钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

环向切缝药包爆破块度分布特征及其机理研究

为研究环向聚能作用对爆破块度的改善效果,采用标准混凝土试块开展了环向切缝药包爆破与常规爆破试验。对两种不同爆破方式得出的爆破块度进行了筛分统计,试验结果表明：相同装药量下环向切缝药包爆破得到的平均块度和大块率较低;与常规爆破相比,环向切缝药包爆破平均块度可降低2～15 mm,大块率可减少0.66%～30.74%。针对环向切缝药包爆破时,其减小平均块度的程度随装药量的增加出现先增加后降低现象,选取3种典型药量(4、10和14 g)构建了数值模型进行裂纹扩展特征分析,对比了切缝药包爆破时切缝处孔壁爆破压力与常规爆破时相应位置的爆破压力。结果表明：常规爆破时孔壁裂纹均匀向外发展,且裂纹长度基本相同;环向切缝药包起爆后,在切缝与非切缝交界处先形成裂纹并扩展,其他位置的裂纹后形成且长度较短。对切缝处孔壁的爆破压力进行模拟分析,结果表明：3种不同药量情况下环向切缝药包与常规爆破的压力峰值之差分别为0.62、1.25和0.41 GPa,从应力分布角度解释了环向切缝药包可通过改变爆破能量在被爆体内的分布规律进而降低爆破块度的作用机理。     

水下钻孔爆破的数值模拟

利用LS-DYNA对水下钻孔爆破岩石破碎过程进行了数值模拟,根据不同厚度水层覆盖条件下的爆破物理图像,结合岩石内3个单元的应力变化时程曲线,对起爆后10ms内岩石中的应力变化进行了分析;并根据岩石中裂隙的形成和发展情况,对爆破动载作用下水下岩石的破坏情况进行了相应的理论分析。模拟结果可应用于水下钻孔爆破的参数设计。     

水下钻孔爆破的数值模拟

利用LS-DYNA对水下钻孔爆破岩石破碎过程进行了数值模拟,根据不同厚度水层覆盖条件下的爆破物理图像,结合岩石内3个单元的应力变化时程曲线,对起爆后10ms内岩石中的应力变化进行了分析;并根据岩石中裂隙的形成和发展情况,对爆破动载作用下水下岩石的破坏情况进行了相应的理论分析。模拟结果可应用于水下钻孔爆破的参数设计。     

钻孔爆破中炮孔堵塞作用机理研究

在爆破施工中,炮孔的堵塞问题常常被忽略。作者根据炸药爆炸对岩石介质的破坏作用过程,讨论了炮孔堵塞作用机理,并对有无堵塞的工程爆破实例进行了爆破效果比较,阐述了炮孔堵塞的重要性。     

定向断裂控制爆破爆生裂纹扩展机理的实验研究

采用新型数字激光动态焦散线实验系统,对缺陷介质双孔定向断裂控制爆破裂纹扩展的动态行为进行了研究。结果表明,预制斜裂纹阻断了爆生主裂纹的扩展,最终两条主裂纹分别与翼裂纹形成相互勾连的形状。爆生主裂纹尖端以张拉应力场为主,其断裂为近似I型断裂。当爆生主裂纹运动到预制裂纹附近时,主裂纹端部应力场与预制裂纹尖端奇异应力场相互叠加,在预制裂纹尖端形成较强的拉剪应力场,且受已有主裂纹面的影响,预制裂纹扩展表现为弯向主裂纹面的弯曲断裂。研究结果可为含节理岩体定向断裂控制爆破提供理论依据。     

不同水深条件下水下钻孔爆破破岩机理研究

为研究水下钻孔爆破中不同水深对爆炸冲击波和岩石破碎效应的影响,结合重庆万州长江公路大桥防撞设施水下基坑及基槽开挖工程,通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,得到不同水深条件下爆炸冲击波拉应力峰值。运用MATLAB软件对不同水深岩石破碎拉应力峰值与炮孔距离的关系进行非线性拟合,计算得到不同水深条件下不同炮孔距离的峰值拉应力理论值,进而获得不同水深条件下的爆破损伤区域。研究表明炸礁区岩石上覆30 m左右水深情况下,爆破损伤区域半径为1.5 m,对水下钻孔爆破工程实践提供了依据。     

