露天台阶面下伏空区顶板的爆破崩落处理（英文）

基于激光三维扫描技术构建空区三维实体模型,运用理论分析和数值模拟的方法对空区上覆岩层的稳定性进行分析;采用声发射技术对空区上覆岩层进行跟踪监测,形成空区上覆岩层安全性的评价体系。同时,提出了运用垂直深孔爆破消空处理和一次成井及深孔爆破消空一体化处理两种空区处理方案,将两种方案进行对比分析后发现,垂直深孔爆破消空处理方案炸药单耗和总装药量较大,但其爆破网络结构简单,现场作业量小。而一次成井及深孔爆破消空一体化处理方案炸药单耗和总装药量小,但对钻孔精度、装药及爆破网络连接等都有较高的要求,现场作业量大。     

改进爆破技术是提高巷道掘进效率的重要途径

山东铝厂矿山公司在井巷掘进中先后用一般凿岩爆破、光面爆破和掏槽爆破。掏槽爆破的布孔方式由单一型无空心孔逐步发展到单孔、双孔、“双孔直线”、“双孔螺旋”和大直径的掏槽方法。分析了掏槽爆破中的“卡结”和“饨化”的原因。不断改进爆破技术,取得了良好的社会效益和经济效益。     

飞机钛合金接耳孔边激光冲击强化 应力场优化与试验研究

目的 钛合金关键承力接耳孔边疲劳断裂是影响飞机飞行安全的重难点问题,采用激光冲击强化技术对TC4钛合金小孔件进行强化,提高其疲劳寿命。方法 开展TC4钛合金小孔件单点有无填充、多点搭接激光冲击强化有限元数值模拟研究,确定最优强化工艺,并设计带双孔疲劳试样,进行疲劳试验验证。 结果 直径3 mm光斑单点激光冲击强化的有效范围仅为1.9 mm。孔内有填充,最内圈光斑圆心距孔边0.75 mm时,单光斑激光冲击强化孔边残余应力场分布均匀,且不会引入残余拉应力。双面依次强化会使先强化面残余压应力值略高于后强化面。46.5%径向搭接率下,孔边多点搭接激光冲击强化应力场均匀性优于36.5%和56.5%径向搭接率。强化后,试样的疲劳寿命得到提升,提升效果随最大加载力的减小而显著增大。断口分析表明,强化后,孔边裂纹源位置向深度方向移动,疲劳裂纹扩展区的疲劳条带间距明显减小。结论 最优强化工艺为：周向搭接率56.5%,径向搭接率46.5%,最内圈光斑圆心距孔边0.75 mm,孔填充双面同时强化。激光冲击强化在孔边表面引入600~800 MPa的残余压应力,模拟件疲劳寿命提升了6.98%~60.96%。     

基于XFEM的加载参数对棒料V型槽尖端起裂影响规律

为了研究棒料V型槽尖端的起裂机理,利用ABAQUS软件,建立了带V型槽棒料三维有限元模型;采用扩展有限元法(XFEM)在未预制裂纹条件下对V型槽尖端起裂位置、起裂角和临界加载力的影响因素进行了分析。研究结果表明,棒料夹持位置到V型槽中心轴的距离L1、加载位置到V型槽中心轴的距离L2和棒料直径D对裂纹的起裂位置影响很小,起裂位置处于接近V型槽底角半径的1/2处;L1越大、L2和D越小,起裂角越小。根据L1、L2和D对临界加载力的影响规律,给出了起裂时临界加载力的计算公式。最后,通过下料试验对仿真结果进行了验证,获得了合适的一节棒料加载参数L1为15 mm、L2为30 mm。     

基于地压诱导致裂的高应力硬岩矿床优化回采数值模拟(英文)

