爆炸荷载下缺陷介质裂纹扩展规律数值分析研究

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,同时借助ABAQUS有限元分析中内聚力模型数值计算方法,研究了爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展规律,并将试验结果与数值计算结果进行了对比。研究表明:在爆炸应力波作用下预制缺陷两端产生了两条翼裂纹A、B,扩展长度基本相同,方向垂直于预制缺陷。两条翼裂纹的扩展基本是对称的,只是在尾端发生轻微翘曲;翼裂纹扩展速度先增大至峰值又振荡减小,之后又增大至第二个较小的峰值,然后又减小,这种变化趋势和裂纹尖端应力强度因子KⅠ保持一致;扩展角β为85°时,计算结果较为接近试验,内聚力模型为动态裂纹扩展的研究提供了一种有效的方法。     

双孔切槽爆破裂纹扩展的动焦散实验

应用爆炸加载动态焦散线测试系统,研究了不同切槽方式下,双孔同时起爆时贯穿裂纹的扩展行为及裂纹尖端应力强度因子的变化情况.实验结果表明：炮孔间两切槽方向优先扩展的主裂纹,裂纹尖端并未直接相遇,而是发生偏转并移向异方已经形成的裂纹.裂纹扩展速度先减小,振荡变化后逐渐升高到峰值,随后减小,振荡变化后直至裂纹止裂.应力强度因子KI由初始时的最大值迅速减小,反复振荡后,又逐渐增大至第2个峰值,之后开始减小.定性的分析了应力波与裂纹尖端相互作用机理.     

切缝药包爆破岩石爆生裂纹断面的SEM试验

利用电镜扫描(SEM)切缝药包爆破大理岩爆生裂纹断面形貌,从微观角度探究动载下岩石的定向断裂机理。通过对主裂纹和次裂纹断面上不同区域的观测,发现了河流状、台阶状、根状、鱼骨状、"雾区"状等典型断面形貌,定性的解释了爆炸荷载作用下典型断面形貌的形成机理。研究表明,爆炸荷载作用下,大理岩的微观破坏机制分为拉伸破坏和剪切破坏,爆炸近区多为拉伸破坏,中区、远区有剪切破坏出现;大理岩微观断裂机制是以脆性断裂为主,爆炸近区形成张拉脆性破坏区,远区有较少的塑性破坏;非切缝方向的沿晶断裂较多。     

基于数码电子雷管的岩巷中深孔–孔内分段爆破破岩机制及应用

岩巷掘进中“速度的关键在掏槽”,针对目前掏槽爆破中破碎岩石难以抛掷、单循环进尺小、大块率高等问题,提出了中深孔–孔内分段爆破技术.采用数学建模,推导了中深孔–孔内分段爆破岩石抛掷所受的动、阻力公式;利用LS-DYNA进行数值模拟,分析了中深孔–孔内分段爆破应力波的传播规律,并比较了不同分段比例下有效应力变化情况;将中深孔–孔内分段爆破应用于现场,对比了单循环进尺、炮孔利用率、孔痕率及大块率等爆破效果指标.结果表明,中深孔–孔内分段爆破岩石抛掷所受的阻力比普通楔形掏槽爆破的阻力小,动力作用时间短,能量损失少,更易爆破成腔.提出了能够使破碎岩石完全抛掷出腔的措施,并初步确定孔内分段的最优比例为0.6.中深孔–孔内分段爆破增加了单循环进尺,提高了工作效率,具有良好的经济社会效益.     

