冲击作用下煤岩动态破坏机理的FDEM模拟研究

为研究煤岩的动态破坏规律,利用Φ50 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置,开展了煤岩冲击破坏试验。基于零厚度的内聚力单元建立了煤岩有限离散元方法(finite discrete element method, FDEM),标定了模型参数;最后在LS-DYNA软件平台上模拟了SHPB冲击试验,讨论了FDEM模型在模拟动态破坏时的适用性,并对煤岩的破坏过程进行分析。研究表明：(1)煤岩动态抗压强度与应变率满足经验关系,当应变率为98.05 s^-1、119.22 s^-1和135.85 s^-1时其动态强度因子(dynamic strength factor, DIF)分别为1.92、2.08和2.23;(2)冲击作用下煤岩的弹性变形阶段较短,塑性变形能力较强,动态弹性模量的应变率相关性不显著;(3) FDEM模型通过零厚度内聚力单元的失效能够模拟岩石类材料的脆性破坏,当网格尺寸合理时,由于惯性效应的存在,通过准静态试验标定的模型参数,也适用于冲击破坏的模拟;(4)冲...     

复合掺杂氧化锆基固体电解质材料的研究

探讨了在8YSZ二元系统的基础上掺杂Yb2O3对氧化锆基固体电解质材料电导性能的影响.实验结果表明:随着烧结温度的提高,4Yb-8YSZ材料的电导性能得到一定地提高.与8YSZ相比,4Yb-8YSZ烧结体具有更佳的电导率.在700℃操作温度下,4Yb-8YSZ电解质的电导率达到4.83×10-3S·cm-1,适用于做中温的电解质材料.     

Dissolution Behaviour and Electrodeposition of Strontium and its Alloys

The electromotive force(EMF)was determined by electrochemical method at 760～950℃ for the concen-tration cell:(Mo)Sr|SrCl_2,--Sr sat.||SrCl_2,--xSr|Mo. The dissolution behavior of Sr and alloyed strontium(i.e.Cu--Sr or Al--Sr) in molten salt containing SrCl_2 was studied. The electrolysis of SrCl_2 for production ofSr and its alloys(Al-Sr and Cu-Sr) was also conducted on the basis of electrochemical measurement. The disso-lution data so obtained well agree with the results from phase diagram.     

扰动冲击下弱胶结红砂岩的能量耗散与分形特征

为探索动态扰动后西部矿区软岩夹层的能量耗散规律和破坏模式,利用分离式霍普金森压杆装置对弱胶结红砂岩进行动态冲击破坏试验,分析该类红砂岩在受到不同加载速率、不同次数扰动冲击以及是否扰动的条件下,试样在相同加载速率破坏性冲击过程中的能量耗散与分形特征.试验结果表明:在不同速率扰动冲击作用下,随着扰动冲击次数的增加反射能递增...     

正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异。因此,采用正交-响应面法相结合的数值分析方法,首先通过正交试验筛选出具有显著影响的平行黏结模型(PBM)细观参数,其次应用响应面法(RSM)研究其交互作用对模型试样宏观参量的影响规律,最后结合岩石宏观破坏形态提出一套PBM参数标定流程。结果表明：有效模量E^*与刚度比k_n/k_s对弹性模量E影响显著;k_n/k_s、接触摩擦系数μ、最小颗粒半径R_min对泊松比ν影响显著;黏聚力c与法向黏结强度σ_c及其交互作用对单轴抗压强度UCS影响显著,应用响应面法计算分析得出的细观参数的模拟值与试验值误差绝对值小于7%,且二者应力应变曲线力学特征相似,宏观破坏形态相同,证明所提出的PBM细观参数标定流程具备科学性和可靠性。     

白垩系冻结砂岩动态统计损伤本构关系研究

为了研究饱和冻结砂岩的本构关系,依托白垩系地层煤矿立井建设中冻结凿井工程,开展室内SHPB冲击试验获取冻结砂岩在不同应变率下的动态应力应变曲线,在分析岩石动力学特性的基础上,建立了基于Weibull统计分布、Drucker-Prager破坏准则及等效应变原理的砂岩强度型动态统计损伤本构关系.结果表明:冻结砂岩动态应力应...     

基于剪切和张拉试验的水泥砂浆–黏土岩二元体界面影响区模型

黏土岩隧道常采用喷射水泥砂浆的方法进行初次支护，若支护与岩体黏结强度不足将产生巨大的安全隐患。以水泥砂浆–黏土岩二元体为研究对象，开展界面的剪切和张拉试验，首先分析黏土岩初始含水率对二元体黏结强度的影响，然后根据二元体的宏观破坏模式和细观的孔隙特征，提出一种确定界面影响区厚度的方法，最后建立界面影响区模型，进行偏压状态下界面脱黏的数值模拟。研究表明：(1)张拉和剪切破坏时，砂浆–黏土岩二元体的破坏面均位于浇注界面附近的黏土岩中，该区域的力学性能较差，为二元体的界面影响区。(2)二元体界面抗剪刚度Ks和残余摩擦因数k与法向应力无关，随含水率增加而减低。(3)二元体浇注过程中浆液向黏土岩渗入和水泥凝结过程中水分向砂浆侧的迁移会引起黏土矿物的胀缩，在影响区内产生大量的初始微裂隙，根据这一特殊的孔隙特征，基于计算机层析扫描(CT)和数字图像处理技术，可以对影响区厚度进行无损伤识别。(4)本文提出的界面黏结模型，考虑了界面在法向和切向的黏结效应及切向的摩擦效应，可以准确地模拟二元体张拉及剪切破坏时的应力–位移关系。(5)当界面处于偏压状态时，砂浆–黏土岩界面的脱黏荷载随荷载与界面法线夹角的增大而...