岩石可释放应变能及耗散能的实验研究

地下岩石结构的变形破坏是能量耗散与能量释放的综合结果.岩石结构内部储藏的可释放应变能和己耗散能的计算,涉及到在当时工况下岩石的卸荷弹性模量和泊松比,并与加载速度与载荷水平有关.该文在不同加载速度及不同载荷水平下,对岩石试件进行了单压加卸载实验,得到了卸荷弹性模量与泊松比、可释放应变能与耗散能的变化规律;进行了SHPB动...     

中低应变率下砂岩动力特性试验研究

为研究岩石在中低速冲击下的动力特性,利用MTS和落锤冲击试验系统进行了红砂岩准静态和动态单轴压缩试验,获得了10-2-101.7 s-1应变率范围砂岩全应力-应变曲线。结果表明,中低应变率加载条件下,砂岩经历典型压密、弹性变形、非稳定裂纹发展至脆性破裂后阶段。随着加载应变率的提高,砂岩峰值应力及其对应应变、残余应变均逐步增加,破坏模式则由X状共轭剪切破坏转变为劈裂破坏;动态强度增长遵循热活化和宏观黏性机制联合作用规律;中低应变率下岩石的吸收总能量和弹性应变能随变形演化规律基本一致,且弹性应变能和较耗散应变能的应变率效应更为显著。     

岩石劈裂拉伸试验的能量耗散分析

利用直径50 mm的霍普金森试验装置,对长径比为0.5的三种岩石进行动态平台巴西圆盘劈裂拉伸试验,分析了岩石试件在动态加载过程中能量的应变率效应、能量耗散特征和破坏形态。结果表明:反射能与入射能比值大于50%,透射能与入射能比值在10%以内,试件耗散能与入射能比值在10%~45%,因此,试件端部粉碎三角区的面积大小存在差异;在进行冲击试验过程中为提高岩石试件破碎的能量利用率,需尽量避开应变率200~300 s-1范围;岩石的抗拉强度、弹性模量、应力峰值的对数与能量耗散的对数具有显著线性关系。     

冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究

利用分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)进行了不同孔隙率人造岩石的冲击实验,分析了岩石冲击过程中能量耗散特性,探讨了孔隙率对岩石能量耗散的影响及岩石临界破坏时能量耗散情况。实验结果表明,冲击载荷作用下孔隙率对岩石能量耗散起着重要作用。在相同的冲击速度下,随着孔隙率的增加,岩石耗散的能量增加;岩石临界破坏所耗散的能量随着孔隙率的增加而减小。岩石能量耗散在一定程度上反映了岩石内部的损伤破坏情况。     

冲击载荷作用下砂岩破坏及能量耗变率效应的数值模拟研究

基于HJC动态本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA对砂岩SHPB试验进行了数值模拟研究,通过砂岩基本力学参量确定了HJC模型中各参数。数值模拟结果表明:不同应变率下,数值模拟所得到的砂岩破坏程度与破坏方式与实验情况基本一致,随着应变率的增加,砂岩破坏程度逐渐增加,破坏方式主要以拉破坏为主;不同应变率下,砂岩破坏都是从边缘向内部扩展,破坏初期在试样中心都出现完整的柱芯,但是高应变率下砂岩破坏速度更快;对砂岩破坏过程中的能量耗散特征进行了分析,随着应变率的增加,试样破坏过程中耗散能量呈线性增长。数值模拟结果与现有试验结果有较好的吻合,能够作为高应变率下岩石力学特性及能量耗散等研究的方式。     

不同应力路径下砂岩能耗变化规律试验研究

为研究不同应力路径下岩石的能耗变化规律,采用MTS815岩石力学试验系统开展了砂岩的单轴压缩、常规三轴和卸荷三轴试验。结果表明:耗散能曲线变化是岩石内部损伤和破裂产生的表现,在弹塑性变形阶段,常规三轴耗散的能量占岩石吸收总能量的比例最大,卸荷三轴次之,单轴压缩最小;岩石的储能极限与围压具有明显的线性关系,单轴压缩试验中岩石的储能极限最低,卸荷三轴次之,常规三轴试验岩石的储能极限最高;岩石峰前和峰后的能量耗散速率与围压也具有良好的线性关系,峰后应力跌落阶段能量耗散速率明显较峰前能量耗散速率大数倍至数十倍,说明岩石峰前损伤速率较小,而峰后却快速损伤破裂,耗散能曲线的突然变陡表明岩石破坏发生。     

