微波照射对玄武岩强度的影响分析

微波辅助破岩技术可以降低岩石强度,提高破岩效率。利用ANSYS有限元软件对微波照射下玄武岩的升温效应和热应力分布进行了仿真模拟,通过改变微波照射强度和时间,获得了玄武岩试样在不同情况下的升温效应和热应力分布规律。     

微波照射下玄武岩冲击破碎特性研究

为了研究微波照射和动态冲击荷载下玄武岩的破碎损伤特性,基于分形理论,利用微波发射装置和SHPB霍普金森动态试验装置,通过收集玄武岩碎块进行颗粒筛分,试验研究微波照射后玄武岩破碎特性变化规律。结果表明:采用分形维数可定量描述玄武岩岩样的破碎程度;在1300W微波功率照射后和0. 4MPa冲击气压作用下岩石破碎程度更大,为微波辅助机械破岩提供借鉴和参考。     

微波照射下玄武岩中产生裂纹原因的研究

通过对玄武岩试件进行一定条件下微波照射以及CT扫描试验,研究微波照射下岩石中产生裂纹的宏观和细观特征,并利用商业软件ANYSYS12.0进行数值模拟,揭示出产生裂纹的原因。基于有限元法和宏观、细观试验所得到的微波照射下玄武岩试件中产生裂纹的原因完全一致。     

微波照射玄武岩引起强度劣化试验研究

在一定微波参数下,对玄武岩试件进行微波照射,使其产生初始损伤,再在常温水中进行冷却处理以加剧内部损伤。以超声波检测试验为辅,得到照射前后的纵波波速;以单轴抗压试验为主,得到照射前后的抗压强度。基于能量理论和脆性断裂的微观机制,由试验结果对比分析,得出微波照射不仅能弱化岩石强度,起到辅助破岩的功效,还能有效减小在破岩过程中岩爆发生的频数和烈度的结论。     

微波照射方式对玄武岩损伤特性影响研究

为了实现微波加热岩石时以较低的能量消耗达到较好的损伤效果,基于微波照射后岩石损伤特性的相关理论,对比分析了5种加热方式对玄武岩试件的损伤特性的影响。结果表明:在同样能量消耗的条件下,采用间断照射+间断区间喷水冷却的方式照射时玄武岩试件损伤程度更大,为微波辅助机械破岩技术走向实际工程提供借鉴和参考。     

矿物尺寸对微波照射辅助解离效果影响研究

采用有限元—离散元耦合方法,对黄铁矿和方解石组成的单颗粒矿物进行微波照射数值模拟.在提出解离率的基础上,研究黄铁矿尺寸对微波照射效果的影响.分析了矿物内电场、温度、裂纹及解离率的演化分布的情况.研究结果表明,相同微波功率照射下,黄铁矿尺寸越大,矿石模型内部电场强度越小,产生的温度也越高;相同照射时刻,矿物内裂纹数目均随...     

微波照射下岩石颗粒温度分布及影响因素分析

采用有限元方法对微波照射下由黄铁矿和方解石组成的岩石颗粒的温度场分布进行了分析,并讨论了微波功率和时间对温度场的影响。研究结果表明:岩石颗粒中心温度最高且受微波腔体内电场强度影响;温度梯度最高点位于黄铁矿和方解石的交界面,热应力最大;岩石颗粒最高温度相同时,微波加热功率与时间成反比;岩石颗粒能耗相同时,采用短时间高功率的加热方法可以提高破岩效率。     

微波照射下矿物颗粒温度分布及影响因素分析

以黄铁矿和方解石组成的矿物颗粒为研究对象, 利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值计算模型, 分析了微波场矿物颗粒的温度分布及演化特征, 并考虑了微波照射时间、功率密度及矿物晶体尺寸的影响作用。结果表明: 微波场中矿物中心温度最高, 黄铁矿内部温差较低, 方解石内部温差较大, 不同微波照射时间下温度分布相似; 矿物颗粒的中心温度、表面温度、内外温差及升温速率都与功率密度呈线性增长关系, 与黄铁矿晶体大小呈指数增长关系。     

