复合材料层板冲击破碎实验 与数值评估方法

纤维增强复合材料层板是电路板基板的重要组成部分, 预测其破碎过程是废旧电路板破碎机设计的重要依据.首先, 基于实验测得复合材料层板的冲击能量, 对比面内和面外两种冲击破碎方式.然后, 基于Hashin损伤理论建立复合材料层板冲击破碎预测模型, 预测的冲击消耗能量与冲击速度与实验结果吻合度高, 表明Hashin损伤理论可以应用于玻璃纤维复合材料层板冲击破碎问题.通过复合材料层板的面内和面外冲击损伤过程对比分析, 发现面内冲击破碎可以避免层间开裂造成的额外能耗, 所以沿平面方向的冲击破碎效果要好于沿厚度方向的破碎效果.当前冲击损伤预测模型可进一步应用于预测电路板基板的破碎过程, 也可用于指导电路板破碎机传动系统设计.      

岩石破碎方法的研究现状及展望

综述了机械破岩(冲击破岩、切削破岩和冲击-切削破岩)和非机械破岩(水力破岩、热-机碎岩、贯通锥形断裂破岩、激光破岩、微波破岩、等离子破岩和电子束破岩)两种岩石破碎方法的研究现状,分析了各自的优缺点,对我国岩石破碎研究的发展趋势进行了展望。     

基于FLAC3D数值模拟的破碎岩体巷道支护方法研究

破碎岩体的巷道支护一直是困扰我国矿山生产建设的重大问题,破碎巷道支护巨大的返修量不仅使整个矿山生产陷入困境,而且造成每年数额巨大的经济损失,因此,巷道支护问题的研究就显得非常重要.本文结合杨山庄矿区扩大生产规模的要求,以破碎岩体这一不良工程岩体为研究对象,提出了适合破碎巷道的支护方法,并运用有限差分岩土工程分析软件FL...     

冲击载荷下TC18钛合金力学性能模拟研究

TC18钛合金在退火状态下的屈服强度非常高,进行动态力学性能测试存在一定困难,可优先考虑采用数值模拟方法对其动态力学性能进行研究,而数值模拟结果的精确性主要取决于合金本构方程的精确性。为了减少数值模拟与实验结果之间的差异,在Johnson-Cook模型的基础上做了调整,利用ABAQUS软件的子程序接口自定义了材料本构子程序UMAT,以代码的形式来扩展ABAQUS程序的功能。通过与ABAQUS/Standard软件分析结果以及实验结果的对比,验证了自定义材料本构子程序UMAT计算结果的精确性与可靠性。该研究可为TC18钛合金的结构设计提供参考。     

露天爆破中炸药单耗对岩石破碎块度的数值模拟研究

露天爆破中岩石破碎块度是钻爆、铲装、运输及后续工艺等综合成本的主要衡量标准,炸药单耗是其主要影响因素,而炸药单耗对破碎块度的研究一般采用爆破模型试验,但其存在成本高、试验结果误差大等缺点.为了优化炸药单耗来降低爆堆的大块率、平均块度,并预测实际工程块度,在爆炸破岩理论基础上,运用基础力学测试设备对模型材料进行了单轴抗压、弹性模量、断裂韧度等测试,标定RHT本构模型参数,通过LS-DYNA数值仿真软件和粒子流算法(SPH)构建了三维露天台阶爆破数值仿真模型,首次对爆破破岩数值模拟结果实现块度精准统计,并对爆破破岩块度随炸药单耗的变化规律开展了系统研究.研究结果表明：炸药单耗在0.23～0.79 kg·m^-3范围内,岩块最大尺寸均小于240 mm,其变化区域分为240、220、140 mm三个最大块度相近区和240～220 mm、220～140 mm两个明显下降区;随单耗增加,均匀性指数n呈波浪式减小,分形维数D与n的变化趋势相反,平均块度尺寸呈现先快速下降后缓慢变化的趋势;炸药单耗的块度分布拟合曲线采用G–G–S函数拟合,相关系数均在0.91～0.97间,其变化规律...     