玻璃/环氧圆柱管能量吸收细观机理

研究了玻璃纤维增强环氧圆柱管轴向撞击和准静态压缩下的能量吸收特性。总结了稳态压缩的三种宏观破坏模式,即层束弯曲、局部屈曲和横向剪切。从细观角度出发,详细研究了不同宏观破坏模式的复合材料圆柱管的能量耗散机理,并比较了吸能能力。随着铺设角度增大,能量吸收机理由基体控制向纤维与基体共同控制转化,因此能量吸收逐渐增大。本文还比较了撞击和准静态下能量吸收的特点。     

不同围压条件下千枚岩宏观破坏与微观破裂特征分析

通过选取陕西省汉中市阴湾沟滑坡的千枚岩进行不同围压条件下的岩石三轴压缩试验和电镜扫描试验,分别从宏观和微观角度研究该处千枚岩的变形破坏机制,并分析岩石宏观破坏与微观破裂之间的相关性.研究结果表明:在低围压条件下,千枚岩宏观破坏模式为拉张破坏和剪切破坏的复合型,当围压升高,千枚岩宏观破坏模式变成沿结构面滑动的剪切破坏;在...     

不同围压下混合岩轴向压缩过程能量及损伤分析

为探究混合岩在不同围压下破坏过程中的能量演化特征和损伤演化规律，利用伺服试验机对混合岩进行了轴向压缩试验。结果表明，混合岩不同破坏阶段的弹性应变能、耗散能的变化情况不同，屈服强度之前，能量基本以弹性应变能为主，耗散能几乎为0,屈服强度之后，弹性应变能减小后保持稳定，耗散能急剧增加。基于试样弹性应变能与总吸收能之比的定量指标将试破坏的过程分为3个阶段，依此为裂隙稳定扩展阶段、裂隙加速扩展阶段和裂隙贯通阶段。将混合岩的损伤演化过程分为4个阶段，分别为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段和残余损伤阶段。     

基于纤维解离水曲柳压缩解离特征与能量耗散机制研究

目的 以水曲柳为研究对象,研究高应变率压缩载荷作用下水曲柳试件的解离特征和能量耗散机制。方法 利用压缩加载试验分析应变率、加载方向对受载水曲柳的形态特征影响和动力学特性,并利用弹塑性基本原理分析其受压解离的能量耗散机制。结果 解离后径向加载试件主要呈火柴棍状,弦向加载试件主要呈片状,轴向加载试件主要呈不规则块状,试件的解离程度随应变率的增大而增大;当应变率在400~1 000 s⁻¹时,水曲柳试件的应力-应变曲线由弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段两部分组成;水曲柳试件的屈服强度随应变率的增大而增大,当应变率从400 s⁻¹增加到1 000 s⁻¹时,径向、弦向和轴向加载试件的屈服强度分别增加了0.45倍、1.34倍和0.71倍;木材原料沿径、弦向解离时主要依靠木材细胞的压缩变形来耗散能量,沿轴向解离时主要依靠木材细胞纵向结构的弯曲来耗散能量。结论 弦向最易解离,轴向最难解离;水曲柳是一种应变率敏感材料;木材原料径、弦向解离主要依靠压缩变形来耗散能量,轴向解离主要依靠弯曲变形来耗散能量,木材原料解离能够耗散能量的多少主要受加载方向、木材细胞的结构尺寸和力学性能的影响。     

