复杂应力状态下孔隙水压力对采矿工程施工材料的影响

现阶段的很多矿山工程施工项目中,都会面临复杂的水环境条件,尤其是对于采矿工程施工材料而言,水环境会使得施工材料的结构稳定性和安全性受到环境条件的干扰。比如,孔隙水压力可能会使得施工材料抗压强度不足,因此,针对这一条件下使用该材料进行施工作业,必须要充分考其结构性能和质量要求,采取有效的方式来应对复杂应力状态下的不利施工条件。基于此,本文详细探析了复杂应力条件下孔隙水压力对施工材料抗压强度所产生的影响,对优化材料施工工艺具有一定的技术指导意义。     

不同应力状态下孔隙结构特征对土-水特征曲线的影响

针对传统土-水特征曲线测试仪无法实现荷载作用的不足,研制吸力控制式三轴试验装置,开展不同应力状态作用下土-水特征曲线试验,讨论应力状态对孔隙特征的作用.结果表明,固结压力和基质吸力均能使土体产生不可逆的收缩变形.固结压力越大,土颗粒就越紧密,孔隙比越小,孔隙尺寸和数量越小,渗透性越差,表现出较好的持水能力,空气难以进入土体,土体排水困难,导致进气值增大和减湿率减小.土-水特征曲线与孔隙结构特征的关系紧密,与应力状态无直接关系.固结压力对土-水特征曲线的影响是通过改变孔隙结构特征来体现的.孔隙结构特征相近时,应力状态对其土-水特征曲线不会产生影响.     

烧结材料中孔隙度对摩擦学特性的影响

研究了孔隙度对粉末冶金金属基材料摩擦磨损性能的影响,结果表明:孔隙度的影响主要是通过对材料宏观机械性能的作用,以及孔隙本身周边的破碎和撕裂等形成磨屑,并直接参与作对相运动的摩擦过程,导致材料摩擦系数和磨损率随着孔隙度的提高而相应的增大。     

含粘土砂岩渗透率有效应力系数的下限值研究

通过测试发现含粘土砂岩的渗透率有效应力系数不仅小于1.0,且大于岩样的孔隙度,这与目前学术界的看法迥异.利用Berryman的双组分理论模型,得到了含粘土砂岩的渗透率有效应力系数的下限值为岩样的孔隙度,并从实验的角度论证了这一结论.同时,实验结果表明,渗透率有效应力系数与砂岩中的粘土含量并不是简单的正相关关系.     

铁基烧结材料布氏硬度与孔隙度的关系

在实验基础上,通过理论分析及研究,提出了基体硬度HB、表现硬度HB_1和孔隙度三者之间的关系式,经反复验证及修正,得出了比较切合实际的结果。     

粉体粒度对松装粉体孔隙度影响的计算机模拟研究

本文应用离散元分析法(DEM),综合分析粉体颗粒受到的重力、分子力、接触力、摩擦力等多种力的作用,建立松装粉体颗粒的数学模型.使用计算机模拟技术对粉体颗粒的堆积过程进行仿真.利用回归分析得到堆积松装粉体孔隙度随着粉体颗粒粒径的减小而逐渐增大的关系.并对比分析了计算机仿真与实际验证实验的共同点和差异产生的原因,提出了可能...     

烧结钢洛氏硬度HRC与孔隙度的关系

阐述了烧结钢硬度测试的特点,建立了基体洛氏硬度与其表观硬度和孔隙度的函数关系,并做了实验验证,最后进行了分析与讨论。     

孔隙度对湿式铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用不同的压制压力制备湿式铜基粉末冶金摩擦材料,借助扫描电镜及摩擦磨损试验机研究材料的孔隙度对其组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:当孔隙度小于25%时,高孔隙度材料具有更高且更加稳定的摩擦因数,当孔隙度超过25%时,摩擦性能不稳定;磨损量随孔隙度减小先减小后增大。对此湿式铜基摩擦材料,20%为其最佳的孔隙度,此时材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

