采矿平面应力相似模拟试验装置的研制

相似模拟试验是研究采矿工程问题常用的方法.基于采矿工程学科实验教学和科研的试验要求,自制了采矿平面应力相似模拟试验装置,该装置采用液压伺服控制、多油缸均布加载技术,较好地解决了以往模型试验采用杠杆加载、加载范围有限、均匀性差、模型的稳定性不好、载荷恒定以及调整困难等技术难题.可实现对采场、巷道进行相似模拟试验以及工字钢梁、木梁、钢筋混凝土构件等进行抗弯强度试验.静态伺服液压控制系统设计合理,操作方便,具有长期稳压功能,密封性能可靠,输出压力为0.2～31.5 MPa,且压力无级可调,压力传感器与数据采集仪连接可实现自动采集数据.     

管件液压成形过程的有限元分析及实验研究

以圆管变形为管球相间零件为研究对象,对液压成形这种新工艺进行研究.采用计算机数值模拟与试验相结合的方法,分析了圆管液压成形过程.管件液压成形主要有褶皱和破裂两种失效形式,而成形控制中最主要的参数之一是压力,即管件内部压力和轴向压力.在对不同加载路径进行分析后,得出模拟结果与相同条件下的实验结果比较吻合的结论.研究表明了液压成形工艺中加载路径(内压力与轴向压力的配比关系)的重要性,同时也证实了用计算机模拟仿真液压成形过程具有一定的可靠性.     

压力脉冲试验伺服控制系统机理分析与仿真试验

为实现压力脉冲试验中标准压力波形的精确动态跟踪控制,满足高压力高频率持续冲击的要求,建立该试验的液压伺服系统与测控平台.将飞机用作动筒和伺服阀等被试液压件处理为封闭容腔,利用油液压缩性进行建压,采用LabVIEW图形化编程技术完成了液压系统的可视化动态伺服控制.在建立伺服阀、被试容腔和蓄能器数学模型的基础上,结合数字PID控制算法,完成AMESim环境下的仿真,对比分析不同容腔容积和冲击频率对系统性能的影响,得到不同条件下系统流量和阀口开度等参数的理论值,仿真结果表明伺服阀需要有额定200L/min以上的通流能力.实际试验系统以压力等级50MPa,通流能力230L/min的大流量伺服阀为直接控制对象,试验高压达到50 MPa,并可无级调整,压力冲击波形周期2 Hz、区间5~42 MPa,试验曲线落在标准阴影区以内,试验结果符合预期指标,并验证了仿真分析的可靠性.     

基于改进遗传算法的ROV推进器伺服系统辨识

针对ROV变量液压推进器伺服控制系统的控制模型,提出了采用改进遗传算法进行控制模型参数辨识。为解决遗传算法易早熟,难以找到精确解等问题,采用一种基于均匀设计的种群初始化方法和一种改进变异方式的深度捕食策略,有效提高了ROV变量液压推进器伺服控制模型辨识算法的全局收敛性和搜索效率。同时,利用液压试验平台搭建液压回路模拟液压推进器伺服控制系统,采集试验数据辨识得到了ROV变量液压推进器的精确控制模型,仿真和实验结果证明了辨识算法的可行性和模型的正确性。     

热轧带钢卷取机AJC液压伺服控制系统的设计与研究

结合工程实际,研究并设计了一套先进实用的热轧带钢卷取机AJC液压伺服控制系统.通过对卷取机助卷辊的AJC动作及控制的分析,设计出了AJC控制系统,并对其进行了建模及仿真分析、模拟加载验证.     