微波照射下岩石损伤的数值模拟研究

以黄铁矿和方解石组成的岩石颗粒为研究对象,利用离散元方法建立简单二相矿物平面模型,为更好地表现微波照射下微裂纹的萌生和发展规律,模型采用平行黏结模型,考虑了影响微波照射效果的主要因素:功率密度、照射时长、矿物颗粒大小及形状,分析了在微波照射下吸波矿物晶体边界破坏过程及破坏规律。     

钛酸钡尺寸效应的应力模型分析

钛酸钡晶体常用作电子元器件的基础材料,为分析纳米晶钛酸钡颗粒的介电性能,基于热力学理论,以球形晶粒模型为假设,提出一种新的应力形式,采用MATLAB软件建模仿真,由此讨论了纳米晶钛酸钡陶瓷的介电常数随晶粒尺寸的变化,模拟分析了各因素对介电常数的影响。     

岩石结构面粗糙度尺寸效应分析

在实验室内用石膏粉人工制作类岩石试件,剪切后形成结构面,采用数字图像灰度信息表示结构面的粗糙度。将该类岩石结构面按照5种不同划分方案由小尺度到大尺度划分为10个等级（100像素×100像素,200像素×200像素,…,1 000像素×1 000像素）。采用变异函数表征结构面粗糙度的方法,即SRv表征法,分别计算各个方案不同尺度下结构面各个方向上的SRv值。结果表明各方案：①在同一方向上,尺度较小时,SRv值较大,随着尺度增大,SRv值逐渐减小,达到一定尺度时,SRv值趋于稳定;不同方向上,SRv收敛尺度不尽相同。②结构面尺寸范围不同,其各向异性特征均有差别。由此,只有充分认识结构面在不同尺度下的各向异性特征,才能准确把握其尺寸效应特征;只有在准确把握其尺寸效应的前提下,才能有效地掌握其各向异性特征。这一认识为准确把握结构面力学性质提供一种新思路。     

纳米压痕条件下单晶锗的尺寸效应

采用准静态法对单晶锗(111)晶面进行了纳米压痕实验,对单晶锗(111)晶面的位移-载荷曲线及硬度-压深曲线进行了分析。结果表明,在压入深度为471.36nm时,单晶锗(111)晶面的加载曲线上出现突进点,随着压入深度的进一步增加,突进点逐渐增多。该点对应为单晶锗(111)晶面由塑性变形向脆性断裂转变的临界点。单晶锗卸载曲线上出现突退点,突退点对应为单晶锗由弹性变形向塑性变形转变的临界点。单晶锗(111)晶面的硬度和弹性模量均呈现出随压入深度的增加而减小的趋势,表现出明显的尺寸效应。基于Nix-Gao模型对单晶锗(111)晶面的硬度与压深关系进行曲线拟合,得到无尺寸效应时的纳米硬度为8.399GPa,微观特征长度为131.907nm,尺寸效应因子为0.168。     

侧限压力下岩石破坏强度的尺寸效应

若要把实验室测得的岩石强度用到原位岩体上,就必须考虑下列因素:温度、压力、变形速度、尺寸、形状,以及水理性和化学性的影响。其中,尺寸效应是一个重要因素。关于尺寸效应,曾确多人做过实验室试验及原位观测。例如,BIENIAWSKI(1968)做过煤试样;PRATT等(1972)做过石英闪长岩试样。试样尺寸由数厘米到数米不等。结果是:随着试件增大,强度减小。长1米的试件强度较数厘米的试件强度可减少10倍。如果继续增大试件,强度却趋于     

纳米压痕条件下单晶锗的尺寸效应研究

采用准静态法对单晶锗(111)晶面进行了纳米压痕实验,对单晶锗(111)晶面的位移-载荷曲线及硬度-压深曲线进行了分析。结果表明,在压入深度为471.36nm时,单晶锗(111)晶面的加载曲线上出现突进点,随着压入深度的进一步增加,突进点逐渐增多。该点对应为单晶锗(111)晶面由塑性变形向脆性断裂转变的临界点。单晶锗卸载曲线上出现突退点,突退点对应为单晶锗由弹性变形向塑性变形转变的临界点。单晶锗(111)晶面的硬度和弹性模量均呈现出随压入深度的增加而减小的趋势,表现出明显的尺寸效应。基于Nix-Gao模型对单晶锗(111)晶面的硬度与压深关系进行曲线拟合,得到无尺寸效应时的纳米硬度为8.399GPa,微观特征长度为131.907nm,尺寸效应因子为0.168。     

