小庄煤矿地应力场分布规律实测与模拟研究

地应力场主要由自重应力场和构造应力场组成,是影响井下采掘工程活动最重要和最根本的因素,掌握矿井的地应力场分布规律,对整体提高矿井的经济效益和社会效益具有重要的意义。本文在小庄煤矿区域采用套空应力解除法进行地应力场测量,并采用三维应力场反演验证测量结果,从而得出了小庄煤矿的应力分布规律,为矿井动力现象的预测预防奠定了基础。     

浅埋煤层长壁工作面围岩动态结构及应力特征分析

地下煤层开采后的覆岩结构是覆岩破断和运移的结果,实质是煤层开采后围岩应力重新分布的表现。以浅埋深长壁工作面围岩应力结构为研究对象,利用数值模拟和理论分析方法,从煤层开采后围岩应力场分布规律入手,研究了围岩应力结构的形成与失稳过程,分析了覆岩受力情况。结果表明:浅埋工作面开采后的采场围岩中形成类椭球体的高应力区域,该应力承载结构随着工作面开采在沿工作面倾向、走向及垂直高度上不断发展变化,直至基岩层全部断裂后失稳破坏;初次失稳破坏后,该空间应力承载结构的后方支撑点会迁移至采空区压实矸石上,继续对工作面回采空间提供围岩应力的承载,其形成与失稳是受工作面回采影响的动态演化过程。基于此建立该空间应力结构沿工作面走向的承压拱力学模型,推导出其在覆岩中的形态参数方程和极限状态下的高度及跨距。根据极限承压拱迹线为各岩层弯矩为零的连接线,得到了承压拱迹线上任一位置处的力学状态。结合浅埋深煤层开采后基本顶及其基岩层周期性断裂特征的实践,认为承压拱结构的发展变化规律符合"悬臂梁-铰接岩梁"结构失稳特点,所得结论为浅埋深工作面顶板结构形式及其稳定性研究提供参考。     

熔融物作用下压力容器下封头热应力分析方法研究

堆芯熔融物滞留(IVR)策略是核电厂针对严重事故的一项重要缓解措施。采用有限元方法对IVR策略期间反应堆压力容器(RPV)下封头在熔融物作用下的力学行为进行研究,通过对熔融物传递给压力容器壁面的热载荷和力学载荷进行研究,计算得到下封头的温度场和应力场分布,幵对热膨胀和内压等对结构力学响应的影响进行了研究,对材料的弹性和弹塑性行为进行了比较。结果表明,热膨胀产生的应力和变形远大于容器自重、熔池压力和冷却水压力产生的结果;内压大于1 MPa时其对结构的力学响应有显著影响;熔融物作用下压力容器下封头将产生不可忽视的塑性变形,采用弹塑性方法进行分析更为合理。     

低温手术过程组织瞬态热应力有限元分析

通过有限元分析,给出使用同时具有冷冻和加热能力的两种新型冷刀进行低温手术过程中组织瞬态应力场,考察“低温手术-热疗结合型冷刀”与“Endocare型氩氦冷刀”两种新型冷刀的共性和差别,从热应力角度揭示冷刀的杀伤半径。充分考虑组织物性和内热源的非线性,使用基于有限容积法的大型商业有限元软件Ansys双向耦合求解经典生物传热方程与应力方程。结果表明：（1）组织内水的相变导致的体积膨胀是热应力引发的主要因素,而温度梯度则是产生热应力的次要因素;（2）两种冷刀在低温手术过程中均会导致相变区域内出现应力集中;（3）低温手术-热疗结合型冷刀由于可提供更大的冻结区域,使其经历高应力,从而具有更大杀伤半径;（4）低温手术过程中,组织会发生明显的热应变。     

强夯作用下土体动力特性的数值分析

讨论了强夯下土体有限元方程的建立及其数值解法,结合实际工程给出了相应的应力场、位移场和密度场并进行分析,发现计算结果与实测结果吻合较好。     

含纳米纤维共晶基陶瓷复合材料的局部应力场

通过考虑纳米纤维与共晶界面的相互作用,利用四相模型推导出共晶基陶瓷复合材料中三相胞元内的应力分布规律;根据体积平均应变,得到共晶基陶瓷复合材料的有效柔度增量;由复合材料远场应力边界条件获得棒状共晶体内基体、界面和纳米纤维内的局部应力场.结果表明:棒状共晶体内的局部应力场与共晶体内各组分的刚度和体积含量以及夹杂和界面相的形状有关.由于共晶界面的强约束效应,基体分担的应力数值明显减小,所以共晶界面使共晶基陶瓷复合材料得到了强化.     

双向应力场对HDPE1158管材力学性能的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了高密度聚乙烯管材;研究了剪切拉伸双向复合应力场对管材力学性能的影响,并对管材的微观结构进行了观察分析.结果表明:剪切拉伸双向复合应力场能同时改善管材轴向和周向的力学性能,其轴向拉伸强度最大提高36.6%,轴向拉伸模量最大提高47.4%;周向拉伸强度最大提高54.6%,周向拉伸模量最大提高140.7%;且周向性能的增强效果更明显.扫描电子显微镜照片显示,自增强管材内部由高度取向的微纤结构及二次取向结晶且串品互锁结构组成.     

超临界机组参与一次调频对汽轮机寿命影响的研究

本研究针对超临界大功率机组参与电网一次调频对汽轮机寿命损耗的影响进行了研究,建立了不同运行工况下的汽轮机转子疲劳寿命的有限元模型,对超临界机组参与电网一次调频时转子的暂态温度场和弹塑性应力场进行了计算分析,确定了不同变负荷速率和温升速率下、定压与滑压运行工况时汽轮机寿命的损耗。结果表明:负荷变化范围为10%时,危险位置轴表面的最大应力为82.18 MPa,应力变化值为69.18 MPa,轴心处的最大应力小于20 MPa,应力变化值小于17 MPa,应力水平很低,热应力也很小。一次调频对高中压缸各级温度变化以及热应力影响很小,对机组寿命的影响可以忽略,机组可以安全的参与电网的一次调频。