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为探讨不同含水状态红砂岩试样在动静组合状态下的失稳破裂特征,采用QKX-YB200真三轴岩爆试验系统、声发射监测系统以及高速摄像仪对自然和饱水状态下的红砂岩立方体试样开展真三轴卸载–动力扰动试验。研究结果表明:在真三轴卸载–动力扰动条件下,自然状态砂岩破坏模式为张拉–剪切混合型破坏,而饱水状态砂岩的破坏模式为张拉型破坏,不同含水状态砂岩的裂纹扩展程度与初始轴向静应力和动力扰动频率密切相关;相比于饱水状态砂岩,自然状态砂岩试样在动力扰动阶段出现了不同程度的块片弹射和飞溅现象,体现为典型的应变型岩爆特征;轴向静应力以及动力扰动频率对于不同含水状态砂岩的力学响应特征具有显著的差异性,其对于自然状态砂岩的力学响应主要体现为岩样的破坏剧烈程度,而对于饱水状态砂岩的力学响应则主要体现为岩样的破碎程度;对含水砂岩试样建立了真三轴卸载–动力扰动下裂纹扩展模型,认为水楔效应、中间主应力效应以及开挖卸荷效应是诱发饱水砂岩产生张拉型破坏的本质原因;基于室内试验结果,从能量转化、力学、物理以及化学的角度初步揭示了真三轴卸载–动力扰动下水弱化岩爆机制。 相似文献
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冯帆 《中国水利水电科学研究院学报》2010,(3)
近些年来,数字监测越来越多的应用于特高拱坝的建设中,采用先进的监测仪器,可以实时获得大坝施工、蓄水以及运营期各阶段的位移和温度等数据,这些数据经过整理,被用于进行坝体和坝基材料参数的反演计算,为大坝全过程的仿真反馈分析提供依据。本文以恒山大坝加固工程为背景,利用先进的钻孔弹模仪在恒山大坝左岸软弱滑移层中进行了若干组试验,并通过有限元反演计算获得了软弱滑移层的整体弹性模量E、摩擦系数f和黏聚力c。 相似文献
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对冷轧低碳钢DC01热轧生产时设定不同的终轧温度,通过金相和拉伸实验,对比其热轧基板内部显微组织及力学性能的差异,并对比了冷轧和退火后其冷轧成品内部组织和力学性能的差异。试验结果表明,在终轧温度低于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3时,热轧基板表层会随着终轧温度的降低出现越来越严重的混晶缺陷,通过冷轧及退火再结晶,表层混晶缺陷能够得到一定改善。轻微混晶缺陷不会直接对带钢热轧及冷轧力学性能数据产生明显影响,但会增大塑性应变比r值的各向异值|Δr|,即增加了材料的各向异性。 相似文献
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冯帆 《岩石力学与工程学报》2019,(7)
板裂化破坏和板裂化岩爆是深部高应力硬岩巷道或硐室常见的破坏形式,尤其是板裂化破坏,其诱发因素和诱发机制复杂,至今尚不明确。鉴于此,针对地下非煤矿山巷道围岩周边或采场硐壁处所产生的一系列板裂化破坏现象,采用理论分析、室内试验、数值模拟以及现场监测相结合的方式,探讨深部高应力硬岩板裂化破坏特性及岩爆诱发机制,为非煤矿山实现安全高效开采提供理论依据与技术指导。研究工作主要集中如下:(1)采用有限元/离散元耦合数值模拟(FEM/DEM)研究单轴压缩下长方体硬岩破坏特性,分析不同试样高宽比硬岩裂纹扩展规律,阐述硬脆性岩石由剪切破坏到板裂化破坏的转化机制,进一步验证硬岩在压缩状态下为张拉型破坏的本质。对于高试样而言,其宏观剪切带是由一系列微小的拉伸裂纹所组成,而矮试样发生板裂化破坏是由于有限的裂纹扩展路径所致。端面摩擦效应对硬岩单轴抗压强度具有较大的影响,而以Mohr-Coulomb应变软化为基础的本构模型在预测岩石发生板裂破坏时所对应的峰值强度时仍存在一些不足。数值模拟获得的硬岩破坏模式与板裂化强度与先前室内试验和现场监测结果具有较好的一致性。(2)通过真三轴卸载试验,以汨罗花岗岩为研究对象,分析不同试样高宽比与中间主应力σ_2作用下长方体硬岩破坏特性。