Stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling

The stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling were analyzed. The effects of the fluctuation of the cutting force, the mass eccentricity and the hydrodynamic forces of cutting fluid could be taken into consideration in the model of drilling shaft system. Based on the isoparametric finite element method, the variational form of Reynolds equation in hydrodynamic fluid was used to calculate nonlinear hydrodynamic forces and their Jacobian matrices simultaneously. In the stability analysis, a new shooting method for rapidly determining the periodic orbit of the nonlinear drilling shaft system and its period was presented by rebuilding the traditional shooting method and changing the time scale. Through the combination of theories with experiment, the correctness and effectiveness of the above methods are verified by using the Floquet theory. The results show that the mass eccentricity can inhibit the whirling motion of drilling shaft to some extent. Foundation item: Project(2007CB707706) supported by the Major State Basic Research Development Program of China; Projects(2007E213, 2007E203) supported by the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China     

Stability control of gate groups in deep wells

In order to study stability control methods for a deep gate group under complex stresses, we conducted field investiga-tions and analyses of reasons for damage in the Xuzhou mining district. Three reasons are proposed: deep high stress, improper roadway layout and support technology. The stability control countermeasures of the gate group consist of an intensive design technology and responding bolt-mesh-anchor truss support technology. Our research method has been applied at the -1000 m level gate group in Qishan Coal Mine. Suitable countermeasures have been tested by field monitoring.     

半埋式深竖井结构的三维动力响应特征

半埋式深竖井结构的地质条件复杂、上下两部分的约束条件不同、不确定因素多,整体结构的受力特性非常复杂.运用三维动力有限元技术,采用振型分解反应谱法对德泽水库半埋式深竖井泄洪洞的应力变形等动力反应特性及其稳定性进行了计算分析,并基于ANSYS二次开发,采用高斯积分法实现了由竖井各断面应力到内力的转化,可作为配筋的依据.计算结果表明:德泽水库半埋式深竖井泄洪洞的位移和应力在地震荷载作用下呈现出特定的规律,位移和应力值均满足结构安全性的要求,下部围岩可提高竖井的抗震性能.研究成果可为德泽水库半埋式深竖井泄洪洞的结构设计提供重要依据,对类似工程也具有一定的参考价值.     

深井巷道顶板锚固体破坏特征及稳定性分析

结合深井回采巷道围岩锚固体变形破坏特征,分析了深井回采巷道顶板锚固体失稳机理,建立了巷道顶板不同破坏形态的稳定性模型,得出了深井回采巷道锚杆、锚索支护条件下顶板锚固体稳定性力学方程,并结合古汉山矿深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案开展验证性研究,对现场试验巷道顶板锚固体的稳定性进行了力学求解及数据分析,提出的深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案支护参数合理,顶板离层量小于25mm、顶底板及两帮位移收敛量小于180mm,均保持在可控范围内,锚杆、锚索耦合支护有利于巷道围岩的稳定.     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁破坏机理试验研究

对高强钢筋混凝土井壁结构进行了破坏性试验研究。结果表明：在加载初期,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土应力分布符合弹性厚壁筒的应力分布规律;在临近破坏时,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土的应力都大大超过了混凝土的单轴抗压强度,这是由于井壁结构中混凝土处于复杂应力状态下强度提高所致。另外,高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,出现斜向断裂裂纹,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,并且其破坏面与最大主应力的夹角约为25°～30°,属压剪破坏。     

深层地下连续墙安全施工控制方案的系统设计

依据多项工程实例，采用系统分析理论及数理统计方法，对深层地下连续墙安全施工内力校核、控制措施的选择及稳定性设计等问题进行了系统研究，提出了系统控制设计方案。     

厚表土层中井筒的弹性分析

通过引入边界位移函数 ,建立了上端自由、下端固支的立井井筒模型在任意轴对称荷载作用下的状态方程 ,给出了问题的解析解 .由于定解边界位移时采用传递矩阵技术和分层法 ,计算结果的精度具有可以控制的特点     

传动轴断裂分析

采用宏观及显微组织分析、扫描电镜分析和力学性能试验等方法对传动轴的断裂进行了失效分析。结果表明,该轴断裂属疲劳失效,轴端部键槽处在制造过程中存在淬火裂纹是导致疲劳断裂的主要原因。     