切缝药包爆破定向断裂机理及围岩损伤特性分析

依据弹性波动理论,结合冲击波在岩石或类岩石介质中的传播规律,建立了切缝药包爆破时切缝方向与非切缝方向的孔壁峰值应力、粉碎区和裂隙区范围之间的比例关系.利用AUTODYN软件建立了切缝药包爆破模型,在其切缝方向与非切缝方向各等间距设置5个测点,对测点处的应力峰值、爆破振动速度峰值以及峰值对应的时间进行了分析.而后基于淮南矿区顾北煤矿的巷道爆破试验,进行了普通药包、切缝药包以及不同周边孔间距的爆破试验,研究了切缝药包以及周边孔间距的大小对围岩损伤度的影响.结果表明,使用切缝药包爆破时,在其切缝方向会产生爆轰产物射流和应力集中,同时会减弱非切缝方向的应力峰值和爆破振动速度,延缓非切缝方向的能量传播速度,减弱非切缝方向的能量传播大小,从而达到定向断裂的目的;通过现场试验可以发现,使用切缝药包比使用普通药包爆破后,围岩的损伤度下降了30%以上;当使用切缝药包爆破时,随着周边孔间距的增大,爆后围岩损伤度呈下降趋势.     

风机自主巡视的无人机控制策略研究

应用旋翼无人机对风力发电机进行自主巡视时,需正对风机采集全景图,计算桨叶空间位置,进而对巡视航线和航点做出规划。为此提出一种风机自主巡视的无人机控制策略。首先,采用Yolov5神经网络模型对风机各部位进行提取,同时利用风机各部位像素坐标计算无人机位姿修正量并设计控制器,使无人机到达正对风机的位置对其全景图进行采集;其次,根据全景图计算桨叶叶尖的空间坐标,规划出巡视航线及初始航点,达到对桨叶的全面图像采集;最后,为克服定位误差等因素的干扰,设计控制器使无人机可依据图像信息进行位姿调整,使桨叶保持在图像中心位置,达到对风机精准巡视的目的。仿真试验表明,所提出的策略可达到对风力发电机自主巡视的目的,其中的设计思路也可为其他电力设备的巡检方案提供参考。     

朝阳某砂岩质煤矸石陶粒的增塑试验

以辽宁朝阳地区的砂岩质煤矸石为制作陶粒的主要原料,以该地区易得的油母页岩和页岩为主要掺加料,进行了陶粒增塑性能研究。结果表明：提高砂岩质煤矸石的细度可以提高生球的塑性指数、耐跌落次数,以及陶粒的筒压强度;油母页岩的掺入能小幅度提高生球的塑性指数和陶粒的筒压强度,对耐跌落次数影响不明显;页岩的掺入能明显提高生球的塑性指数、耐跌落次数和陶粒的筒压强度。当砂岩质煤矸石与页岩质量比为6∶4时,陶粒的筒压强度可达8.4 MPa。     

基于CFD模拟的某低速柴油机排气集管结构优化设计

为判断某低速柴油机排气集管设计的合理性,对该排气集管的内部流场进行了 CFD分析.分析表明:原始排气集管结构设计存在问题.对此进行了优化改进.优化前后的CFD对比分析表明:优化后排气集管内部流道得到改善,内截面速度均匀性提高,压力损失减小,排气集管整体性能得到明显提高.     

改性纳米CaCO3/HDPE复合材料性能的研究

在HDPE中加入高分子偶联剂改性的纳米CaCO3，测试了复合材料的力学性能和流变性能。发现高分子偶联剂的加入改善了无机粒子和聚合物间的结合，促进了无机粒子在体系中的均匀分散，使体系的力学性能上升，高分子偶联剂的最佳使用量（质量分数）是1％；纳米CaCO3的加入减小了体系的弹性，增加了刚性，改善了材料的挤出特性，对体系的流变性能没有产生大的影响。     

基于Elman神经网络的高压电缆导体温度动态计算方法

导体温度作为运行电缆的关键状态参数,是影响电缆载流能力、绝缘性能的重要因素。针对传统方法难以克服电缆本身物性参数和外部环境变化影响的局限,构建了以电缆运行电流和电缆实时外表面温度为输入,以导体温度为输出的Elman神经网络模型,并引入粒子群算法优化网络的初始权值和阈值。最后,提出了具体的电缆导体温度动态计算方法,通过设计不同工况下电缆温升实验,进而验证了所提出方法的有效性。实验结果表明,所提方法的计算准确度可以不受电缆物性参数、负荷变化方式及外部环境变化的影响,有助于实现电缆导体温度的实时监测。