台阶与预裂爆破岩体振动特征的对比研究

基于萨道夫斯基公式,对台山核电站一期工程核岛区台阶爆破和预裂爆破的岩体振动监测数据进行分析,结果表明：在20~200 m的监测范围内,预裂爆破岩体振动速度的 K , α 值均大于台阶爆破。通过量纲分析,建立了台阶爆破和预裂爆破岩体振动频率与起爆段药量及爆源距的函数关系,并通过回归分析,对比研究两种爆破类型的振动主频,结果表明：主频随最大段药量或爆源距的增大均减小;对于相同的爆源距,预裂爆破产生的振动主频高于台阶爆破,且随着最大段药量的增大两者差距逐渐变小;对于相同的最大段药量,预裂爆破主频随爆源距的衰减比台阶爆破要迅速。     

簇平行黏结模型中微观参数对宏观参数影响的量纲研究

首先分别采用传统加载程序和新加载程序,对利用簇平行黏结模型所建立的颗粒流试样的力学特性进行研究。同时采用新加载程序,分析加载速率和冻结期时步对颗粒流试样力学特性的影响。随后利用量纲分析法研究簇平行黏结模型中微观参数对宏观参数的影响,建立岩石材料宏观参数(弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和单轴抗拉强度)与簇平行黏结模型中微观参数间的半定量关系。相关模拟结果表明:(1)利用传统加载程序计算得出的岩石应力–应变曲线是不准确的,它高估了单轴抗压强度、单轴抗拉强度和弹性模量,且不能真实再现岩石峰后脆性特征;2种加载程序得出的岩石破坏形态差异很大。(2)结合新加载程序,簇平行黏结模型能得到合理的单轴抗压强度和单轴抗拉强度比值(UCS/TS)。在准静态范围内,加载速率与强度值没有相关性,这与试验结果吻合,加载速率对岩石应力–应变曲线的影响主要在峰后阶段。(3)弹性模量主要与颗粒接触模量和颗粒接触刚度比相关,而泊松比主要与接触刚度比相关。为得到相同的泊松比值,簇平行黏结模型中的接触刚度比应大于平行黏结模型中的接触刚度比。单轴抗压强度和单轴抗拉强度主要受平行黏结强度比控制,另外单轴抗压强度受簇中颗粒数影响较大。     

集成量纲分析的多元测量系统能力评价

多元测量系统分析是多元质量控制的重要内容。现有的研究主要是利用统计学的方法,如多元方差分析法和主成分法等进行分析评价。本文提出了基于量纲分析的多元测量系统能力评价方法,集成物理和统计分析方法,利用物理中量纲分析的方法研究产品各相关变量之间的物理关系,将多元测量系统问题转化为一元测量系统问题。从而可以利用一元测量系统能力评价的统计方法及指标来对测量系统的能力进行评估。同时,本文重复了纸飞机试验,并运用基于量纲分析的多元测量系统能力评价方法对纸飞机的测量系统进行了分析评价,验证了该方法的有效性。     

露天矿爆破飞石安全距离的推算

爆破飞石是矿山爆破中的一大灾害,一直受到业界的普遍关注。借助量纲分析方法得出影响飞石初始速度的参量,统计矿山爆破数据资料,对参量进行线性回归分析,得到飞石的初始速度预测公式。通过物理力学原理求出爆破个别飞石的飞行规律和最大飞行距离,并以HML露天矿中深孔爆破为实例,推算出该矿中深孔爆破飞石安全距离的预测公式。     

非理想情况下薄膜Oliver&Pharr压入硬度的校正

通过量纲分析及有限元数值计算,提出了Berkovich压头尖端钝化情况下残余压应力场中薄膜Oliver&Pharr压入硬度的校正公式及相应校正程序.根据该方法,只要测定薄膜纳米压入加卸载曲线、薄膜中的残余压应力及压头的相对钝化量,便可最终确定理想压头下无残余应力时的薄膜硬度.     