深部高水平构造应力巷道围岩稳定性分析及控制

以邢东矿副暗斜井坡底段巷道为工程背景,采用数值模拟、井下试验及现场实测等方法,研究高水平构造应力巷道围岩响应特征及控制技术.结果表明:1)随着侧压系数增加,顶底板偏应力峰值线性增长,帮偏应力峰值先增加后恒定,且存在峰值深部转移现象,偏应力峰值增加量由大到小为:顶板(23 MPa),底板(18 MPa),两帮(12.5 MPa),拓展深度由大到小为:顶板(4.8m),底板(4.0m),两帮(1.6m).2)围岩表面位移与侧压系数近似指数增长,表面位移增加量由大到小为:顶板(901mm),两帮(849mm),底板(784mm),主要变形范围由大到小为:两帮(4.4m),顶板(3.0m),底板(2.8m);3)顶板底板破坏深度与侧压系数呈正比例增长,帮部破坏深度变化不大,破坏深度由大到小为:顶板(6.0m),底板(5.6m),两帮(3.0m).深部高水平构造应力巷道失稳机制为:开挖引起高偏应力→岩层剪切错动→膨胀大变形/支护系统损毁,并提出"高强度高预紧力长锚杆+大直径高强锚索+U型钢可缩性支架+壁后注浆"的综合控制方案,阐述了其支护机理.     

波形刃铣刀片STUV型切入类型判别式的推导

针对铣削过程中铣刀的切入破损问题,在分析M.Kronenberg平刀片接触法的基础上,研究三维复杂槽型波形刃铣刀片铣削过程中刀齿的接触状态,推导出STUV型判别式,其他类型推导与此类似,从而解决三维复杂槽型波形刃铣刀片切人类型的计算问题。     

古河槽深覆盖层渗流控制措施

新疆某水电站工程左岸V级阶地以下分布有3条古河槽,蓄水后左岸存在渗漏问题.采用三维有限元法对坝址区左岸渗流场进行计算分析,评价古河槽砂卵砾石层和副坝的渗透稳定性,并提出了渗流控制措施建议.计算分析表明,1号古河槽仅采用表层黄土进行防渗的方案不能满足渗透稳定性要求,需要增设粘土铺盖或混凝土面板.根据本工程的实际情况,建议采用混凝土面板方案F5,此时砂砾石层的最大渗透坡降为0.101 2,3条古河槽总渗透流量为670万m3/年,可以满足渗透稳定和渗流量的要求.     

重复控制系统的稳定性分析

在非圆数控车削加工等场合，需要伺服驱动单元执行重复性的工作，其输入为周期性的信号或指令，其输出要求能稳定无静差地跟踪这种周期性的输入信号.而重复控制对于周期性的信号和周期性的干扰具有较好的跟踪效果和抑制作用.从时域和频域两个角度对基于内模原理的重复控制系统的原理及稳定性进行了分析，同时对改进的重复控制系统的原理及稳定性也进行了剖析，揭示了重复控制的实质，最后对设计实例进行了稳定性分析，验证了重复控制系统以及改进的重复控制系统的稳定性.     

波形刃铣刀片受力密度函数的研究及其应力场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,进行三维复杂槽型铣刀片前刀面受力密度函数的研究.在已建立的波形刃铣刀片铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积的试验,建立铣削力及接触面参数的试验公式;进一步建立包含接触面参数的铣削力方程;经过两次偏导数并进行矩阵变换得到三维复杂槽型铣刀片曲面前刀面的受力密度函数,根据以上结果对波形刃铣刀片进行应力场分析,从而为槽型优选技术的研究打下理论基础.     

应用深度强化学习的压边力优化控制

为改善板料拉深制造的成品质量,采用深度强化学习的方法进行拉深过程的压边力优化控制. 提出一种基于深度强化学习与有限元仿真集成的压边力控制模型,结合深度神经网络的感知能力与强化学习的决策能力,进行压边力控制策略的学习优化. 基于深度强化学习的压边力优化算法,利用深度神经网络处理巨大的状态空间,避免了系统动力学的拟合,并且使用一种新的网络结构来构建策略网络,将压边力策略划分为全局与局部两部分,提高了压边力策略的控制效果. 将压边力的理论知识用于初始化回放经验池,提高了深度强化学习算法在压边力控制任务中的学习效率. 实验结果表明,与传统深度强化学习算法相比,所提出的压边力控制模型能够更有效地进行压边力控制策略优化,成品在内部应力、成品厚度以及材料利用率3个质量评价指标的综合表现优于传统深度强化学习算法. 将深度强化学习中的策略网络划分为线性部分与非线性部分,并结合理论压边力知识来初始化回放经验,能够提高深度强化学习在压边力优化控制中的控制效果,提高算法的学习效率.     

