循环载荷下胶结充填体损伤声发射表征

胶结充填体是充填采矿法应用的关键部分,其稳定与否是充填采矿成功实施的基础和前提。实际采矿活动对充填体产生一种循环重复的加卸载扰动,通过研究循环加卸载作用下充填体损伤破坏过程的声发射特征,探求充填体的损伤演化机理,可为充填体声发射监测技术提供基础性依据。本研究利用RMT-150C电液伺服系统和PIC-2型USB数字多通道声发射仪对灰砂比为1∶4的4组试样进行多级加卸载试验,模拟充填体实际所处应力环境。通过对试验过程系统接收到的声发射信号分析处理后,发现了循环载荷下胶结充填体的损伤演化具有3个不同阶段特征;同时用经过声发射参数量化后的损伤值表征充填体的损伤,为充填体稳定性监测技术的建立提供数值依据。     

硬质合金刀片复杂刃口的柔性纤维辅助力流变钝化抛光试验研究

为实现硬质合金刀片复杂形状刃口的一致性钝化,提升刀片使用性能和寿命,采用柔性纤维辅助力流变抛光方法,利用非牛顿流体在剪切应力作用下的流变特性和柔性纤维的控流作用,对硬质合金刀片复杂形状刃口进行抛光。以刃口钝圆半径偏离值K为评价指标,用田口法分析抛光转速、纤维密度、纤维与刀片接触长度等工艺参数对刃口钝圆半径及其一致性的影响,并采用方差分析法评估各因素的权重,综合抛光参数对不同位置切削刃的影响,得到的最优工艺参数组合为纤维密度为200～250 根/cm²,接触长度为4 mm,抛光转速为55 r/min。在最优工艺参数组合下抛光10 min,7个切削刃的钝圆半径均能达到(50.0±5.0) μm的钝化要求,且其切削刃表面粗糙度R_a从(118.00 ± 10.00) nm降至(9.35 ± 0.75) nm,刃口完整无缺陷。

     

水泥灌浆胶结砂砾石抗剪特性试验研究

为提高新疆卡拉贝利水利枢纽工程坝体砂砾石的抗震稳定性,通过建立与原大坝施工参数一致的实体模型试验区,采用水泥灌浆的方式形成胶结砂砾石,并对其进行室内抗剪特性试验研究。研究结果表明:试验区砂砾石料在碾压完成后,能够形成“密实-骨架”结构;水泥灌浆后砂砾石的内摩擦角和黏聚力皆有很大提高;胶结物强度、胶结物与砾石的黏结强度、上部施加的法向应力对水泥灌浆胶结砂砾石的抗剪强度起主要作用;水泥灌浆胶结砂砾石的破坏是其在剪切应力作用下内部微裂隙逐步发展成贯通裂隙的结果;由于颗粒间的咬合作用及剪涨效应,水泥灌浆胶结砂砾石的残余黏聚力下降不明显。     

弱胶结类岩石细观结构参数与其宏观力学行为的关联性研究进展

弱胶结类岩石主要为颗粒和胶结物质由压实或胶结作用而成,具有多尺度性、多相性以及复杂性,其细观结构的颗粒和胶结物质的物理特性、胶结特性以及颗粒和胶结物质构成的结构系统对其宏观力学性能有重要的影响。梳理了弱胶结类岩石宏细观研究的整体分析思路,总结了现有研究弱胶结类岩石细观结构的实验测试技术及其细观结构参数的定量选取和表征方法。列举了采用数值计算来研究细观结构参数单一变量对宏观力学性质的研究成果。为表征弱胶结砂岩细观结构的演化特征,提出了弱胶结类岩石模型建立时必须遵循的基本原则。在研究总结的基础上,揭示了弱胶结类岩石受力条件下细观结构演化过程中颗粒接触特征的演化过程。寻求以测试技术手段为基础的细观结构演化过程中临界特征提取与判别方法,以期为研究弱胶结类岩石细观构造的定量参数与宏观力学行为的关联性奠定基础。     

净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元数值模拟

Trapdoor试验是一种广泛应用于隧道工程中的研究方法,可以对隧道开挖等引起的结构上应力分布变化进行分析。利用净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元模拟研究土体破坏形态、自由门上土压力分布、颗粒位移以及颗粒转动情况。结果表明:净砂和胶结砂土破坏形态相似,从自由门中心向两侧可以划分为破坏区、剪切带以及影响区域;破坏区内颗粒位移较大,剪切带内颗粒转动明显;与净砂相比,胶结砂土破坏土体表面形成裂缝,由于胶结的存在使得剪切带较窄,土体破坏范围和自由门上土压力都较小。     