内置等强缩尺3D打印支护系统的矿山相似物理模拟试验研究

相似模拟试验方法是矿山工程研究中一种重要的研究手段,它在解析岩层移动、矿山压力、多场耦合等方面具有明显优势.为进一步优化这种试验方法,本文利用3D打印技术制作缩尺支护构件并将其植入相似物理模型,整套模拟系统按照30∶1的比例以工程模型为原型进行缩尺,其中煤岩层和支护系统均遵照等强原则进行还原.缩尺煤岩层采用混凝土材料制备,缩尺支护系统采用不锈钢粉末3D打印制作成型;同时,本文设计加工了能够将相似物理模型适用于MTS伺服压力试验机的高强加载框架.测试中,通过声发射、数字散斑以及全程录像分析模型的微观破坏机理、位移场变化过程以及模型失效特征.测试结果表明：巷道周边关键测点位移变化、巷道和支护系统变形失效特征以及整体岩层变形破坏分区与真实情形高度吻合,符合矿山压力作用下的岩层变形规律.此外,声发射特征表明模型在多次受载过程中表现出凯瑟效应.本研究认为采用内置等强缩尺的3D打印支护系统具有极好的适应性,可提高测试精度,对于提升相似物理模拟研究水平具有参考价值和现实意义.     

镁合金盒形件充液拉深液压力的研究

用有限元模拟软件Marc对镁合金盒形件的充液拉深成形过程进行了数值模拟,讨论了液压力对成形的影响,得出了成形的比较理想的液压加载方式、最大液压力等参数.     

海底管道连接器试验台液压控制系统模拟

针对海底管道连接器专用测试平台进行了液压系统的联合仿真.根据液压原理图和控制方框图使用AMEsim软件对液压控制系统进行模拟,通过仿真结果分析液压缸运动的同步性和活塞杆受力情况,以及系统保压时活塞杆作用力的变化情况.通过模拟得到液压缸在运动和加载情况下误差能够保证在3%范围内,多只液压缸同时动作时能够保证很好的稳定性,在扭矩加载时两只液压缸达到最大位移和加载力相差0.8 s,误差为2.8%3%,满足试验需求,试验台液压系统具有良好的性能.     

隔震换能控制装置力学性能试验研究

根据隔震换能控制系统的工作原理和液压系统的设计原则。设计制作了一套隔震换能控制装置,并在电液伺服加载系统上进行了试验,测试了隔震换能控制装置的主要力学性能,试验研究表明,隔震换能控制装置具有非常好的换能性能,并且具有出力大、位移大、耗能能力大等特点。     

空心圆柱试样真三轴仪应力路径的控制

介绍了新研制的空心圆柱试样真三轴仪内外腔加载压力独立控制的机电液光一体化电液伺服加载装置,以及由步进电机独立控制沿试样轴向方向的载荷和为实现主应力旋转在试样端面上施加设定的控制扭矩的加载装置。采用卡尔曼滤波及预报递推控制算法,克服步进电机加载系统与电液伺服加载装置响应速度不一致的问题,从而在连续加载试验中,使尽可能多的离散点遵循设定的加载应力路径。     

Underground ground control monitoring and interpretation,and numerical modeling,and shield capacity design

Mine or longwall panel layout is a 3D structure with highly non-uniform stress distribution. Recognition of such fact will facilitate underground problem identification/investigation and solving by numerical modeling through proper model construction. Due to its versatility, numerical modeling is the most popular method for ground control design and problem solving. However numerical modeling results require highly experienced professionals to interpret its validity/applicability to actual mining operations due to complicated mining and geological conditions. Underground ground control monitoring is routinely performed to predict roof behavior such as weighting and weighting interval without matching observation of face mining condition while the mining pressures are being monitored, resulting in unrealistic interpretation of the obtained data on mining pressure. The importance of ground control pressure monitoring and simultaneous observation of mining and geological conditions is illustrated by an example of shield leg pressure monitoring and interpretation in an U.S. longwall coal mine: it was found that the roof strata act like a plate, not an individual block of the size of a shield dimension, as commonly assumed by all researchers and shield capacity is not a fixed property for a longwall panel or a mine or a coal seam. A new mechanism on the interaction between shield's hydraulic leg pressure and roof strata for shield loading is proposed.     

