钢筋网壳喷层结构内力的简化计算

介绍了软岩巷道新型支护形式——钢筋网壳锚喷支护结构的特点。根据短柱壳的力学原理,对这种新型支护结构的内力和变形提出了一种简化计算方法,并导出了计算公式。阐述了钢筋网壳锚喷支护结构的内力及变形特点,探讨了它的危险截面位置和截面强度设计的控制因素,为这种新型支护结构的优化设计提供了一定的理论基础。     

应力旋转条件下水力压裂裂纹扩展规律研究

为探究地应力旋转对水力压裂钻孔裂纹扩展的影响,理论分析了不同应力轨迹下起裂角度的变化规律,采用相似模拟实验对不同应力角度下的起裂应力进行了分析,并运用数值模拟方法探究了应力旋转条件下的裂纹扩展规律。结果表明：随着应力轨迹的旋转,起裂角逐渐向煤层的走向方位偏转。水力钻孔与水平主应力的角度越大时,起裂压力会明显增加,同时裂纹扩展呈现“平台”特征,不利于水力裂纹的快速扩展。当应力无旋转时,水力裂纹沿最小主应力方向扩展。应力发生旋转,当应力差较小时,裂纹在尖端会发生破裂;当应力差较大时,初始水力裂纹的扩展被抑制,新衍生的水力裂纹会沿最小主应力方向扩展。     

多层多跨带斜柱刚架计算的统一迭代法

多层刚架计算方法有直接法与迭代法.实际工作中以选代法为最普遍,其一是对角变弯矩M＇_(iK)与位变弯矩M"_(iK)进行选代,如卡尼法,即按照公式M"_(iK)=μ_(iK)[Mi+∑(M＇_(Ki)+M"_(iK))]及M"_(iK)=V_(iK)[M_(pr)+∑r(M＇_(iK)+M＇_(Ki))]进行迭代;另一种是对节点的转角θ_(iK)与节点相对位变(?)_(iK)进行选代,将倾角变位公式M＇_(iK)=2EK_(iK)θ_(iK),M＇_(Ki)=2EK_(iK)θ_(Ki)及M"_(iK)=6EK_(iK)(?)_(iK)/l_(iK)代入卡尼选代公式中,得θ_(iK)=-∑_i(aθ_(Ki)+b(?)_(iK)+C(?)_i)及(?)_(iK)=d·M~-(pr)+∑r(eθ_(iK)+fθ_(Ki)),进行选代,即所谓的形变选代法.上述这两种迭代法略加推广,也可用来求解带斜柱的刚架内力计算,但是在计算中每次要送代两种未知量即M＇_(ik)与M"_(iK)或θ_(iK)与(?)_(iK),迭代次数既多,     

桩基静载荷试验应变测量及应用

在桩基静载荷试验中引入应变测量进行桩的侧摩阻力qs及桩端阻力qp的划分,应用材料力学的复合截面理论分析在桩顶荷载作用下,桩身的应力状态,根据测得的复合截面应变ε推算出截面应力,根据静力平衡原理计算各测段的qs值,这样就得到了桩的侧摩阻力qs沿桩身分布情况。结合工程实际,测试桩基中某一截面以下桩的承载力,最后分析了应变测量误差。     

煤层预裂爆破准静态应力场特性分析

为了分析预裂爆破后煤体内准静态应力场的分布规律,基于弹性力学叠加理论、圆孔应力集中和厚壁筒原理,对爆腔周围煤体的径向应力、切向应力和剪应力分布特性进行分析。结果表明:在爆腔壁上,径向应力和剪应力为定值,切向应力与位置有关,裂隙扩展首先沿水平方向开始;在煤体内,切向应力在方位角θ=0方向上始终为拉应力,在距爆腔中心的距离r=槡10a(a为爆腔半径)存在最小值;在θ=π/4和θ=π/2方向上,切向应力变化趋势相同,均由压应力逐渐变为拉应力;剪应力只发生在θ=π/4方向上,在爆腔孔壁处,其值为0;在r=槡3a处,剪应力达到最大值-4σ2/3(σ2为围岩水平应力),随后逐步趋于减小;在无穷远处,剪应力变为围岩的水平应力。预裂爆破后煤体内的应力分布特性,可为优化煤层瓦斯抽放设计提供理论参考依据。     