激光冲击对WC-Co硬质合金微观结构和残余应力的影响

目的提高硬质合金表面残余压应力和显微硬度,为后续研究激光冲击对硬质合金刀具耐磨损性能的影响提供指导依据。方法采用脉冲波长为1064 nm、脉冲宽度为15 ns的Nd:YAG激光器,对WC-Co硬质合金表面进行冲击强化处理。通过数字显微硬度计、X-350型残余应力测试仪,分别评价激光冲击前后硬质合金硬度和残余应力的分布,并通过扫描电镜对其表面形貌、截面微观组织进行分析。结果激光能量为5 J时,表面存在大量孔洞,WC晶粒未发生变化。激光能量高于10 J时,孔洞和凹陷区基本消失且表面WC晶粒细化。经激光冲击后,表面形成10~23?m的致密层,在塑性变形区γ相均匀分布。与未冲击表面相比,冲击后的显微硬度和残余压应力分别提高34.2%、77%,且平均摩擦系数由0.5033降低到0.4214。结论激光冲击改善了WC-Co硬质合金微观组织结构和残余应力状态,提高了硬度,有利于提高WC-Co硬质合金的耐磨性。     

火焰法高钴YG系硬质合金表面沉积复合碳材料

用C_2H_2与O2火焰在高钴YG系硬质合金基体上沉积复合的碳材料,并分别对酸蚀脱钴预处理的YG8,YG16硬质合金基体表面进行火焰法沉积研究;用扫描电镜SEM、XRD射线衍射谱、Raman光谱、原子力显微镜等手段分析了复合碳涂层的组织结构、涂层的质量以及涂层横截面.结果表明:不同时间脱钴处理后的YG8硬质合金表面经火焰沉积后,在表面分别形成了典型的\"菜花状\"球形金刚石、碳纳米管以及金刚石、石墨和非晶碳复合而成的碳涂层;经20 min脱钴处理的YG16硬质合金表面沉积的碳涂层则以碳纳米管为主.     

烧结温度对WC-HEA硬质合金组织结构和摩擦学性能的影响

采用CrFeNiCu_0.5高熵合金（HEA）替代传统金属粘结相（Co、Fe及Ni）,并结合真空热压烧结法成功制备了WC-CrFeNiCu_0.5（HEA）新型硬质合金,探究了不同烧结温度（1050、1100、1200和1300℃）下WC-HEA硬质合金的组织结构演变及其对摩擦磨损性能的影响。结果表明,不同温度烧结WC-HEA硬质合金的物相主要包含WC和FCC相,以及少量的Cu-Fe合金和M₃W₃C亚稳态碳化物。当烧结温度为1100℃时,WC-HEA硬质合金表现出最高的致密性和最低的磨损率,孔隙率仅5.15%±0.6%,磨损率0.96×10^-6 mm³·N^-1·m^-1,耐磨性最优。不同温度烧结WC-HEA硬质合金的磨损机制均以磨粒磨损为主,并伴随轻微的粘着磨损。     

定向生长Bi2Te3-Sb2Te3三元合金热电材料的组织与性能

利用Bridgman定向凝固法,在大凝固速率范围内5～1000μm/s制备出Bi2Te3-Sb2Te3三元合金块体热电材料,并对其凝固组织和不同凝固速率下合金的热电性能进行研究。结果表明:高温度梯度和大凝固速率范围内制备的25%Bi2Te3-75%Sb2Te3合金定向凝固组织由Bi0.5Sb1.5Te3单相组织组成;在较低凝固速率5μm/s下,熔体生长平界面失稳形成胞状组织,而随定向凝固速率的增加,胞状组织减少,组织细化。不同定向凝固速率下25%Bi2Te3-75%Sb2Te3合金的Seebeck系数和电阻率随着凝固速率的增加而增大。50μm/s下300～450K范围内获得功率因子(PF)在4.6×10-3～5.01×10-3W/(K2.m),并在350K时PF值达到最大值5.01×10-3W/(K2.m);而在高凝固速率500μm/s下,其功率因子也可达4.5×10-3W/(K2.m),表明高温度梯度和大凝固速率制备热电材料是一种有效的制备工艺方法。     

常规三轴加载下尾砂胶结充填体的力学特性及能量变化特征

基于室内常规三轴压缩试验,结合能量耗散原理,系统研究了质量浓度及围压的变化对尾砂胶结充填体力学性能及能量演化特征的影响规律。结果表明：三轴加载下,尾砂胶结充填体的变形破坏均经历了微孔隙、裂隙压密阶段(OA)、线弹性变形阶段(AB)、屈服阶段(BC)及应变硬化阶段(CD);充填体的峰值应力随着质量浓度或围压的增加而不断增大,其中一次函数能够很好的表达围压与峰值应力间的关系;充填体的残余应力及弹性模量随着围压的增大基本遵循一次函数和指数函数递增规律,且质量浓度的增加也有利于提高充填体的残余应力及弹性模量;充填体的裂纹分布密度均随着质量浓度或围压的增加而降低,说明围压或质量浓度的提高均能够有效的提高充填体的抗变形破坏能力;三轴加载下,充填体的总能量、弹性应变能及耗散能均随着围压或质量浓度的增加而增大,并且围压与各能量间的关系符合二次函数模型。