基于MATLAB/GUI灰色预测系统开发及应用

针对GUI设计开发系统在经济领域中的应用问题,本文以灰色预测模型为理论基础,通过GUI控件的布局设计及回调函数程序的编写,开发了基于Matlab GUI的灰色预测系统,实现了GM(1,1)模型的参数估计、检验、数据拟合及预测,解决了模型建立和求解过程实现复杂的问题。同时,选取2003—2010年的国内生产总值作为测试数据对系统进行测试。测试结果表明,灰色预测系统界面友好,操作简单,准确实现GM(1,1)模型,并得到了模型的相关结果。该研究提高了灰色预测模型的利用度。     

危险化学品突发泄漏事故应急决策系统研究

针对危险化学品突发泄漏事故需要应急反应,通过建立危险化学品及其特性数据库,利用GIS技术,实现地图数据的动态装载,实现一个面向危险化学品突发泄漏事故的应急决策系统.该系统可以向危险化学品相关行业人员提供相关化学品的理化性质,生产、运输所需的工具、操作方法和步骤,实现数据的双向更新,做到对危险化学品的实时监控,并在发生突发泄漏事故时软件能够及时自动生成紧急处置预案,包括处置方法、手段和标准.在突发泄漏事故发生时为领导决策层提供科学依据,实现快速反应,防止重大事故的发生.     

汽车变速器试验台自动控制系统的开发

介绍了一种汽车变速器疲劳试验台控制系统的硬件及软件结构,该系统是以工业控制计算机为核心,基于M icrosoftW indow s 2000系统开发的,可根据试验参数的设置,利用同一试验台进行多种型号汽车变速器的试验,试验效率和精度高,并利用电液比例技术实现试验转矩的平稳加载,能实现试验过程的自动控制和故障报警。实际运行结果表明,该系统确保了整个试验台的稳定运行,具有良好的安全性和稳定性。     

多媒体矿井监控系统的WEB发布

多媒体矿井安全生产监控系统是一种监测矿井安全环境参数和控制生产设备的网络系统.对系统进行Web发布,使矿井安全生产数据上网,为煤炭企业管理人员提供了一种新的管理手段.以Frontpage2000制作Web页面为基础,辅助ASP编码检索Access2000数据库,使用Cookie完成不同页面间信息传递,采用ACP实现控件在系统图形模拟页面中准确定位,并给出了如何利用微软OWC组件在服务器上生成各种复杂曲线的方法.     

RV减速器高应力加速退化试验及可靠性分析

针对工业机器人上使用的RV减速器寿命长且性能退化缓慢的特点,提出一种基于RV减速器高应力加速退化试验与传动精度退化模型建模的方法,对RV减速器可靠性进行评估。对RV减速器薄弱环节的强度进行校核,确定加速试验最大加载值;在该加载值下对3台RV减速器开展加速退化试验,获得加速条件下RV减速器传动精度退化量;根据RV减速器传动精度退化特性,使用样本数据分离的极大似然估计法,对每台减速器的传动精度展开退化轨迹建模;将Wiener退化模型中的初始性能退化量和漂移系数设为定值,获得扩散系数的变异系数,假设扩散系数服从正态分布,求得RV减速器可靠性。结果表明：高应力加速退化试验可为RV减速器可靠性分析提供切实可信的试验数据,节约试验时间及成本。基于加速退化试验和传动精度退化模型建模的求解RV减速器可靠性的方法,在体现个体差异的同时,实现了小样本条件下RV减速器的可靠性分析,并且能够准确计算出RV减速器的失效概率,对于提升工业机器人的工作性能具有重要意义。     

数控气压式柔性加载模型试验系统的研制及应用

地质力学模型试验中针对地应力的模拟,往往采用液压千斤顶刚性加载的方式,该加载方式具有以下不足:1)使得模型边界的位移同步一致,而模型应力则呈现非线性分布状态,与实际工程的地应力状态不符。2)无法应用于不同形状的洞室内,无法对含内压地下洞室(如隧洞内水压力、石油储备库油压等)进行有效模拟,因此成为制约有压洞室模拟的一个关键性难题。因此,有必要研制准确模拟洞腔内外压力的柔性加载装置。作者根据气压加载灵活的特性,设计研制了一套数控气压式柔性加载模型试验系统,有效实现了模型试验洞腔内的气压式柔性加载以及加载过程的自动化、数字化和可视化。通过气压式柔性加载控制系统能更真实地揭示深部软岩地下洞室围岩的非线性变形特征和破坏机理。将该系统应用于注采气压变化条件下盐岩储气库地质力学模型试验中,有效模拟了注采气压变化对盐岩地下洞腔的稳定性影响,获得了在不同注采气速率及不同气压条件下洞室收敛变形规律。试验表明,该实验系统可应用于有压洞室模型试验内压的有效模拟,具有广阔应用前景。     