静载荷与循环冲击组合作用下岩石损伤本构模型研究

建立合理的损伤本构模型,对研究岩石在静载荷与循环冲击组合作用下的动态力学性能具有重要的意义. 首先,基于静载荷与循环冲击组合作用下岩石的损伤累积演化模型,结合岩石弹性模量与累积损伤变量的关系,将循环冲击次数引入岩石损伤本构关系中. 接着,假设岩石微元体强度服从Weibull分布,将统计损伤模型和黏弹性模型相结合,并根据Drucker-Prager破坏准则,建立有轴压有围压时循环冲击作用下岩石的动态损伤本构模型.进而,利用岩石动静组合加载试验数据验证损伤本构模型的正确性和可行性. 最后,研究模型中参数对循环冲击过程中应力-应变曲线的影响规律.结果表明,建立的岩石损伤本构模型较好地与试验数据吻合,能较好地反映具有静载荷的岩石在循环冲击过程中的本构关系.岩石的弹性模量、黏性系数等参数对循环冲击时岩石的应力-应变曲线影响较大;而岩石的摩擦角和泊松比等对具有三维静载岩石的冲击疲劳应力-应变曲线影响较小. 循环冲击过程中,岩石的非均匀度逐渐增加. 研究结果有益于完善静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态疲劳力学理论体系.      

金属冲击加热炉内流动及传热的数值模拟

采用紊流动量方程、Ｋ－ε双方程紊流模型及能量方程相结合的方法对金属冲击加热炉内速度场及温度场进行了数值模拟，其中能量方程的源项辐射传热采用离散辐射强度法计算。用此模型探讨了炉内温度分布特征、对流传热系数的大小及分布。该模型为以对流传热为主的金属冲击加热炉内的综合传热过程提供了一种理论研究途径。     

岩石破碎块度预测模型的试验研究

根据能量守恒原理,分析分形维数一定的情况下,通过建立的岩石块度尺寸变化关系,对单轴压缩下的岩石碎块尺度进行预测。结果表明:建立的方法能很好地预测岩石碎块尺度变化,并且发现碎块尺寸随损伤值呈现反比关系。损伤值越小碎块尺寸就越大,损伤值越大碎块尺寸就越小;在碎块尺寸与损伤变化的曲线中,更能体现存在的反比关系,也间接地表现出岩石块度形成是从大块逐渐分割成小块的过程。压缩下的主要破碎形态是从块状到粉末的破碎,分形维数也恰当地反映出了岩石的脆性特征。     

岩石Kaiser效应数值模拟确定岩石均质度及在某钨矿的应用

阐述了岩石Kaiser效应的产生机制及国内外的发展和研究现状,分析了该领域目前研究存在的难题;结合岩石试样的特性,对试样均质度参数进行试选,通过岩石Kaiser效应的数值模拟的方式方法,对岩石声发射应力与声发射能量时间序列分布关系图进行了分析,得到了与现场采用钻孔应力解除法较为一致的结果。     

非均质岩石单轴压缩下损伤演化规律数值模拟研究

岩石在单轴压缩直至破坏的过程较快,无法通过肉眼观察裂纹扩展形态,为定量分析花岗岩在单轴压缩下损伤演化规律,利用数值模拟软件模拟非均质花岗岩单轴加载过程,通过模拟模型在不同时步下破坏单元数量,基于有效承载面积的损伤变量理论,计算岩石的损伤变量,进而对非均质花岗岩损伤规律研究。研究结果表明：（1）花岗岩在数值模拟单轴压缩下,会产生共轭破坏（“X”型破裂）,其裂纹最初产生的裂纹是由右上到左下的斜向裂纹,其次产生由左上到右下的斜向裂纹,最终形成“X”型共轭破裂;（2）在压缩与弹性阶段数值模拟损伤变量增加较少,在裂纹发展阶段数值模拟损伤变量开始以平均增幅为0.003 5缓慢增加,在峰后破坏阶段数值模拟损伤变量以平均增幅为0.035激增,与岩石时间与应力的曲线变化有很好的一致性。研究结果可对后续非均质岩石表面与内部裂纹发展相关性提供新的研究途径,进而为岩石破坏预警监测提供新的研究途径。     

