喷丸状态GH3535合金900℃恒温氧化行为进行了对比研究。结果表明,900℃下,喷丸强度0.45Nmm样品与未喷丸样品相比,氧化增重降低了79.7%。未喷丸GH3535合金表面氧化产物为NiCr2O4，MoO2，NiMoO4，喷丸状态下氧化膜主要由NiO、NiFe2O4、Cr2O3和NiCr2O4组成。喷丸处理后GH3535合金表面产生塑性变形使晶粒细化,位错密度增加,在合金表层塑性变形区域的位错及晶界充当了Cr原子的快速扩散路径,增加了Cr原子扩散通量,促进Cr向表面扩散形成富Cr氧化物,使得Cr2O3层的更快形成,减少了瞬态氧化期。     

热处理对GWZK94合金微观组织与力学性能的影响

为了改善铸态GWZK94合金微观组织的不均匀性，使用电阻加热炉在温度505-520 ℃范围内保温8-20 h进行热处理实验。本文采用光学显微镜（OM）,差示扫描量热仪（DSC），X射线衍射仪（XRD），扫描电子显微镜（SEM），能谱仪（EDS）,电子背散射衍射技术（EBSD），万能试验机和维氏硬度计进行微观组织演变及力学性能分析。铸态合金组织主要包括树枝状α-Mg基体，包含亚稳态层错（SFs）的片层结构，共晶相Mg24(Gd, Y, Zn)5，块状长周期有序堆垛结构(LPSO, Mg12(Gd, Y) Zn)和少量的富稀土相。在均匀化处理过程中，片层结构和共晶相Mg24(Gd, Y, Zn)5逐渐溶于基体中，同时块状LPSO相体积分数逐渐减小并伴随有片层状LPSO相像晶粒内部生长，颗粒状相在晶界附近析出。加热温度为520 ℃时出现复熔三角晶界，说明此时发生了合金的过烧现象。经过均匀化处理后，合金的极限抗拉强度（UTS）和合金屈服强度（TYS）表现出了与组织演变规律相同的变化趋势，同属得到了较为均匀的硬度分布情况。最佳的均匀化制度为515 ℃/16 h.     

聚酰胺吸水率及其对弹性模量的影响研究

针对两种厚度(0.5 mm和4.1 mm)的聚酰胺样品对水的吸附和解吸过程,以及吸水率对弹性模量的影响进行研究;在此基础上,采用Fick模型和Langmuir模型分析了吸附和解吸曲线,讨论了聚酰胺样品的吸水行为。结果表明,不同温度条件下样品吸水达到饱和点之前,吸水率(wt)与t1/2基本呈线性关系;当样品吸水饱和后,在较长的浸泡时间内,样品的wt略有降低。吸附和解吸过程中,样品的弹性模量E随t1/2的变化不同;wt曲线取决于样品的厚度,研究中使用的聚酰胺样品wt曲线变化规律符合Langmuir曲线变化规律。