玻璃钢化淬冷降温特征及影响因素

对风栅中玻璃的降温规律进行了实验测试，建立了玻璃降温的风栅模型，数值模拟了风压、风温、喷嘴到玻璃距离、出炉速度和玻璃摆动速度对玻璃降温规律的影响。结果表明，玻璃降温曲线的模拟结果与测试结果基本一致，即玻璃温度均随淬冷时间呈负指数降低。风压越大、风温越低，玻璃降温越快，即风压、风温对玻璃的降温规律影响显著。喷嘴到玻璃距离对玻璃降温有一定影响，出炉速度、玻璃摆动速度对玻璃降温规律的影响不明显。     

梯形断面掘进巷道围岩稳定性数值模拟

针对埋深和断面对巷道围岩破坏这一煤矿安全的关键问题,通过对掘进巷道围岩的理论建模,分析了不同埋深梯形掘进巷道的围岩应力场和位移的变化规律,结果表明:随着埋深增加,无锚杆支护的巷道两侧会受到很大的应力而发生变形直至破坏,而锚杆支护后,可以明显降低围岩周围的应力,且巷道位移较小,不产生破坏。煤矿巷道开挖后,应立即进行锚杆支护,可以十分有效的控制巷道两侧围岩以及顶板和底板的变形,从而使巷道处于安全状态。     

室内污染物扩散的通风优化数值模拟

为了减小房屋装修后室内甲醛对人体的危害,了解不同通风方式及通风速度下室内甲醛浓度的分布特征是关键。本文采用CFD方法,模拟2种基本通风方式室内气流组织的流动形式,研究了不同通风方式、不同送风速度对室内甲醛的浓度分布的影响,数值模拟表明:与异侧送回风通风方式相比,同侧送回风形式更能有效减小室内甲醛的浓度,因而室内通风方式应优先选择同侧送回风。在同侧送回风气流组织形式下,送风速度过小或过大均致使人站或坐高度平面上甲醛浓度增大,因而应根据甲醛的散发强度,选择合适的送风速度,如在本文中送风速度以2m/s左右为宜。优化室内污染物扩散的通风形式,对室内通风设计和气流组织的研究具有一定的指导意义。     

基于DA模型的煤表面甲烷吸附线预测

采用高低温甲烷吸附解吸测试系统,在243.15, 263.15, 283.15, 303.15和323.15 K下用不同变质程度的煤(气肥煤、焦煤、贫煤和无烟煤等)对甲烷进行等温吸附,基于微孔填充Dubinbin-Astakhov(DA)模型对其它环境温度下煤的CH_4吸附等温线进行预测.结果表明,不同变质程度的煤对甲烷的吸附量均随温度降低而增大,且饱和吸附量和特征吸附能与温度具有良好的线性关系.模型预测的等温吸附曲线与实验结果吻合较好,相对误差不超过5%.     

力学特色专业的建设与探索

力学学科具有基础性和应用性的双重特点.河南理工大学力学学科瞄准国内外力学学科和矿山工程力学领域前沿,借助全国和河南省煤炭经济建设发展的有利时机,依托学校优势学科的力量,把力学专业建设成为一个具有地下工程和爆破工程特色的人才培养基地,以实现力学理论与工程应用相结合的建设目标,并使之成为服务国家、地方和行业发展的高素质人才培养基地.     

钢化真空玻璃球形支撑的玻璃压痕应力场理论及分析

针对钢化真空玻璃球形支撑物对玻璃压痕的应力场分布问题,采用接触力学,对Hertzian压痕方程进行了修正,推导了三维应力场方程,同时,对完全发展的锥形裂纹的应力强度因子进行了数值求解。结果表明,在球体与玻璃接触区域内,所有的主应力都是压应力,主应力σ₁导致了裂纹的萌生,而主应力σ₂形成了环形裂纹。与玻璃表面正交的最小主应力从接触边缘向外偏离,形成的近似平行的曲线即为锥形裂纹的形状,而最大拉应力总是垂直于这些曲线。因此,在最大主拉应力的作用下,球体加载后裂纹遵循最小主应力的轨迹。裂纹尖端的应力强度因子决定了断裂韧性,随着裂纹的扩展,应力强度因子减小,在离表面一定距离后,应力强度因子达到临界值,裂纹停止。不同压痕载荷下的归一化应力强度因子是一组具有相似形状的曲线。     

