含裂隙围岩瓦斯突出判别方法

为了建立考虑爆破作用的隧道瓦斯突出判别方法，首先将隧道瓦斯突出分为了空腔型瓦斯突出和裂缝型瓦斯突出两种物理模型。考虑隧道施工爆破荷载的作用，分别基于结构力学和断裂力学构建了两种瓦斯突出物理模型的力学模型，并建立了两种力学模型瓦斯突出的判别方法和裂缝型瓦斯突出模型中裂缝失稳稳定系数和临界瓦斯压力的计算方法。然后揭示了不同裂缝长度、爆破距离、炸药量、入射角和瓦斯压力条件下的瓦斯突出规律，并通过分析发现裂缝的稳定系数随着爆破距离的增加而增大，随着炸药量、裂缝长度、入射角和瓦斯压力的增大而迅速减小。最后基于双变量改变下裂缝稳定系数的变化云图可知炸药量、裂缝长度和瓦斯压力对裂缝稳定系数的影响都较大，其中瓦斯压力对裂缝稳定系数的影响最为显著。研究成果可为确保含煤系地层山岭隧道开挖时的地质安全提供依据。     

混凝土工程设计中断裂力学的利用研究

关于混凝土断裂力学的研究,可以追溯到1959年Neville和1961年Kaplan C的断裂韧度试验研究。通过这些研究,断裂力学在混凝土当中的应用,引起了学术界的重视。在此基础上,关于混凝土断裂力学的研究工作逐渐丰富起来,从单纯的金属材料应用方法,到混凝土砂石和水泥等材料化学反应的研究,逐渐形成了非金属的断裂力学理论。     

采煤机截割部电机扭矩轴断裂可靠性分析

扭矩轴是联接电机和传动系统的关键零件,采煤机受载过大时,扭矩轴在卸荷槽处折断以保护采煤机截割部。结合采煤机工况,利用ADAMS和ANSYS对扭矩轴进行分析,得到了扭矩轴最大剪切应力值、时刻和位置。基于刚柔耦合仿真结果,分析得到了扭矩轴Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子。基于可靠性理论,构建以应力强度因子-材料断裂韧度干涉公式,得到扭矩轴的断裂可靠度和断裂疲劳寿命可靠度。     

轴对称金属模具电磁热裂纹止裂温度场的分析

选择带有半埋藏环形裂纹的金属凹模为研究对象,通过金属凹模内外环面均匀通入强脉冲电流,应用电磁热效应实现了金属凹模中环形裂纹的止裂。采用复变函数的方法求解了脉冲电流放电瞬间裂纹尖端附近的温度场。由于脉冲电流放电瞬间,裂尖处电流绕流的热集中效应,在金属凹模内部,环形裂纹尖端金属的温升超过熔点,金属熔化,在金属凹模内部沿着环形裂纹尖端形成堆焊,致使环形裂纹尖端的曲率半径瞬间增大,阻止了干线裂纹源的开裂趋势。     

纤粒复合型油井水泥石增韧剂的性能及机理研究

针对国内油田油气井因后续施工(射孔、压裂、酸化等)造成水泥环脆裂的问题,根据断裂力学原理和复合材料理论设计配方,选用GX(1.0%的特种无机富硅纤维 2.5%的有机弹性颗粒)作为油井水泥石增韧材料;并对掺有GX的油井水泥浆的工程性能、物理性能、与其他外加剂的配伍性以及水泥石的微观结构进行考察,结合性能评价试验,分析了GX在水泥石中的增韧作用机理。结果表明,GX可以显著提高油井水泥石的韧性和弹性,并且与其他外加剂配伍性良好。     

基于断裂力学的钢丝缠绕胶管疲劳寿命分析

建立钢丝缠绕胶管的三维有限元模型,基于橡胶材料疲劳裂纹扩展理论,选取钢丝缠绕角度、钢丝层间距、钢丝层数、钢丝直径4个结构参数,采用正交试验法,以橡胶材料疲劳寿命为依据,分析在交变负荷下胶管的疲劳寿命和最大轴向位移。结果表明:钢丝层间距对胶管疲劳寿命的影响最大,其次是钢丝缠绕角度,再次是钢丝层数,最小是钢丝直径;钢丝层数对胶管最大轴向位移的影响最大,其次是钢丝缠绕角度,再次是钢丝层间距,最小是钢丝直径。     

在役含缺陷冷凝器的定量风险分析

采用基于风险的检验分析与概率断裂力学相结合的方法,分析了在役含缺陷冷凝器的失效可能性和失效后果,利用API581的风险矩阵确定了冷凝器的使用风险。分析结果表明,该冷凝器的使用风险为“中等”,可以继续使用。     

炭黑补强NR硫化胶疲劳破坏特性的研究

用断裂力学方法研究炭黑N110，N220和N330补强NR硫化胶的疲劳破坏特性。结果表明，随着疲劳时问的延长，3种炭黑补强硫化胶的拉断形变能密度均减小，且炭黑粒径越小，硫化胶的拉断形变能密度降幅越大；炭黑粒径越小的硫化胶内部潜在缺陷越小，但抗裂纹扩展性能越差，疲劳寿命越短；3种炭黑补强硫化胶的疲劳寿命方程均能较准确地预测其疲劳寿命。     

黄土劈裂注浆土体裂纹扩展模型研究

土体裂纹扩展几何形态是劈裂注浆加固设计中需要考虑的一个重要因素,但土体注浆劈裂的发生、发展过程很难可视化。本文结合兰州新区某快速道路工程K1+662.053段加固工程,通过分析劈裂注浆裂纹扩展走势,研究了黄土地区劈裂注浆对湿陷性黄土的加固机理。并从断裂力学的角度出发,对劈裂注浆过程中土体裂纹在浆液压力下的扩展、止裂行为展开了研究并给出了相应的判断依据,建立了裂纹扩展模型。研究表明:劈裂注浆裂纹形成纵横扩展形式呈张开型,属于I型裂纹;裂纹的扩展行为受注浆压力及土层地应力的影响;浆液在裂纹中通过挤压土体形成浆脉,对土体加固起到骨架支撑作用。     

锚杆抑制临空结构面扩展的试验研究

通过试验研究受压作用下临空结构面的扩展特点以及锚杆的作用。试验中,模型材料为石膏,用钢板预制生成的裂纹来模拟结构面,采用铜丝、铝丝、保险丝来模拟不同刚度的锚杆。采用应变片来量测裂纹尖端的应力集中现象,利用电阻应变仪来读取应变与压力值。试验在压力机上完成。研究结果表明,随着压力的增大,临空结构面存在翼裂纹的张拉破坏与次生裂纹的剪裂纹破坏两种形式。结构面的倾角越大越容易产生翼裂纹的扩展;小倾角结构面更容易产生次生裂纹的剪切破坏方式;锚杆作用可增强结构体的力学性能,降低裂纹尖端的应力集中现象,提高裂纹尖端裂纹的起裂荷载;锚杆并不改变裂纹的起裂角度,但使翼裂纹扩展的方向向深部偏移,从而加大因翼裂纹而造成的剥离体的厚度,减缓翼裂纹的扩展速度。试验在一定程度上揭示了锚杆对监空结构面加固机制。