采用离散元数值模拟分析软件3Dec,依据贵阳开阳磷矿深部硬岩矿床的工程实际情况建立三维数值模拟模型,对开阳磷矿深部硬岩矿床的3种不同开挖工况进行模拟计算,包括在矿体中开挖地压诱导致裂巷道及不同方向(水平向和竖向)、不同顺序(先上后下/先下后上)开挖后的巷道围岩体的位移和塑性区分布情况。结果表明:在矿体中开挖诱导致裂巷道时,巷道周边岩体塑性区和位移场随着暴露时间的延长而不断增大,矿岩朝着有利于破碎的趋势发展,即为掘进机的高效切割回采提供了有利条件;不同开挖方向对充分利用深部地压效果不同,竖向开挖比水平横向开挖可形成更大的位移场和塑性破坏区,地压致裂的效果更明显;先下后上式开挖比先上后下式开挖产生的临空面附近矿岩产生更大的变形量和破坏区,更能有效地利用深部地应力破岩。该研究对开阳磷矿深部高应力硬岩矿体非爆掘进机连续开采的采矿方法设计、充分利用地压破岩和合理确定开挖方式具有重要的意义。     

单轴压缩条件下含圆形孔洞脆性岩石的断裂演化（英文）

应用物理模型和声发射技术,研究预制圆形孔洞脆性岩石的断裂演化过程。结果表明:在单轴压缩条件下,含单圆形孔洞岩样的破坏主要表现为在孔顶底产生平行于加载方向的拉伸劈裂裂纹,在孔两侧产生压缩裂纹,在孔的周边产生远场裂纹,而且其断裂破坏具有尺寸效应;对含有半长圆孔的开挖花岗岩样,首先在圆孔两侧壁产生压应力集中,诱发产生剪切裂纹的初始、扩展和贯通。对含有多个平行孔洞的岩样,其破坏主要是相邻圆形开挖产生的拉、压、剪共同作用的结果。结果表明,拉、压应力是造成含圆形孔洞试样断裂的关键因素。     

石墨团聚对铁素体球墨铸铁微区裂纹演变的影响北大核心CSCD

基于粘聚力模型和代表体积单元,采用原位显微观察和扩展有限元模拟,分析了石墨团聚对铁素体球墨铸铁单轴拉伸下的微区应力分布和裂纹演变机理的影响。结果表明,当石墨间距与直径的比值(l/d)高于1.8时,石墨与铁素体基体中裂纹萌生关联较小。随着团聚程度增大(l/d≤1.8),石墨与基体脱粘,裂纹易萌生在团聚石墨间的铁素体内,并沿垂直于拉应力方向扩展。团聚的石墨数量越多,团聚区域越容易产生裂纹。     

石墨团聚对铁素体球墨铸铁微区裂纹演变的影响

基于粘聚力模型和代表体积单元,采用原位显微观察和扩展有限元模拟,分析了石墨团聚对铁素体球墨铸铁单轴拉伸下的微区应力分布和裂纹演变机理的影响。结果表明,当石墨间距与直径的比值(l/d)高于1.8时,石墨与铁素体基体中裂纹萌生关联较小。随着团聚程度增大(l/d≤1.8),石墨与基体脱粘,裂纹易萌生在团聚石墨间的铁素体内,并沿垂直于拉应力方向扩展。团聚的石墨数量越多,团聚区域越容易产生裂纹。     

基于Deform的热成形冷却系统优化

以22Mn B5高强度钢U形件为例,建立B柱热冲压有限元模型,并通过Deform-3D软件对热冲压过程进行数值模拟。设定保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差作为评价指标,基于数值模拟和3因素5水平正交实验方法,分析了在多指标因素不同水平下冷却系统参数对保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差大小和分布规律的影响,获得参数的优化组合:冷却管道直径为Φ8.5 mm,两管道孔中心间距为30 mm,管道孔中心与模具型面距离为13 mm。通过热冲压实验,得到保压结束后U形件的最大温差为124.5℃,最大减薄率为4.73%,验证了优化参数组合的有效性,为热冲压模具冷却系统设计优化提供了理论参考。     

GH4169合金不同孔形气膜冷却孔疲劳性能对比分析

气膜冷却孔是航空航天高温部件常见冷却设计,但属于典型结构疲劳危险点。为了优化气膜冷却孔热-机械性能,本研究通过疲劳试验和有限元建模分析,研究GH4169合金相同底孔尺寸下的气膜冷却孔疲劳性能。研究表明：相同底孔直径下,90°圆孔疲劳寿命远低于倾斜圆孔、扇形孔和扇形后倾孔;相同孔倾角下,孔形对疲劳寿命影响较小;90°圆孔发生单断口疲劳断裂,断口与加载方向基本垂直,而倾斜圆孔、扇形孔、扇形后倾孔在孔根部附近发生疲劳断裂,断口向孔轴方向倾斜,除主断口外在孔根部均出现亚断口;90°圆孔断口疲劳裂纹在孔壁中间萌生,而倾斜圆孔和扇形孔疲劳裂纹在孔口部位萌生,且呈现多源萌生特征;裂纹萌生区平整光滑,随着裂纹扩展断口表面韧窝明显增多;孔轴倾角和孔口形状对孔周应力分布及最大应力水平具有显著影响。     