混凝土板在近距离化爆作用下的相似分析

通过对爆炸作用的JWL方程和混凝土的HJC模型量纲分析,得到了混凝土板在化学爆炸作用下响应的相似关系,相似关系表明化学爆炸的爆压与比例距离有关,爆炸冲击波载荷作用下,在相同的缩放比例条件下,结构应力和应变满足几何相似模型律。     

船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究

海洋平台作为海洋能源勘探开发的主要组成部分,是海洋油气探井、钻井、开采的主要作业基地。船舶碰撞致使平台结构损伤破坏一直是威胁海洋平台安全的主要因素之一,开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对提升平台安全性具有重要意义。评估平台结构耐撞性能最可靠的方法是实船碰撞试验,然而因其耗资巨大而不易开展。按一定相似关系进行比例模型试验成为现实条件下的首选。本文基于相似第二定理,运用量纲分析法推导船舶-自升式海洋平台碰撞过程中各物理量的相似关系,为平台碰撞模型试验的开展及试验参数的确定提供重要依据。结合有限元仿真技术,以平台典型的T型和K型管节点为研究对象,建立不同缩尺比下的简化碰撞模型,比较验证相似理论的可靠性。研究结果表明,缩尺模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与实尺度模型结果一致性较好。本文研究成果可以为大型平台结构碰撞模型试验设计提供技术支撑。     

刚度构型对飞艇定常流固耦合特性的影响研究

飞艇作为临近空间高分辨率观测的重要平台,力学性能研究非常重要。飞艇的主体材料一般由柔性蒙皮构成,容易在气动作用下产生较大的变形,存在较强的流固耦合效应,是其力学性能研究的关键。该文采用松耦合方法形成了定常流固耦合计算方法,并且针对流场与结构的模型展开了详细的计算,和实验结果进行了验证。针对不同刚度构型飞艇模型的计算结果显示:硬式飞艇不需考虑流场和结构的耦合效应,半硬式和软式飞艇的耦合效应较明显。其中半硬式飞艇,耦合效应主要影响区域为柔性最大的橡胶部分,考虑耦合效应后,飞艇位移变形量增加约5%。软式飞艇,变形最为明显的是飞艇的尾部和头部,在来流作用下会出现明显的抬头位移,最大位移增量为225%。此外还采用量纲分析方法,得到了艇体变形与膜材料弹性模量、内压、来流的变化规律。当模型与实物满足几何相似、材料相似和动力学相似的条件下,变形将满足几何相似律。     

山区流域泥沙输移比计算公式

本文在分析影响泥沙输移比主要因素的基础上，分别对坡面上单位面积输沙率ｑｓ和坡面上单位面积产沙率Ｓｙ进行了量纲分析，了ｑｓ和Ｓｙ的数学表达式，从而获得了山区流域尼沙输移比的计算式。     

煤层自燃防治与高温爆破安全技术中的若干力学问题

煤层自燃已经是我国大规模煤矿开采不可回避的问题。在高温环境下的煤矿爆破开采,既涉及到爆破的高温环境也需要改进高温爆破技术,其中认识高温爆破中的工程规律,是解决高温爆破技术的关键。首先对煤层自燃的条件进行了量纲分析,说明了煤层中裂隙对流比热传导更容易诱发煤层自燃;煤体中的破裂场、气流场是煤层自燃的条件,单纯封堵裂缝隔绝空气的方法有短期效果,但地质体因煤层燃烧力学特性改变产生变形和破裂后,会死而复燃。讨论了井工开采诱发煤层自燃的机理以及相关科学问题,对井工开采分析了采空区上方冒落带、破裂带、沉降带与煤层自燃的关系,提出了地表长期封闭覆盖与自适应循环注水相结合的综合灭火方法。进而分析了露天矿开采高边坡稳定性与煤层自燃环境的关系,边坡开挖引起山体变形、开裂,形成破裂场是产生煤层自燃的基本要素。最后,分析了深孔爆破中,爆破技术可靠性中涉及的科学问题,介绍了利用循环水降温的方法。