群锚支护板桩墙与墙后土体的整体稳定性

依据室内模型试验和单层土锚支护系统整体稳定性理论确定挡土板桩墙墙后土体失稳区域及有效锚杆和锚固段长度的原则，提出群锚支护板桩墙与墙后全体整体稳定的条件，推导出验算整体稳定性的理论公式，并运用于上海市某大型地下停车场的围护结构设计．     

小尺寸竖井内羽流前锋上升时间试验研究

为得到竖井火灾中羽流前锋上升时间,搭建了小尺寸竖井火灾试验台,测量了两端开放竖井火灾和底部封闭竖井火灾中温度分布.当热电偶温升达到15℃时,确定为烟气羽流前锋到达该处,在此条件下,得到了两端开放竖井与底部封闭竖井中羽流前锋上升时间半经验公式,分别为t=8.96Q.-5/4z1/2和t=15.46Q.-3/4z4/3.在相同火源及竖井尺寸条件下,开放竖井中羽流前锋上升速度远高于底部封闭竖井中羽流前锋上升速度.试验结果可为安全工程设计提供参考.     

Stability control of surrounding rocks for a coal roadway in a deep tectonic region简

In order to effectively control the deformation and failure of surrounding rocks in a coal roadway in a deep tectonic region, the deformation and failure mechanism and stability control mechanism were studied. With such methods as numerical simulation and field testing, the distribution law of the displacement, stress and plastic zone in the surrounding rocks was analyzed. The deformation and failure mechanisms of coal roadways in deep tectonic areas were revealed: under high tectonic stress, two sides will slide along the roof or floor; while the plastic zone of the two sides will extend along the roof or floor, leading to more serious deformation and failure in the corner of two sides and the bolt supporting the corners is readily cut off by the shear force or tension force. Aimed at controlling the large slippage deformation of the two sides, serious deformation and failure in the corners of the two sides and massive bolt breakage, a “controlling and yielding coupling support” control technology is proposed. Firstly, bolts which do not pass through the bedding plane should be used in the corners of the roadway, allowing the two sides to have some degree of sliding to achieve the purpose of “yielding” support, and which avoid breakage of the bolts in the corner. After yielding support, bolts in the corner of the roadway and which pass through the bedding plane should be used to control the deformation and failure of the coal in the corner. “Controlling and yielding coupling support” technology has been successfully applied in engineering practice, and the stability of deep coal roadway has been greatly improved.     

一类带有不确定性网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中，由于网络环节的引入而产生的延时将是影响控制系统性能和稳定性的主要因素．针对此问题作了深入地研究，讨论了一类含参数不确定性的线性连续系统模型，给出了网络控制系统鲁棒稳定的充分条件．其结果通过仿真实例说明。     

高速切削金属陶瓷可转位铣刀刀片力学特性分析

为了研究金属陶瓷可转位铣刀高速切削时刀片的破坏机理,为金属陶瓷可转位铣刀的设计提供理论基础,论文采用ANSYS软件通过有限元法,对高速切削金属陶瓷可转位铣刀刀片力学特性进行分析.创建了金属陶瓷可转位刀片复杂结构的三维实体模型,建立了金属陶瓷可转位刀片的有限元模型,进行位移场和应力场分析,应用最大拉应力理论、最大剪应力理论及最大形状改变比能理论,计算出刀具的最大位移、应力.论文的分析有利于对高速切削过程中的力学特性进行深入研究.     

超深地下连续墙施工

超深地下连续墙在地铁、隧道等地下工程中得到越来越多的应用,其对垂直度、防水性能、稳定性等要求都较高,因此,施工难度较大。本文对其施工技术难点、施工方法以及新材料新工艺的应用进行了讨论。详细阐述了成槽垂直度的控制和工程中常采取的改善槽壁稳定性和接头处止水性能的措施,并分析了GFRP筋、TRD工法、TRUST工法、CRM工法优点及适用性。此外,对超深地下连续墙墙身质量的检验尚存在的不足提出了建议。