冲击载荷下磁铁矿石完全断裂强度的尺寸效应

矿石完全断裂是实现有效机械破碎的前提,为研究磁铁矿石完全断裂强度的尺寸效应,本文开展了落锤冲击加载实验,分析了立方体试件承受的冲击力时程曲线特征、不同尺寸试件的冲击强度与冲击速率的关系和完全断裂强度与尺寸的理论关系.研究表明:立方体试件冲击力的变化经历了冲击力快速上升阶段、稳定加载阶段、冲击力下降阶段和回升与震荡阶段,...     

大尺寸孔同轴度的测量方法与精度分析

介绍了一种针对大尺寸孔-孔同轴度误差的测量装置,装置能够快速地自动定心找正,并采用激光传感器对内孔表面轮廓进行采样实现非接触式测量,提取出被测孔各截面实际轮廓信号,计算出各截面中心点坐标,拟合各点得到被测轴线与基准轴线,由此推导了基于最小二乘法同轴度误差的算法,并通过求解空间尺寸链得出了测量装置本身的误差。实验结果表明,该方法正确可靠,简单实用,可满足了生产现场大尺寸孔_孔同轴度误差高精度测量的要求。     

碎裂环境下空区结构形变的尺寸效应研究

碎裂环境下的采空区,是矿山生产过程中存在的安全隐患。基于UDEC的离散元数值模型方法,对3种不同结构尺寸工矿下的采空区进行了数值模拟。研究结果表明,碎裂环境下,空区结构尺寸对形变的影响明显,在3种不同的结构尺寸下,采空区围岩的变形基本表现出大变形的特征,塑性区随着采空区尺寸的变化而变化。     

正断层下盘工作面煤柱尺寸效应及冲击危险性分析

为了研究工作面沿断层走向布置,不同煤柱宽度条件下采动空间的冲击危险性。采用FLAC3D数值模拟的方法,研究了不同宽度断层煤柱应力及其稳定性、正断层活化及弹性能密度空间分布。结果表明:正断层下盘工作面开采当断层煤柱尺寸较小时,采空区断层煤柱发生塑性破坏,断层滑移范围从基本顶位置处延伸至高位岩层断层面处,断层滑移量大,采动应力集中及弹性能聚集区域位于断层侧工作面前方;当断层煤柱尺寸较大时,煤柱能有效控制基本顶位置处断层滑移,仅高位岩层处断层发生少量滑移,断层侧工作面前方采动应力集中程度与弹性能密度明显降低。因此在确定断层煤柱尺寸时,应避免断层煤柱发生塑性破坏。     

类岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应分析

由于岩石力学试验不可重复性的缺点,在室内开展岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应试验存在很大的困难.鉴于此,采用三维扫描技术获取结构面形貌数据,而后应用3D打印技术制作结构面模具,在此基础上,浇注一批大小不同的结构面试件,经养护后进行了 4级法向力下的直剪试验.最后,应用PFC2D软件进一步开展了结构面剪切强度尺寸效应数值试...     

基于有限元—离散元耦合矿石强度在微波照射下变化规律研究

针对以往研究中有限元无法模拟裂纹开展以及离散元无法考虑试块中微波不均匀性的问题,采用有限元-离散元耦合方法模拟微波弱化矿物的过程,监测模型中强度、温度、裂纹变化情况,根据强度变化分析黄铁矿粒径、含量及微波功率对强度弱化效果的影响。结果显示,微波可以有效降低矿物强度;黄铁矿粒径、含量对微波弱化矿物效果的影响不大,微波功率对弱化效果有着重要影响;矿物强度降低主要发生在一段时间内。结果表明：有限元-离散元耦合方法可以更加准确地描述微波辅助矿物解离;微波辅助矿物解离可以用于含不同粒径、不同含量黄铁矿的矿物解离,提高微波功率、选择合适的照射时间可以有效提高能量利用效率。