钢化真空玻璃支撑点的排布方式

钢化真空玻璃即为两片钢化玻璃间抽真空的结构件。为了保证在外界大气压力下真空层的存在,在两片玻璃之间要放置支撑物。针对钢化真空玻璃中支撑点的排布对玻璃力学特性的重要影响,本文通过建立钢化真空玻璃力学模型,数值分析了不同支撑点排布方式下钢化玻璃的力学性能。研究结果表明:随着支撑间距增大,单位面积支撑点数急剧减少,使钢化玻璃最大变形量和最大应力迅速增大。对于5mm厚的钢化玻璃,在满足力学性能和支撑点数最少的条件下,支撑点正方形排布时支撑点间距可采用8cm,单位面积支撑点数169个;支撑点正三角形排布时,支撑点间距可采用8cm,单位面积支撑点数188个;支撑点正六边形排布时支撑点间距可采用6cm,单位面积支撑点数290个。由此,建议优先采用支撑点间距8cm的正方形排布方式,其次采用支撑点间距为8cm的正三角形排布,此研究对制造钢化真空玻璃中支撑点的排布方式提供理论指导。     

干冰为冷源的含瓦斯型煤低温冷冻试验

为了探索干冰作为煤层井下低温冷冻取样方法制冷剂的可行性和掌握冷冻取样过程煤的温度变化规律，以型煤为研究对象，使用自主设计的模拟测试装置，分别开展了不同瓦斯压力条件下干冰直接冷冻、干冰加不同量乙醇助冷(干冰-乙醇)冷冻型煤的低温冷冻试验。试验结果表明：干冰可以用作冷冻取样方法的制冷剂，干冰直接冷冻和干冰-乙醇冷冻均对型煤有较好的冷冻效果，干冰-乙醇冷冻在初期降温阶段的冷冻效果略优；甲烷吸附平衡压力越大，煤芯冷冻降温速度越快、煤芯温度达到的最低温度越低，结果在某种程度上说明了煤层原始瓦斯压力越高，采用低温冷冻取样方法效果越好。研究结果可为煤层瓦斯含量测定低温冷冻取芯装置的开发提供参考。     

基于吸附热理论的煤—甲烷高低温等温吸附线预测

以高/低温吸附仿真实验装置为依托,选取无烟煤、贫煤和气肥煤等煤阶的系列煤样,通过对高/低温环境(-30℃、20℃、-10℃、-20℃、30℃)煤的瓦斯吸附实验测试,研究不同温度环境煤对甲烷吸附特征曲线的形态特点,同时,采用吸附热理论对高/低温煤的瓦斯等温吸附线进行了预测,研究结果表明:不同变质程度煤的瓦斯吸附量都随温度降低而增大;不同煤质的等量吸附热与等温吸附量呈良好线性关系;利用等量吸附热预测的不同温度下煤的瓦斯等温吸附量与实验结果吻合,误差小于2%。该方法以已知少量等温吸附实验数据,能够准确预测不同温度和压力下煤的甲烷等温吸附能力,这将极大减少实验工作量,并为研究其他温度和压力条件下煤储层吸附性能提供重要依据。     

结构异性煤体单轴/三轴冲击动力学性能研究

井下深孔爆破致裂是提高低渗煤层渗透率的重要措施之一，但由于煤层层理因素影响，在不同方向上的爆破致裂效果存在显著差异。采用分离式霍布金森压杆实验装置，对从垂直于层理方向和平行于层理方向进行取芯的煤样，分别进行冲击荷载为0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.5 MPa的单/三轴SHPB冲击实验，分析结构异性煤体的冲击动力学性能。结果表明，煤样在不同冲击作用下，其单、三轴应力-应变曲线趋势相同，且其峰值应力、平均应变率随冲击荷载增大而增长趋势相同，其中峰值应力与冲击荷载符合指数关系，平均应变率与冲击荷载呈线性关系，相同冲击荷载下垂直于层理方向煤样的峰值应力、平均应变率相较于平行于层理方向煤样有所提升；进行三轴SHPB冲击时，在轴、围压对煤样约束作用下，其峰值应力、平均应变率相较于单轴情况下均有所提高，且在冲击荷载为0.15~0.2 MPa时峰值应力增幅最大，增大约50%，垂直于层理方向的动力学性能改变相较于平行于层理方向更明显。