瑞典HSCE—1.75×6型多绳摩擦提升机主导轮轮壳应力的计算与分析

一、前言本文应用了多绳摩擦提升机主导轮轮壳强度理论及实验研究的科学成果,在这个基础上,分别编制了主导轮两端载荷以最大静拉力分布和载荷呈对数螺旋曲线分布的两个六根钢丝绳摩擦提升机轮壳壳内的位移、内力和应力以ALGOL—60专用电算程序,并在TQ—16型电子计算机上算出了数值结果。     

深井嵌套式变截面巷道交岔点稳定性控制研究

深部矿井中,保持具有长服务年限的开拓巷道围岩稳定性十分重要,而井底车场中常存在两交岔点近距离连接使用的情形,在深部软岩环境下易出现大变形、支护失效等问题。以某煤矿嵌套式变截面巷道交岔点组围岩控制为工程背景,通过现场调研、地质勘查明晰了其具有3.9 m近距离嵌套式连接结构、变截面和大断面的属性及大范围穿层的特性,分析了在深部流变围岩下原支护方案失效的原因。为此进行精细化数值建模分析,得到主巷在三角岩柱侧的应力沿轴向存在“降低—叠加—恢复”的应力分区,两巷交叉角度越小,区域在轴向的距离越长,支承压力峰值及范围越大;变截面段随着截面的逐渐增大,围岩应力集中范围在横向与竖向均增大;塑性区在连接段发生多重叠加,宽度增加两倍以上,同时存在明显的穿层不连续状况,其范围在变截面巷道段及连接段急剧扩大。由此提出以中空注浆锚索为主的分段锚注强化控制方案,并经现场窥视与监测,加强支护有效保障了深井交岔点组围岩的稳定。     

水平不均匀地压作用下立井井筒内力计算

对于立井井筒,其受到的水平不均匀压力,按公式p(θ)=p2(1-β2cos 2θ)拟合效果比p(θ)=p1·(1+β1sinθ)更好。为比较二者对井筒内力计算结果的影响,为井筒截面设计提供依据,将立井井筒简化成环形线弹性杆件,应用卡氏第二定理,并结合平衡方程分别解出了2种表达式作用下井筒圆环的弯矩、轴力和剪力的表达式。结合工程实例,采用有限元数值分析的方法,比较了2种表达式形式对弯矩、轴力和剪力计算结果的影响。结果表明:根据2种表达式计算出的内力,其结果有一定的差别。在相同地压作用下,弯矩最大相对差值约为9.57%,轴力最大相对差值较为接近,不大于2.23%,剪力最大相对差值约为14.36%。由于按照公式p(θ)=p2(1-β2cos 2θ)的压力拟合效果更好,因此推荐采用基于该式推导的轴力和弯矩表达式作为井筒截面设计的计算公式。     

不均匀侧压力下预制钢筋混凝土井壁的结构设计与分析

在均匀侧压力作用下井壁截面内任意点都处于三向或多向受压状态,不会出现拉应力,而在不均匀侧压力下,井壁则会产生拉应力,以某矿风井累深121m井壁在不均匀侧压力作用的结构设计为例,介绍井壁的内力计算与分析。有限元分析结果表明:在井壁模型的0°边界外缘和90°边界内缘的混凝土环向应力最小,0°边界内缘和90°边界外缘的混凝土环向应力最大,需通过提高混凝土强度或者增加井壁厚度来满足工程施工和力学要求。     

