3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

重塑膨胀土制样长度对试样密度分布的影响

在对重塑膨胀土裂隙性问题的单元试验研究中,传统的分层制样法易产生"层间薄弱带",从而影响试验结果的准确性。针对这一问题,采用增加制样高度的单层压实制样方法,探讨了制样高度对重塑膨胀土试样密度的影响。试验结果表明:试样密度沿深度方向变化规律类似,均呈现出顶部大、底部小的分布特征;增加制样高度导致试样顶部与底部密度差及密度变化率发生改变;试样密度变化率随深度分布存在拐点,拐点以上部分密度变化率较小,以下部分较大;随着制样高度的增大,拐点位置向试样下部移动;以拐点位置为基础,初步给出了适合本制样方法的制样高度。     

含齿形裂隙类岩石材料单轴压缩试验研究

为研究含齿形裂隙岩石在单轴压缩下的破坏特征及强度特性，制作了含不同裂隙倾角和起伏角的齿形裂隙类岩石材料试件，并采用岩石力学伺服试验机进行单轴压缩试验。试验结果表明：（1）试件主要产生拉伸、剪切和拉剪复合裂纹，且根据裂纹的扩展路径可划分为A型（拉伸破坏）、B型（剪切破坏）、C型（复合破坏）3种破坏模式，裂隙倾角对试件最终破坏模式影响显著；（2）当裂隙倾角较小时，试件应力—应变曲线为多峰曲线，随着裂隙倾角的增大，曲线呈单峰形式，表现为延性减弱，脆性增强，而裂隙倾角相同但起伏角不同的试件应力—应变曲线大致相同；（3）当裂隙起伏角相同时，试件当量峰值强度随裂隙倾角的增大呈先减小后增大的规律，且裂隙起伏角对试件当量峰值强度的影响小于裂隙倾角。     

煤层水力冲孔增透效果影响因素的研究

基于渗流机理,建立了球型径向渗流模型,采用COMSOL软件模拟了冲孔半径、初始瓦斯压力、抽放时间、布孔方式等因素对水力冲孔瓦斯卸压效果的影响。在土城矿进行了现场试验,取得了与模拟结果的一致性。     

刀尖圆弧半径补偿对球面零件车削加工影响的分析

采用刀尖圆弧半径为0.4 mm的刀片,以0、0.4 mm、0.8 mm、1.2 mm为刀尖圆弧半径补偿值,得到球面曲率半径不同的四个试件,基于三丰C-3200测量仪对球面轮廓度进行测量,分析刀尖圆弧半径补偿对球面零件车削加工的影响。分析结果表明,在进行凸球面零件加工时,HNC-818A数控系统中的刀尖圆弧半径补偿功能有效,球面的曲率半径与刀尖圆弧半径补偿值的单调性一致。当刀尖圆弧半径补偿值线性变化时,球面的曲率半径呈非线性变化。当设定刀尖圆弧半径为真实值时,球面轮廓最为理想。在球面零件加工实践中,使用刀尖圆弧半径补偿功能,精加工采用可转位机夹车刀,通过试切法合理修改刀尖圆弧半径补偿值,可以提高球面零件的车削加工质量。     

一种弯管成形半径的影响因素研究

对于3003-H24铝合金的三滚轮推弯工艺,通过对加工过程中模具位置变化的分析,得出前期研究的弯管成形半径理论计算结果比实测结果偏小的原因,进一步通过对弯管力的计算,并结合有限元分析,得出弯管力与弯管成形半径成反比,弯管力对模具位置变化的影响极小,主要应考虑设备的零件间隙;通过对弯管成形半径的修正量与理论加工半径、弯管力的关系,以及弯管力与设备零件之间的间隙变化量的关系进行研究,结合图形分析的方式,结果表明,弯管力达到一定值后,继续增大对零件之间的间隙变化量影响不大,对于所使用的弯管机及弯管方式,弯管力大于100 N后,间隙变化量趋于稳定,弯管成形半径的修正量主要取决于理论加工半径。对于弯管加工,只要根据实际所需弯管成形半径,计算出理论加工半径,并对其进行相应修正,即可提高加工的准确性。