钻孔爆破中炮孔堵塞作用机理研究

在爆破施工中,炮孔的堵塞问题常常被忽略。根据炸药爆炸对岩石介质的破坏作用过程,讨论了炮孔堵塞作用机理,并对有无堵塞的工程爆破实例进行了爆破效果比较,阐述了炮孔堵塞的重要性。     

光面爆破的岩石裂纹扩展规律研究

光面爆破是一种控制爆破技术,为了实现更为精确的控制爆破效果,需要对光面爆破的岩石裂纹扩展规律进行研究。在光面爆破的初始裂纹产生阶段,利用数值模拟的方法,对光面爆破的弹性力学简化模型进行分析,得到了初始裂纹的起裂点位置以及初始裂纹长度。在爆轰气体驱动下,初始裂纹二次扩展。从裂纹扩展的能量角度,分析了裂纹扩展速度与裂纹长度的定量关系。基于断裂力学对裂纹二次扩展条件和二次扩展范围进行理论分析,定量描述了裂纹二次扩展长度与孔壁压力的关系。最后,在对光面爆破致裂机理认知的基础上,提出光面爆破中装药不耦合系数、炮孔间距、光面层厚度等参数的计算方法。     

光面爆破的岩石裂纹扩展规律研究

光面爆破是一种控制爆破技术,为了实现更为精确的控制爆破效果,需要对光面爆破的岩石裂纹扩展规律进行研究。在光面爆破的初始裂纹产生阶段,利用数值模拟的方法,对光面爆破的弹性力学简化模型进行分析,得到了初始裂纹的起裂点位置以及初始裂纹长度。在爆轰气体驱动下,初始裂纹二次扩展。从裂纹扩展的能量角度,分析了裂纹扩展速度与裂纹长度的定量关系。基于断裂力学对裂纹二次扩展条件和二次扩展范围进行理论分析,定量描述了裂纹二次扩展长度与孔壁压力的关系。最后,在对光面爆破致裂机理认知的基础上,提出光面爆破中装药不耦合系数、炮孔间距、光面层厚度等参数的计算方法。     

环形尖切口圆柱四点弯曲试件KIC测量法

提出了一种环形尖切口圆柱四点弯曲试件KIC测量法。该方法能用小谍件在脆断条件下直接测定延性材料KIC值，具有简便、精确和经济的显著特点，便于推广应用。     

雪晶生成过程机理

雪花的形成包括晶核的形成和雪晶的生长两个阶段.晶核是雪晶形成的关键,冰晶的分子结构决定了雪晶的六角对称形状,生长环境的温度和湿度是影响雪晶生长和形状的主要因素.实验研究表明,碘化银微粒对雪晶的形成具有极好的促进作用,雪晶的生长是一个非常缓慢的过程.     

管道环向裂纹在简单加载下的撕裂失稳与塑性失稳研究

本文建立了管道环向贯穿裂纹在简单加载下撕裂失稳与塑性失稳应力的近似关系式,研究结果表明：对于管道环向贯穿裂纹,其在简单拉伸下的撕裂失稳与塑性失稳的应力比,和在纯弯加载下的斯裂失稳与塑性失稳的应力比,近似相等,并已通过实际裂纹构形的具体评定计算,得到证实。根据管道环向贯穿裂纹与表面裂纹有相似的加载模式和相近的破坏机制,上述结论可以推广应用于管道环向表面裂纹,其精度满足工程评定要求,对于管道环向表面裂纹J积分近似表达式的建立,将起到重要作用。     