冲击荷载下岩石裂纹扩展研究进展

为了给深部资源开采和大型地下空间工程中围岩体的变形机理及稳定性控制提供理论基础,通过查阅大量关于表征岩石裂纹扩展的裂纹扩展模型、应力强度因子和断裂韧性的国内外文献,总结了前人的研究成果。依据现有研究,提出了动荷载作用下岩石裂纹扩展的几点建议：（1）综合考虑弹性力学、断裂力学和损伤力学建立岩石材料从微观断裂到宏观破坏这一演变过程的理论模型,使理论模型更加适应岩石材料的非线性特征;（2）采用分形、自组织和混沌等非线性理论表征动荷载作用下岩石内部以及表面裂纹的扩展演化特征;（3）采用颗粒离散元和有限差分模拟岩石材料裂纹扩展演化特征。     

岩体边坡渐进破坏的物理模拟和数值模拟研究

为了揭示岩体边坡渐进破坏的机理,在对边坡渐进破坏进行物理模拟的同时,应用ＦＬＡＣ软件对边坡渐进破坏过程进行了数值模拟。研究表明,只有将物理模拟和ＦＬＡＣ数值模拟相结合,才能既从表象上又从本质上揭示出边坡渐进破坏的机理。     

深部岩体水耦合爆破裂纹扩展数值模拟研究

为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理,选择试验验证的RHT本构,采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析.模拟结果表明:水耦合的方法延长了爆炸作用时间,提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV(质点振动速度峰值),增强了爆破致裂岩体的效果;原位应力在深部岩体水耦合爆破中起...     

节理发育岩体巷道掘进爆破数值模拟与应用研究

节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论分析中节理面对爆炸应力波传播的影响。结果表明：节理面破坏了岩体的整体性,其背爆侧岩石破碎较弱,而迎爆侧由于节理的反射作用岩体破碎加剧。提出了掏槽孔中心直眼采用孔内间隔延期装药结构和?35 mm的炸药以增加掏槽爆破能量,合理布置炮孔、减少节理面附近炮孔装药量,并辅以增加炮孔深度、提高堵塞长度和质量等措施,延长了爆炸能量作用时间,提高了爆破效率。现场应用取得了良好的效果。     

反击式破碎机冲击时间的仿真研究

运用瞬态动力学软件MSC．Bytan对反击式破碎机中板锤冲击碰撞岩石的过程进行有限元仿真，研究板锤磨损前后不同形状和粒度岩石的冲击时间，对反击式破碎机的设计优化具有一定的理论指导意义。     

软岩巷道支护参数的数值模拟研究

对于巷道开挖后出现的失稳情况,采用数值模拟对巷道顶板、两帮及底板的稳定性进行研究,结合研究成果制定经济合理的治理措施。本文引进大型三维非线性有限单元法程序3D—σ,对巷道开挖后顶板、两帮、底板的稳定性及采取措施进行加固后巷道的稳定性进行分析和模拟,对矿山实际生产有一定指导作用。     

破碎带下采矿引起地表沉陷的离散元数值模拟

探讨了破碎带下矿体开采引起地表沉陷的地质现象和产生机理, 并介绍了离散元法的原理和常用离散元软件UDEC的特点及其控制参数的选择方法, 利用该软件结合某铜矿山的具体工程地质情况, 对破碎带下采矿产生地表沉陷的地质力学现象进行了数值模拟, 验证了该机理的正确性。