Al含量微调对TiAl合金组织及压缩力学性能的影响

研究了Al含量对TiAl合金微观组织及压缩力学性能的影响,并分析其破坏机理。研究发现,Al含量对TiAl合金微观组织影响显著。通过真空自耗电弧冶炼方法制备的Ti-44.1Al(原子分数,%)合金的组织为全层片组织,层片团粗大,呈现柱状晶特征;而Ti-47.3Al合金的组织为双态组织,三维连通的网状γ相将粗大的铸造组织分割成细小的层片团。力学性能研究发现,与Ti-47.3Al合金相比,无论是在准静态还是动态压缩加载条件下,Ti-44.1Al合金都表现出较高的屈服强度,较低的抗压强度以及较差的塑性变形能力。破坏机理分析表明,准静态压缩加载条件下,在Ti-44.1Al合金中,微孔在γ/α_2层片团的α_2相中萌生并聚集形成裂纹;而在Ti-47.3Al合金中,微孔同时在γ/α2层片团中α_2相中以及三维连通的网状γ相中萌生,微孔聚集形成裂纹并扩展;动态压缩加载条件下,在Ti-44.1Al合金中,在γ/α_2层片团中存在大量的α_2相与γ相的相界,由于加载时间短,在相界处易引起位错塞积而导致应力集中,致使微裂纹在相界处迅速萌生并扩展;而在Ti-47.3Al合金中,微裂纹不仅在γ/α_2层片团中α_2相与γ相的相界处萌生,同时也会在三维连通的网状γ相中迅速萌生并扩展,直至材料破坏。     

三通件多向加载成形热力耦合有限元分析

多向加载是通过在轴向和侧向同时或顺序地施加载荷,可以一次成形出多个方向上具有空腔的复杂构件,减少了加工工序,且提高了成形质量,为高效率、高质量成形复杂整体构件(如三通件)提供了有效途径。然而,三通件多向加载成形影响参数多、机理复杂,本文基于DEFORM-3D,建立了三通件多向加载成形热力耦合刚粘塑性有限元模型,并验证了其可靠性。在此基础上确定了加载方案,获得40Cr钢三通件多向加载成形过程中行程载荷曲线及速度场、温度场、应力-应变场的分布规律。结果表明,按本文确定的加载方案,成形初期在水平支管上出现明显的分流线,分流线处易出现裂纹;水平支管先于垂直支管成形完毕,在水平支管成形完毕时水平冲头的载荷迅速升高,而当整体成形快完毕时,水平冲头和垂直冲头的载荷都急剧升高;成形过程中坯料芯部为大变形区,变形速率大,塑性变形热使坯料芯部出现明显温升。该研究为三通件多向加载成形工艺参数的优化,以及缺陷的控制,提供了指导。     

双辊薄带连铸分配器的模拟

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中,通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(α)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响。结果表明,分配器侧孔倾角对布流影响是显著的,分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著。分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数。     

高分段嗣后充填采矿法在铜绿山矿的实践和应用

通过铜绿山矿采矿工艺进行分析和对比,在铜绿山矿进行高分段嗣后充填法的应用和实践研究。采用DL331施工上向扇形孔,采用一次爆破的方法进行分段掏槽,通过调节炮孔深度和角度实现回采巷道眉线的控制。采场回采结束效果评价显示,采场的顶板和边邦造型控制更光滑,为出矿作业提供了良好的安全保障,为矿山大规模高效采矿方法工业试验研究提供了有效的经验和数据支撑。高分段嗣后充填采矿法可以提供良好的经济效益和社会效益,     