复合应力状态下裂纹形成的行为

以应力场强法为基础,研究非对称缺口构件的裂纹形成部位和寿命,提出了应力场强函数σ_FD,σ_FD该函数既考虑了危险部位处的应力值,又考虑了其附近损伤区的应力和应力梯度对裂纹形成的贡献。     

不同应力状态下带钢的破鳞机理

利用自主设计的拉矫机对热轧带钢进行不同应力状态的破鳞试验,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析对破鳞前后氧化皮的表面和界面进行分析,研究了带钢不同应力状态下的破鳞机理.试验结果表明,随着拉应力和压应力的增大,氧化皮全剥落率不断增大,并逐渐趋于稳定,且压应力的破鳞效果强于拉应力;拉应力作用下氧化皮以分层剥落为主,外层Fe3O4发生剥落,内层FeO仅在缺陷处发生少量剥落;而压应力作用下氧化皮以全剥落为主,临界弯曲应力随剥落量的增大而增大.     

孔密度和孔隙率对泡沫铜换热性能的影响

采用超声波辅助电沉积工艺制备了9种不同孔结构的泡沫铜,研究了水工质、层流-紊流转捩状态下(0.4~1.3 m/s)泡沫铜的孔密度和孔隙率对换热性能的影响。结果表明:相同孔隙率,孔密度从10 ppi增大到45 ppi时,泡沫铜的黏性系数K1和惯性系数K2分别降低约80%和50%,努赛尔数Nu提高了约1.0倍;相同孔密度,孔隙率从96%降低到90%时,泡沫铜的K1和K2分别降低约30%和20%,Nu提高了约0.5倍;10 ppi孔密度、96%孔隙率的泡沫铜具有最优的综合性能。     

三轴受压状态下岩石试块变形破坏过程中孔隙水压的变化特征及其临界破裂前兆

为讨论饱水岩石中孔隙水压与损伤变形过程的关联性,探究岩石破坏的孔隙水压前兆特征信息,采用三轴压缩试验、渗流实验相结合的方法,分析了在不同孔隙水压和不同围压条件下饱水岩石变形破坏过程中损伤扩展与孔隙水压变化的内在联系.研究表明:(1)开放饱和岩石单元体中,岩石在受荷破坏全过程中的初始压密、弹性压缩、塑性变形和破坏失稳阶段,孔隙水压呈现增高、稳定、逐渐减小和锐减变化;(2)岩石破坏的孔隙水压前兆特征明显,在主破裂前夕,内部损伤加剧,裂隙贯通,孔隙水压将失去稳定状态,孔隙水压由稳态锐减可作为岩石破裂的前兆信息;(3)在应力变化大、高孔隙水压以及高围压条件下,孔隙水压对损伤发展更为敏感,响应也更明显,孔隙水压与损伤发展相互影响,互为关联,损伤扩展造成孔隙水压降低,孔隙水压降低又促进损伤发展;(4)可以尝试在深部开采工程中监测岩体内部孔隙水压的变化来预测岩体失稳的突发性灾害.     

热诱导孔洞对粉末冶金高温合金性能的影响

热诱导孔洞(TIP)是粉末高温合金中的3种主要缺陷之一,对合金的性能有不利影响。对生产中存在TIP的工件进行了分析,观察了合金的显微组织,并研究了不同气孔率对合金性能的影响。结果表明:对大尺寸、形状复杂的合金制件而言,在热等静压时包套内部有残留气体是TIP形成的原因。随着气孔率的增加,合金的室温拉伸性能和冲击韧性明显降低。当气孔率从0.072%增加到1.744%时,抗拉强度和屈服强度分别降低了28.37%和17.39%,伸长率和断面收缩率分别降低了62.0%和62.5%,同时冲击功降低了58.18%。热处理时TIP会成为裂纹源,导致合金制件出现裂纹甚至开裂。     