不同卸载速率下煤岩采动力学响应试验研究

深刻认识采动应力路径下岩体力学响应的加载速率效应,是科学界定实际工作面推进最优速率的重要基础。基于平煤矿区煤岩初始地应力环境,定量分析了千米级赋存深度煤岩保护层开采条件下应力演化特征,展开更为符合真实应力状态的不同加载速率下煤岩体力学行为实验模拟,同时与未考虑采动试验结果进行对比分析。研究结果表明：（1）常规三轴压缩试验,试样强度受加载速率影响较小,在1~4 MPa/min时并无明显变化,达到5 MPa/min时强度才有明显的上升,约为115 MPa。（2）随加载速率增加,采动过程中煤岩体强度呈现下降后上升再下降的趋势,1 MPa/min和4 MPa/min加载速率下煤岩体强度达到最大,其峰值应力约为64 MPa,较3 MPa/min提高了12%。（3）低加载速率下试件内部的微小裂隙可以充分发育、扩展,试样裂隙密度随加载速率增加呈减小趋势,其中1 MPa/min约为5 MPa/min的1.61倍,适当降低开采速度可提高瓦斯抽采效率。（4）不同开采速度煤岩在整个采动过程中体积应变不仅出现了相对初始状态的压缩现象,还出现了破坏阶段的体积膨胀,可将其作为采动特征,明显区别于未考虑采动下的体积压缩,且采动下煤岩强度明显偏小,破损程度更大。研究成果可为类似地质条件开展保护层开采设计奠定一定的理论基础。     

Mechanical behavior of coal under different mining rates: A case study from laboratory experiments to field testing

During deep mining, the excavation disturbance stress path is the domination factor for the stability of the surrounding rock mass as well as the ground pressure. One of the important parameters of the stress path is the loading or unloading rate of the disturbed rock or coal, which depended on the mining rate. To achieve a well understanding of the mining rate and its effect on the coal behavior, a preliminary case investigation of the mechanical properties of the coal at the various mining rates in both the laboratory scale and field scale was performed. Based on the uniaxial compression test and the digital image correlation(DIC) method, the mechanical behavior of the coal samples, such as the evolution of the strength,surface deformation, crack propagation, and elastic strain energy of the coal under the various loading rates were analyzed. A threshold range of the loading rate has been observed. The uniaxial compressive strength(UCS) and releasable elastic strain energy(Ue) increase with increasing loading rate when the loading rate is below the threshold. Otherwise, the UCS and Uemay decrease with the loading rate.Under the low loading rate( 0.05 mm/min), the tensile deformation of the original defects could result in crack coalescence, whereas failure of the coal matrix is the key contributor to the crack coalescence under the high loading rate(greater than 0.05 mm/min). Afterwards, with the consideration of the bearing capacity(UCS) and energy release of the mining-disturbed coal mass(Ue), a power exponential relationship between the mining rate(MR) in the field and the critical loading rate(vc) in the laboratory was proposed. The application potential of the formulas was then validated against the field monitored data.Finally, based on the critical loading rate, the released strain energy, and the monitored pressure on the roof supports, a reasonable mining rate MRfor the Ji 15-31030 working face was determined to be approximately 3 m/d.     

基于神经网络的汽车压力开关测试系统

研制了一套基于神经网络的汽车压力开关测试系统。系统通过数据采集卡采集数据,运用神经网络BP(Back propagation)算法进行数据处理,得到了更为准确和稳定的数据;由VC++软件实现测试系统的实时显示,对开关的通断状态进行反馈,确定开关导通所需的压力大小。实验结果表明,测试系统的稳定性比以前提高了15%以上,运用神经网络,误差率降低到以前的80%,能够更好地测试汽车开关压力,避免了开关过程中使用过大压力,从而延长了开关寿命。