接头刚度和地层抗力影响的弧形大板块井壁内力分析

论文从深冻结井筒外层井壁采用弧形大板块井壁结构的工况出发,考虑了井壁各段接头刚度kθ以及冻土壁被动抗力Pr对井壁结构内力的影响,讨论了两种因素影响下井壁内力的变化规律。分析结果表明：较柔性的接头和合理的冻土壁被动抗力Pr对降低井壁中弯矩的最大值、使各截面间的弯矩趋于均匀是有效的。因此,在此类井壁设计中考虑这两方面的影响可使井壁结构设计更经济合理。     

矿用窄轨机车车轴强度的计算分析

为了保证某矿用窄轨机车的行车安全,对其车轴强度进行了分析。参照标准EN13104中的材料力学计算方法,选取该窄轨车轴的12个截面,计算出各车轴截面的应力、抗弯模量、弯矩以及安全系数。然后,根据力矩计算式用MATLAB程序绘制了车轴轴身力矩图,并用有限元分析方法进行了对比验证。结果表明,车轴危险截面位于轮座与轴身的凹槽过渡处,且最大截面应力小于许用应力,满足车轴强度设计要求。     

深部冻结井壁早期温度应力计算方法研究

为了研究不同时间节点深部冻结井壁早期温度应力变化规律,基于热传导原理与热弹性力学理论,推导了考虑冻结井壁温度演化过程与混凝土弹性模量变化的冻结井筒内壁早期温度应力解析解。以红庆河煤矿一号风井1.7 m厚壁座为例,分析了冻结井筒内壁早期温度应力的分布规律,确定了造成早期温度应力导致井壁裂缝高风险区的主要原因。研究表明:(1)早期径向应力σ_r整体表现为压应力,σ_r最大可达-2.2 MPa,且总体沿冻结壁向井壁内缘方向逐渐减小;在井壁任一位置处,σ_r随着龄期的发展呈现先减小后增大的规律;(2)早期环向应力σ_θ整体表现为压应力,σ_θ最大可达-8.98 MPa,趋向冻结壁时,σ_θ先迅速减小;趋向内壁缘时,σ_θ先增大后减小;(3)早期竖向应力σ_z表现为压应力,σ_z最大可达-19.64 MPa,且整体随着龄期发展呈现先快速增大而后缓慢减小的规律;(4)建议未来进行冻结井壁温度应力理论计算时,应根据工程类比...     

大倾角煤层长壁开采空间应力拱壳形态研究

大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中顶板空间应力场的演化规律、顶板破断垮落后所形成的围岩结构等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致维持顶板稳定性的难道加大。基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟实验和数值仿真结果,分析了在大倾角煤层开采中围岩结构的基本特征和应力拱壳的基本特性,认为非对称空间应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,上覆岩层在自我组织能力作用下所形成的主应力迹线的空间展布形态,空间应力拱壳沿走向对称,沿倾向非对称,且当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳中间区域沿倾向的形态基本保持不变。据此,在考虑冒落矸石非均匀充填效应的基础上,建立了沿倾向和沿走向的三铰拱力学模型,推导给出了沿倾向非对称拱和沿走向对称拱的轴线方程,并通过算例对研究结果进行验证。结果表明,文中给出的轴线方程能较好的描述采场空间应力拱壳的基本形态;当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳沿走向两端对称区域的形态基本保持不变;沿走向对称应力拱的拱高和跨长在倾斜方向上呈先增大后减小的趋势;最大垮落高度在倾向方向的中上部区域,该区域走向应力拱的跨长和拱高也最大。     

缠绕式提升机筒壳对动载荷的响应

目前在提升机设计、计算中,传统的算法是将作用在筒壳上的载荷考虑为轴对称的静载荷,但实际作用在壳上的载荷是既沿周向又沿轴向运动的非对称载荷。这样,由传统算法得到的筒壳中的应力与筒壳中的实际应力状态有差异,但这并未得到应有的注意。本文采用福留盖壳体理论,分析了筒壳对实际载荷工况的动力响应,借助计算机进行了具体计算,并用实验进行了验证。理论和实验都表明,筒壳的真实应力与按传统算法得到的应力有一定差异。实际的应力值明显较大,且筒壳的最大应力发生在缠绕过程中,而不是缠绕终了。     