钻孔与装药平行作业中的安全性研究

隧道钻爆法掘进中,钻孔与装药平行作业可以缩短钻爆循环时间,加快隧道掘进速度,但要解决施工的安全问题。从炸药的热分解、热和冲击起爆理论方面,利用室内试验和有限元计算方法研究了凿岩因素引爆炸药的可能性。分析研究表明,只有钻孔与装药孔交叉,钻头直接钻到炸药,才有可能引爆炸药。因此,在同一工作面钻孔与装药平行作业时,只要装药区与钻孔区相隔2m以上,即使钻孔偏斜,也不会出现钻孔与装药孔交叉的现象,也就可以避免钻孔作业引爆炸药的危险性。     

连铸坯角部横向裂纹的形成机理与定量评估

综述了连铸坯角部横向裂纹的产生及与其相关的因素。轧材表面纵向裂纹多数由连铸坯的横向裂纹引起的,研究认为,连铸坯的横向裂纹是结晶器温度在1300℃左右时形成的超大原始奥氏体晶粒（直径〉1mm）造成的。给出了断裂的定量判定公式。     

立井直眼筒形掏槽大块形成机理探讨

通过对直眼筒形掏槽爆破破岩机理的理论分析认为：在岩石条件和装药条件一定的情况下，影响槽腔内爆破大块的主要原因是相邻爆炸应力波的相互作用造成无拉应力区及拉应力降低区和孔间贯通裂隙导致爆炸能量过早逸散。     

贯穿裂隙岩体锚固方向优化的模型研究

隧道等地下工程开挖后,围岩会产生许多贯穿裂隙,为保持围岩的稳定,通常需要对围岩进行锚杆加固,而锚固方法的好坏对锚固效果有着直接影响。基于库仑强度准则,利用 坐标面上的岩石和裂隙面强度曲线的位置关系,建立了贯穿裂隙岩体强度和破坏方式的确定方法。在此基础上,以锚固后岩体的抗压强度为目标函数,以锚固角度为变量,建立了锚固后贯穿裂隙岩体的抗压强度与锚杆安装角度之间的函数关系,得出了贯穿裂隙岩体抗压强度最大时的锚固角度,提出了贯穿裂隙岩体锚固方向优化的基本方法。     

微动疲劳裂纹萌生位置及形成方式研究

着重研究了微动桥足不同几何形状——方足(r=0mm)及带不同半径r(0.3mm、0.6mm、0.9mm)对微动区接触应力的影响,用不同的r值模拟微动桥足在微动疲劳中的磨损状况。采用ANSYS有限元分析软件详细计算了接触表面的应力分布和磨损区、粘着区、滑动区及张开区的大小,进而讨论裂纹的萌生位置,并建立了不同的r大小即磨损状况与裂纹萌生位置的关系。同时针对方足微动桥/平面试件的接触几何,计算了不同名义接触压力分布形式对接触面上应力分布的影响。此外,还对方足微动桥/平面试件接触几何进行了三维有限元分析,证明了萌生裂纹通常是以多源方式同时出现。计算结果与实验结果吻合很好。     

THE APPLICABILITY OF NEURAL NETWORKS IN MODELLING THE GROWTH OF SHORT FATIGUE CRACKS

This paper examines the use of a neural network to model the chaotic behaviour of the growth of short fatigue cracks which are characterized by a decreasing crack growth rate with increasing crack length. Fatigue crack growth is modelled in terms of the Hobson short fatigue crack growth law. The neural network is exclusively trained and tested on Hobson's experimental data of short fatigue cracks propagating in a 0.4% carbon steel. The empirical constants d, α and C of Hobson's growth law are determined from the neural network predictions and are found to be within the following approximate ranges 63 < d < 400 (μm), −0.27 < α < 0.08 and 1 × 10⁻⁴ < C < 509 × 10⁻⁴ with no proportional relationship observed between the constant C and the applied cyclic stress. It is shown that neural networks are a viable computational tool for modelling the chaotic behaviour of short fatigue crack growth.