Hybrid Energy Harvesters: Toward Sustainable Energy Harvesting

Recently, sustainable green energy harvesting systems have been receiving great attention for their potential use in self‐powered smart wireless sensor network (WSN) systems. In particular, though the developed WSN systems are able to advance public good, very high and long‐term budgets will be required in order to use them to supply electrical energy through temporary batteries or connecting power cables. This report summarizes recent significant progress in the development of hybrid nanogenerators for a sustainable energy harvesting system that use natural and artificial energies such as solar, wind, wave, heat, machine vibration, and automobile noise. It starts with a brief introduction of energy harvesting systems, and then summarizes the different hybrid energy harvesting systems: integration of mechanical and photovoltaic energy harvesters, integration of mechanical and thermal energy harvesters, integration of thermal and photovoltaic energy harvesters, and others. In terms of the reported hybrid nanogenerators, a systematic summary of their structures, working mechanisms, and output performances is provided. Specifically, electromagnetic induction, triboelectric, piezoelectric, photovoltaic, thermoelectric, and pyroelectric effects are reviewed on the basis of the individual and hybrid power performances of hybrid nanogenerators and their practical applications with various device designs. Finally, the perspectives on and challenges in developing high performance and sustainable hybrid nanogenerator systems are presented.     

掏槽爆破爆炸能量与损伤岩体破坏的能量匹配

对掏槽爆破的本质进行了探讨,指出掏槽爆破中岩石的开裂、破碎以及高温高压下的团结都是装药爆炸所释放的能量与岩石自身损伤状态匹配的结果,同时也给出了发生这些现象所必须满足的匹配条件。     

冷库能耗分析及节能措施探讨

通过对郑州市部分冷藏企业冷库的调研,分析了造成冷库能耗的各种因素,并对冷库采取的节能措施进行分析探讨,旨在帮助冷藏企业进一步降低生产成本、提高经济效益。     

东莞市星级酒店空调用能现状与节能分析

对东莞市5栋酒店建筑单位面积能耗、空调冷热源方式、空调能耗、热环境参数、人员舒适性进行了实测,并进行了能耗分析。结果表明:单位建筑面积建筑能耗平均值为2.273GJ/(m2.a)单位空调面积空调能耗平均值为1.181 GJ/(m2.a)。根据测试及计算结果指出了该市酒店建筑空调系统存在的问题,并对其节能进行了分析。     

Storage of Mechanical Energy Based on Carbon Nanotubes with High Energy Density and Power Density

Energy storage in a proper form is an important way to meet the fast increase in the demand for energy. Among the strategies for storing energy, storage of mechanical energy via suitable media is widely utilized by human beings. With a tensile strength over 100 GPa, and a Young's modulus over 1 TPa, carbon nanotubes (CNTs) are considered as one of the strongest materials ever found and exhibit overwhelming advantages for storing mechanical energy. For example, the tensile‐strain energy density of CNTs is as high as 1125 Wh kg^‐1. In addition, CNTs also exhibit great potential for fabricating flywheels to store kinetic energy with both high energy density (8571 Wh kg^‐1) and high power density (2 MW kg^‐1 to 2 GW kg^‐1). Here, an overview of some typical mechanical‐energy‐storage systems and materials is given. Then, theoretical and experimental studies on the mechanical properties of CNTs and CNT assemblies are introduced. Afterward, the strategies for utilizing CNTs to store mechanical energy are discussed. In addition, macroscale production of CNTs is summarized. Finally, future trends and prospects in the development of CNTs used as mechanical‐energy‐storage materials are presented.     

热回收水源热泵与太阳能在节能改造中的应用

介绍了热回收水源热泵结合太阳能制热水在节能改造中的应用,并分析了其节能效果,为今后节能改造提供了参考。     

太阳能采暖设计探讨

概括太阳能利用现状,结合项目实例,介绍了某佛学院主动式太阳能采暖结合被动式太阳房系统的设计,对太阳能采暖系统设计中存在的问题进行探讨。     

广州市综合楼建筑能耗调查与节能潜力分析

通过对广州市综合楼空调系统的能耗进行调研，分析了综合楼建筑的能耗构成与特点，并对广州市综合楼建筑的节能潜力进行了分析。