微孔陶瓷管孔隙率的测定及表面润湿性研究

采用压汞法对由热压成型法自行制备的微孔陶瓷管孔隙结构进行研究,得到陶瓷管膜的孔隙分布。采用自行研制的三相界面测定仪测量了常见的低温金属锡与刚玉陶瓷管膜在240~640℃内的表观润湿现象,在该温度范围内锡与陶瓷管膜的接触角均大于150°,两者润湿性很差。依据图像处理技术和理论计算,提出一种测量多孔表面液滴渗透速度的方法,推导出液滴向陶瓷管微孔内渗透的速度方程。并以油滴进行实验,实验发现渗透过程中液滴首先会进行铺展,并且一段时间内维持其铺展半径直至最终完全渗入。     

Effect of porosity content on composition of W/ZrC composites produced by displacive compensation of porosity (DCP) method

Abstract

Tungsten based composites such as W/Cu have successfully been used in high temperature environments. In order to reduce the weight and improve their erosion resistance, W/ZrC composite has already been developed via displacive compensation of porosity method by Dickerson et al. The aim of this work was to investigate the effect of preform porosity on the composition of final composite. For this purpose, a mixture of tungsten carbide powder and PVA was cold isostatic pressed to make a porous tungsten carbide preform. The porous perform was debinded for 14·4×10³ s at 673 K and sintered for 14·4×10³ s at 1673 K. The sintered perform was then infiltrated by molten Zr₂Cu at 1573 K for 25·2×10³ s. The cross-section of infiltrated specimens was studied using scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive spectroscope analyser as well as X-ray diffraction. The results indicated that the amount of tungsten and zirconium carbide phases in final composite increased as the porosity of WC preform increased. The relative density of W/ZrC composite reduced with increasing initial porosity of sintered preform.     

Fabrication and characterisation of powder metallurgy parts having porosity gradient

Abstract

Powder metallurgical preforms, which were fabricated by compaction and sintering as well as by loose sintering, were subjected to surface densification as a secondary operation by means of a specially designed indenter. The resulting structure of each specimen consisted of three zones, namely a fully dense layer, an intermediate zone with gradually increasing porosity, and the initial porous core that did not undergo any densification. Such a unique structure was created to mimic natural bones and the potential application for such parts would therefore be bone implants. The morphology of various specimens was characterised using image analysis with optical microscopy, physical measurements of density distribution, as well as scanning electron microscopy. Results indicated that the thickness of the fully dense layer increased with increasing depth of indentation and can be controlled as required.     

铸坯表面孔类缺陷轧制过程中演变规律

对圆钢轧制过程中铸坯表面孔类缺陷演变规律进行了工业实验研究.实验中采用钻孔法在铸坯头部钻取一定直径和深度的孔的方法来模拟铸坯表面气孔缺陷.钻孔铸坯经轧制后在圆钢的对应位置发现了呈平行分布的表面直线型裂纹,裂纹处的金相组织发现裂纹四周有轻微的脱碳现象.裂纹测量结果表明,圆钢表面直线型裂纹深度主要受钻孔深度影响,当钻孔深度大于4mm时,会导致深度明显的裂纹.裂纹长度主要受钻孔直径影响,对于孔径在1.0~2.5mm的孔,形成的裂纹长度大都分布在2~8cm之间.     

竖炉内颗粒、空隙率及气流分布模拟

为研究布料操作对竖炉内颗粒、空隙率及气流分布的影响,基于离散单元法(DEM)建立挡板布料器三维模型,分别计算分析不同挡板角度和料线高度下颗粒分布及空隙率分布,并评估其对气流分布的影响。结果表明,颗粒分布情况无法直接反应空隙率分布。当挡板角度为80°时,空隙率分布最均匀。料线高度对空隙率及颗粒分布的影响小于挡板角度的影响,随着料线高度增加,空隙率更均匀,但颗粒分布变化很小。当挡板角度为75°和80°时,有利于控制心部气流,而当挡板角度为82.5°和85°时,有助防止边部气流过度发展。适当增大料线高度,可使气流分布更均匀。     

考虑岩石交界面方向效应的巴西劈裂试验研究

为了研究硬岩与软岩交界面方向对其破坏形式的影响,对含岩石-水泥砂浆(代替软岩)交界面的组合试样进行了多组加载角度的巴西劈裂试验,获得了不同交界面方向的组合试样的\