研究结果表明:在真三轴卸载下,长方体硬岩的破坏特性是试样高宽比和σ_2共同作用的结果。对于高试样而言,发生板裂化破坏需要较大的σ_2,而对于较矮试样,较小的σ_2便可以产生板裂化破坏。当σ_2为一定值时,不同的σ_2/σ_3比值对于花岗岩破坏模式,峰值卸载强度以及岩爆程度影响很小(σ_3为最小主应力)。试样的岩爆剧烈程度随试样高宽比的降低呈现单调递增趋势,而随σ_2的增大呈现先增高后降低的趋势。当σ_2较大时,试样内部出现较大程度的损伤,促进了能量的进一步耗散。(3)通过真三轴加载实验,以汨罗花岗岩为例,根据不同最小主应力值σ_3分别设计5组试验。通过设定不同中间主应力值σ_2,研究真三轴加载下硬岩破坏模式与强度特性。率先在真三轴加载条件验证了板裂化破坏的存在,并认为硬岩板裂化破坏的发生条件应当满足3个条件,即:(1)大于或等于某一特定的σ_2/σ_3值;(2)处于较低的σ_3水平;(3)具有较低的试样高宽比。以真三轴强度数据为基础,根据实际工程可预测性、实验值与预测值偏差、强度准则在偏平面应力轨迹、强度准则在子午面和τ_(oct)-σ_(oct)平面上应力轨迹4个方面因素,对7种经典强度准则进行系统的评估与分析,认为Mogi-Coulomb准则,修正Wiebols-Cook准则以及修正Lade准则能够很好地体现硬岩真三轴状态下峰值强度特性。(4)为了分析深部高应力硬岩板裂屈曲岩爆的力学机制与控制对策,对板裂化岩体建立了正交各向异性薄板力学模型,推导出双向受力条件下板裂屈曲岩爆临界荷载值,依据能量法求得了薄板压曲状态下的挠度值。提出采用充填法的控制对策以防治板裂屈曲岩爆的发生,并推导出充填体所需的围压值。研究表明:(1)轴向应力的增加不仅促进了板裂化破坏的形成,还加剧了板裂屈曲岩爆发生的可能性;(2)在一定范围内,板裂体在压曲作用下的水平挠度值随板厚的减小而增大,且当长高比为■时(E_1,E _2分别为纵向和轴向方向弹性模量),有最大挠度值;(3)在对采空区进行充填时,较小的充填体围压值便可以有效抑制板裂屈曲岩爆的发生。(5)采用FEM/DEM耦合数值模拟对含结构面深埋高应力硬岩巷道破坏特性进行了系统地研究,模拟中同时考虑了开挖卸荷效应与岩体的非均质性。研究结果表明:结构面倾角、位置(揭露与非揭露)、摩擦系数以及初始地应力(侧压力系数)对于巷道围岩的破坏具有重要的影响。开挖卸荷导致的板裂化破坏以及结构面诱导的剪切滑移破坏在一定情况下会相互作用、相互影响。一方面,渐进的板裂化破坏过程促进了切向集中应力作用下结构面的扩展;另一方面,结构面在剪切错动过程中会释放剧烈的能量,进而又会诱发板裂化围岩结构的整体失稳破坏,该种情况下极易诱发高强度岩爆。 相似文献
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冯帆 《建设机械技术与管理》2012,(2):106-109
作为工程机械行业中一个重要组成部分的挖掘机械行业历来是国民经济的晴雨表。其销售量及市场预期等不同数据一直以来都可以作为考量国民经济发展的一个重要指标,具有举足轻重的意义。而长期以来,挖掘机械行业在自身传播平台的建设上发展缓慢,本文力图通过对新媒体特征的分析来阐释挖掘机械行业构建新媒体传播平台的重要性,实现我国挖掘机械行业在媒体传播上的发展。 相似文献
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针对汽车橡胶空气弹簧存在的流固耦合问题,采用ABAQUS软件对橡胶空气弹簧系统进行模拟,完成橡胶空气弹簧的特性有限元分析。利用Symm-Transform的功能优势,实现橡胶空气弹簧轴对称模型到3D模型的转换。为保证汽车橡胶空气弹簧橡胶气囊的隔震效果,将橡胶空气弹簧的动刚度无限趋近于静刚度。当工作气压为0.6 MPa时,动静刚度比为1.32;当工作气压为0.7 MPa时,动静刚度比为1.27。不同工作气压下的动静刚度比均小于1.4,可证明该汽车橡胶空气弹簧气囊具有良好的隔震效果。 相似文献
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