镁合金复杂结构件超塑性成形模具型腔优化设计与数值模拟

依据零件几何特征和使用性能要求,设计了镁合金超塑性成形两种模具。利用Deform-3D软件对两种成形模具在不同温度和加载速率下即温度分别为350、375、400℃和加载速率分别为10、8、6、4、2、1mm/min时进行了超塑性成形的数值模拟,揭示了温度和加载速率对所需载荷的影响规律,获得了较佳的工艺参数,获得了优化工艺参数下的速度场、等效应力场、塑性流动方向以及载荷与行程的关系,分析了成形过程中应力和载荷变化的原因。     

液力缓速器制动扭矩的关键影响因素分析

制动扭矩的大小是考察液力缓速器工作效果的关键,在控制系统加载的工作压力一定时,影响液力缓速器制动扭矩的关键因素是定转子叶轮的几何参数。为此,利用工程流体动力学(CFD)软件对不同几何参数条件下的液力缓速器的内流场进行数值模拟。基于SIMPLE算法,采用RANS方程、标准的k-ε湍流模型以及精确的八面体自适应网格技术,分析出在不同几何参数条件下的制动扭矩,结果表明:制动扭矩在循环圆直径D=50~64 mm时增大最为明显,在叶片倾角α=45°时其值最大。同时得到工作腔内的压力分布以及速度分布,为液力缓速器的优化设计提供参考。     

插销试件合理缺口深度的探讨

本文对C.L.M.Cottrell,F.Watkinson等采用带环形缺口试件.在充氢高压釜中做拉伸试验,用以确定钢材氢脆敏感性的研究结果进行了分析,指出了IIW 推荐的插销试件缺口型式的不足之处.并对正火、热模拟和焊后状态的15MnVN 钢进行了不同缺口深度对钢材缺口拉伸强度影响的试验,提出用由氢引起的缺口强度降低的程度,来表示钢材对氢致裂纹的敏感性,并以D 值表示:D=(((?)_(NT)-(?)_(Impcr))/(?)_(NT))×100%最后叙述了D 值的应用实例,用D 值比较了两种后热工艺,为某压力容器的焊接,选择了防止氢致裂纹的后热工艺.     

孔缺陷对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆合金薄板变形行为与超弹性的影响

对带孔和不带孔的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆合金薄板试样的超弹性能进行测试,同时利用ARAMIS三维变形分析测试系统对不同合金试样在加载-卸载过程中的应变分布进行实时观测,研究孔径与孔间距对合金应变场分布和超弹性能的影响。结果表明:孔缺陷的引入导致的应力集中会引起试样应变局部化,从而降低合金的超弹性,而且随着孔径的增加和孔间距的减小,应变局部化程度加剧,合金的超弹性也随之降低。     

切口断裂韧性与裂纹断裂韧性之间关系的探讨

由裂纹顶端应变开裂判据ε_(max)=ε_c可知,裂纹体、切口体和光滑体的开裂判据应是一致的,故三种试样所测得的断裂韧性之间必有内在联系,本文通过对广义缺口顶端应变场的理论分析和实验研究,运用松弛滑移的概念,得到裂纹和切口张开位移δ之表达式。同时,在探讨裂纹当量曲率半径ρ_f物理本质的基础上,得到ρ_f与材料中的夹杂物或第二相质点的平均间距λ大致相等的经验关系。从而得到切口断裂韧性与裂纹断裂韧性之间的换算关系:((δ_c)_f)/(δ_c)_n=((δ_(pc))_f)/((δ_(pc))_n)=((δ_(ec)~*)_f)/((δ_(ec)~*)_n)=(ρ_f/ρ_n)~(1/2)=(λ/ρ_n)~(1/2)并通过实验进行了初步验证.     

7000系铝合金析出相应变的HRTEM几何相位分析

为了研究7000系铝合金时效析出相的应变场分布,利用喷射沉积技术制备了Al-12Zn-2.4Mg合金,使用高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscopy,HRTEM)和几何相位分析(geometric phase analysis,GPA)技术对时效析出相(GPII区、η′相)的应变场进行了研究。实验结果表明:GPII区内的应变场为压应变,产生的压应变极值为7.09%;η′相内的应变场为拉应变和压应变,产生的拉应变极值为2.54%﹑压应变极值为2.15%。GPII区和η′相的应变场在不同方向上分布也是不同的,x方向的应变较y方向更大。GPII区转变为η′相是应变能降低的过程,转变后合金达到较稳定的状态。