缠绕式提升机卷筒计算的补充与卷筒的CAD

提出了沿周边简支筒壳的计算方法、支环的计算方法和圆板支轮的计算方法作为对当前卷筒计算方法的补充,进而对现有三类卷筒的计算方法进行综合,编制出可以对以上三类卷筒的筒壳与支轮进行设计的计算机程序。程序中根据满应力原则对筒壳与支轮进行了优化,可使卷筒在可靠的基础上做到重量最轻,为设计人员在使用程序过程中对卷筒结构的选择有所帮助。本文还对现有三类卷筒结构的优缺点作了初步分析。     

大倾角煤层长壁开采围岩宏观应力拱壳分析

基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟、数值模拟结果,分析了围岩宏观应力拱壳的力学特征,认为应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,围岩在自组织作用下形成的起主要承载作用的高应力形态,是在某一强度准则下强度包络线的空间展布形态,具有几何形态非对称性和应力分布非均匀性。据此,建立了应力拱壳分析模型和坐标系统,推导出宏观应力拱壳的形态方程,给出应力拱壳的稳定性判别准则,其失稳关键部位失稳主要有壳顶拉伸破坏失稳、壳肩压剪破坏失稳、壳基复合失稳3种形式,根据应力拱壳关键部位失稳过程可将应力拱壳的失稳分为“壳基-壳顶(壳肩)”失稳模式和“壳顶(壳肩)-壳基”失稳模式。     

带式输送机滚筒筒壳受力状态的有限元分析

带式输送机滚筒的有限元分析可用于不同设计方案的比较,从而找出更合理的设计方案,提高带式输送机系统经济性。从输送带结构及筒壳受力特点的角度分析了由输送带张力施加在筒壳表面的轴向及周向载荷分布,通过对输送带和滚筒的结构关系,给出了符合实际的筒壳表面轴向载荷分布;对所建立的滚筒有限元模型的计算结果与Lange试验结果比较,验证了模型的正确性;分析了在相同输送带张力和滚筒结构下围包角对筒壳最大应力的影响。结果表明:当围包角在40°~120°区间时,筒壳最大应力明显高于围包角大于180°的应力。针对端盘的设计问题,分析了筒壳轴向及径向截面的应力特点,验证了靠近辐板位置处存在最小应力区,且应力循环次数为2次,可作为最佳焊缝区域。     

大型电除尘器钢结构支架承载性能的非线性有限元分析

根据某大型电厂300 MW机组除尘器本体及钢结构支架的特点,利用ANSYS建立有限元模型,对结构进行了静力、特征值屈曲和非线性屈曲分析。计算了在设计荷载作用下结构的变形、内力和截面应力以及结构的前四阶屈曲模态及相应的特征值屈曲荷载,给出了完善结构和有缺陷结构的荷载位移曲线及极限承载力。结果表明,应用ANSYS软件所建立的模型和采用的计算方法合理,计算结果具有较高的精度,结构的稳定承载能力和应力重分配能力较强,是一种可靠和稳定的结构承载体系。     

粉煤灰钢结构筒仓设计计算

根据粉煤灰的物理特征参数,参照相关规范和计算手册,对某粉煤灰钢结构筒仓进行内力计算,并进行应力分析.     

桥墩长细比变化对连续刚构桥地震响应的影响

以某连续刚构桥为工程背景,运用了大型专业有限元结构分析软件Midas Civil建立动力分析模型,研究了桥墩部分长细比变化对大跨度连续刚构桥地震时程响应的影响,研究表明墩顶的内力变化明显比墩底的内力变化小;当桥墩截面尺寸减小,墩顶位移增大,墩顶、墩底弯矩和剪力都减小;在横桥向地震激励下,截面变化对墩顶内力影响不大,而对墩底内力影响显著;在顺桥向地震激励下,截面变化对墩顶墩底内力影响都很大。