软岩巷道的弹-黏塑性分析

软岩巷道围岩体具有明显的大变形、大地压、长时间持续流变的特性，这使得软岩巷道尤其是衬砌支护之后巷道的大变形研究及控制机理成为复杂的力学问题．本文利用围岩与支护的接触条件，运用弹-黏塑性理论研究了软岩巷道问题，并探讨了巷道位移、支护阻力与黏性系数和时间的关系．研究结果显示：黏性系数越小，时间对于软岩巷道变形影响越大；增大围岩的黏性系数将会减小巷道的变形．     

圆外区域Stokes流混合边值问题的自然边界元法

针对圆外区域Stokes流的速度-压力混合边值问题,基于自然边界元原理及复变函数性质并运用Fourier级数展开法推导了圆外区域Stokes方程的Poisson积分公式及自然积分方程,通过分段线性单元将自然积分方程的近似变分问题离散化,求解出压力边界上的速度分布,从而将速度-压力混合边值问题转化成纯粹的速度边值问题,最后利用Poisson积分公式即可给出相应问题的速度分布表达式.计算结果表明:理论计算得到的速度场与CFD软件的计算结果一致;基于自然边界元法的Stokes流混合边值问题的求解,能够降低维数,同时所需求解的矩阵是对称正定的,尤其是边界为圆周时,矩阵还具有循环特性,从而有助于计算量的减小.     

软岩巷道的弹-黏塑性分析

软岩巷道围岩体具有明显的大变形、大地压、长时间持续流变的特性，这使得软岩巷道尤其是衬砌支护之后巷道的大变形研究及控制机理成为复杂的力学问题．本文利用围岩与支护的接触条件，运用弹-黏塑性理论研究了软岩巷道问题，并探讨了巷道位移、支护阻力与黏性系数和时间的关系．研究结果显示：黏性系数越小，时间对于软岩巷道变形影响越大；增大围岩的黏性系数将会减小巷道的变形．     

变质量提升系统钢丝绳轴向-扭转耦合振动特性

为了掌握变质量提升系统的振动特性,考虑提升钢丝绳的扭转运动并根据变质量非完整系统的Ham ilton原理建立了钢丝绳轴向和扭转耦合振动数学模型,并推导了变质量提升系统振型函数及确定轴向与扭转耦合振动频率的超越方程,给出了基于振型函数随系统质量变化及固定不变两种情况下变质量提升系统钢丝绳振动位移、张力和扭矩响应的求解方法。以矿井提升箕斗装载为工况进行应用分析,结果表明:两种求解方法得到的响应基本接近;提升容器装载过程是一个质量增大振动频率减小的过程,钢丝绳的动位移、张力和扭矩以波动形式逐渐增加。装载量较大时可采用振型函数固定的方法计算装载提升系统的频率和响应,冲击较大的载荷建议考虑提升容器的波动载荷,从而有助于提高计算效率和增强提升系统的安全可靠性。     

绳式防坠器制动过程制动绳冲击行为研究

为了从理论上解决罐笼因坠落而被绳式防坠器制动过程时的安全可靠性问题,针对防坠器缓冲绳未被抽出及被抽出2种情况,建立了制动绳张紧及松弛力学模型,给出了缓冲绳被抽出的条件、罐笼被抓捕到制动绳处的制动减速度和制动绳动张力表达式.通过现场井口防坠缓冲实验验证了缓冲绳未被抽出情况下制动绳冲击力学模型的正确性,并用制动绳冲击力学模型对达到缓冲绳被抽出的缓冲条件所需的临界速度和制动绳被抓捕处的制动减速度峰值进行了计算.结果表明:临界速度值随着罐笼质量的增大或抓捕点上方制动绳长度(l1)的减小而减小;制动绳被抓捕处的制动减速度峰值随着罐笼坠落速度的增大或l1的减小而变大.合理设计绳式防坠器及评判其制动性能时,须考虑缓冲绳和制动绳不同状态下的冲击行为.     

实心圆板的非对称弯曲

关于弹性薄板的弯曲问题,只有少数弹性薄板的挠曲得到了简单形式精确解.对于栽荷非对称的情况,目前的求解方法比较复杂,计算量大.针对3种不同边界条件下的圆板弯曲问题,根据双调和方程边值问题的边界积分公式和自然边界积分方程,求得了相应边界条件下非对称载荷圆板的弯曲解.固支边的解可直接由双调和方程的Green函数给出,对其它较复杂的情况可利用傅立叶级数及广义函数的几个卷积求得,其解式收敛速度快、计算精度高,计算过程相对简单.     

圆外区域Stokes流的速度场研究

以均质不可压缩低雷诺数牛顿流体为研究对象,根据多连体区域中的速度和应力单值条件,推导出满足圆外区域Stokes方程组的解所具有的复变函数表达式的形式．并将边界上的速度函数展开为罗朗级数,与复速度函数的罗朗级数表达式对比,确定罗朗级数的各系数,再利用傅立叶级数和卷积的几个公式进行计算,求得圆外区域只与边界速度有关的Stokes问题的边界积分公式．最后利用所得边界积分公式研究了内边界有孔口的圆域外部Stokes流的速度分布,其值在无穷远处均趋于零,速度变化趋势与CFD软件数值计算的结果进行对比,两者吻合．     

半平面体弹性问题的边界积分公式及应用

从格林函数和双调和函数的基本解出发，将双调和方程的边值问题转化为一个只与边界面力有关的边界积分方程，进而求得具体面力条件下半平面弹性问题的解析解．并用以研究底板岩层中的应力分布，得到了底板应力增量分布的解析计算公式，该公式直观、简洁，便于进行数值计算．     

应力波作用下巷道围岩层裂失稳的数值模拟

片帮型冲击矿压使煤壁局部失稳,它与煤壁层裂板结构的形成有关.为了分析巷帮层裂结构形成的影响规律,采用LS-DYNA软件,对扰动应力波作用下巷帮围岩层裂破坏结构的形成过程、顶板的岩性对层裂结构形成的影响进行了有效的数值模拟.研究得到了巷道围岩在一定应力状态下巷帮围岩层裂结构的形状、厚度等特征.顶板的性质决定了是否形成巷帮层裂结构及其层裂结构的范围大小及层裂板的稳定性.研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理,以及采取有效的防治技术措施具有重要意义.     

6×7＋IWS双螺旋钢丝曲率和挠率及其应力变化特性

为了掌握提升钢丝绳内部钢丝在波动载荷下的应力状态变化,针对典型钢丝绳6×7＋IWS,推导轴向载荷下螺旋钢丝螺旋角变化量的显式表达式,给出钢丝绳侧股双螺旋钢丝的曲率、挠率和应力波动表达式。分析结果表明,钢丝绳在轴向载荷下,同向和交互捻制的钢丝绳中螺旋钢丝的螺旋角随载荷线性增加,其侧股螺旋钢丝的曲率和挠率随自身旋转角的变化呈360°周期变化;靠近独立股外侧时钢丝的曲率最大,而其挠率则最小,侧股内侧则相反;同向捻制钢丝绳侧股螺旋钢丝的曲率及其波动载荷下弯曲应力变化幅度远大于交互捻制钢丝绳。