地形影响下的开采沉陷影响函数法优化

影响函数法广泛应用于地下层状矿体的开采沉陷计算。理论上,该方法适用于水平地表条件下的沉陷预计。将地形变化纳入影响函数法,使此方法可以应用于非水平地表条件下。为了剔除其他开采和地质因素的影响,除地形变化外可能影响沉陷形态的因素都被固定了的简化数值模型被应用于研究中。根据这些数值模拟实验的结果,若干影响函数法的参数,包括影响半径、影响角和下沉率,通过4个地形相关的修正系数被重定义为地表相对矿体高程的函数。优化后的影响函数法可以更好的拟合非水平地表条件下的数值模拟结果和现场观测数据。相较于经典影响函数法,该方法需要将地表点相对矿体的高程作为输入数据。在其他开采、地质条件下,构建简单数值模型的方法可以被用于估算相应条件下的地形影响修正系数。

基于影响函数法的复杂辊系有载辊缝模型优化

精确的板形控制理论对提高板带轧制质量有重要意义,而辊缝的高效预测是板形控制理论的重要内容.针对复杂辊系的辊缝在线计算问题,给出一种高效的计算方法.该方法以在简单辊系中成熟应用的影响函数法为基础,结合有限元法中建立刚度矩阵思想,并通过矩阵迭代方式求解矩阵来预测辊缝.通过对辊间接触压力向量Ψ的前置处理,实现了高效的初值预设,新型预测模型的求解速度与精度进一步提高.将该预测方法与有限元法对比分析,发现该方法计算时间大大少于有限元法,但精度与有限元法相近,最大误差仅为1.6%,满足在线计算时的要求.

确定节理岩体抗剪强度的结构影响函数法

本文通过室内直剪试验和三轴压缩试验研究了常见节理岩体类型的抗剪强度特征后,提出用抗剪强度“结构影响函数”来描述岩体结构对节理岩体抗剪强度的综合影响和用结构影响函数法来确定节理岩体的抗剪强度。该方法较现场试验法要简便、迅速、经济。

求解地基位移的影响函数法

本文利用圆心位移影响函数,提出弹性地基中圆形、环形、矩形面积上作用竖向均布荷载对地基位移的一般计算式.这些公式简单明了,便于数值计算,对时间和空间变量是否可分离不作任何限制,既可用于动力分析,又可用于静力分析等多种情况.大量数值计算比较表明,对于地基沉降计算,圆心位移影响函数法是一种简单有效和通用的方法,在许多情况下还可以求得问题的解析解.

基于影响函数法的冷轧带钢轧制力计算

根据经典轧制力模型 ,在考虑轧制力模型与轧辊压扁模型耦合的前提下 ,开发了基于影响函数法的冷轧带钢轧制力计算程序 ,并用实际生产中的采样数据模拟计算了HC轧机各道次的轧制压力分布和总轧制力 ,将所得计算结果与现场实测数据进行比较。结果表明 :所得轧制力计算结果与实测值相近 ,轧制压力分布与实际相符 ,为HC轧机板形控制提供了一种计算轧制力的有效方法。

基于影响函数法的辊系弹性变形研究

介绍了轧辊弹性变形影响函数解析方法的基本理论与公式。采用Fortran语言编写了轧辊弹性变形解析软件。采用编写的解析软件对某I700mm热带轧机精轧机组进行模拟计算,结果表明:增大弯辊力将降低出口带钢凸度;弯辊力的变化对辊间压力分布、工作辊挠度及辊间压扁的影响较大,而对支撑辊挠度及工作辊与轧件间的压扁影响不大;辊间压力在支撑辊端部位置存在峰值。以上模拟计算结论均符合轧制理论及现场实际。

基于影响函数法的厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型

针对某矿8104工作面上覆岩层移动变形预测进行研究,将基于影响函数法的开采地表沉陷预计方法推广应用于地表至开采煤层之间的覆岩的移动变形与预计分析,建立厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型,预测出的岩层下沉的数据绘制完整的上覆主要岩层在煤层回采过程中沿走向、倾向方向上的下沉曲线,以及对应的沉陷分布等高线、应变分布等高线,直观地反映出关键层对覆岩沉陷的影响程度及范围。

基于影响函数法的WRS轧机辊系变形分析

介绍了WRS轧机技术特点,影响函数法的基本原理以及辊系变形的仿真计算。根据辊系变形仿真计算结果,无横移时,辊系变形是对称的,横移S=90mm时工作辊的变形不再对称,左侧的变形增大,右侧的变形减小;而支撑辊轴线的挠曲没有变化,沿轧辊中心对称分布。因此WRS轧机辊系横移S=90mm时,更有利于控制轧件的几何形状和尺寸,轧件截面形状更为平整,板形有所改善。

基于影响函数法的20辊森吉米尔轧机辊系变形解析

为了实现轧辊-轧件一体化的辊系弹性变形计算,提出简支梁和悬臂梁相结合的模型,计算支撑辊弹性弯曲影响函数,采用影响函数法建立了20辊森吉米尔轧机的辊系变形计算模型。计算过程中,针对每个单元压下量的微小差距,选用Bland-Hill模型逐单元计算轧制力后合成为总轧制力,将轧件变形考虑进来,实现轧辊-轧件一体化辊系变形计算。以鞍钢SENDZIMIR MILL ZR22B54"为研究对象进行实例验证,计算了轧制力及其横向分布、辊间压力分布以及出口轧件横向厚度分布,计算结果与现场设定值偏差在3%以内,验证了计算模型的有效性。研究结果为分析20辊森吉米尔板形控制规律提供了一种有效手段。

基于影响函数法盐穴储气库地面沉降与预警阈值研究

针对盐穴储气库腔群运行期产生的地面沉降缺乏有效的理论预测模型,通过影响函数法对盐穴储气库因腔体收缩产生的地面沉降进行研究。运用数值模拟方法对影响函数法体积传递系数的单腔变化规律和双腔影响因素进行研究,建立基于腔群效应修正的影响函数法地表沉降预测模型。结合金坛储气库工程实例,运用修正的地表沉降预测模型分析盐穴储气库的沉降,基于腔体体积收缩提出了储气库地面沉降安全预警阈值。研究结论显示,地表沉降影响函数法能较好地模拟盐穴储气库腔体收缩产生的地面沉降,盐穴储气库运行周期内体积传递系数位于0.6~0.8范围,体积传递系数随储气库腔体体积收缩比增大而不断增大。应用工程实例中,盐穴储气库运行周期内地面沉降建议预警阈值为累计值不超过200 mm。

基于影响函数法的多辊轧机辊系变形矩阵迭代法

该文提出了基于影响函数方法的新多辊轧机辊系弹性变形快速计算方法。该文分析了传统影响函数法在多辊轧机计算中的不足,构造了多辊轧机辊系变形计算的矩阵迭代方法,该方法计算量小且精度高,适用于任意类型的多辊轧机。该文针对森吉米尔轧机给出了该方法中整体刚度矩阵的构成方法,分析了整体刚度矩阵的特点,并列出了详细的迭代计算流程。通过与不同工况的有限元结果对比,验证了该方法的可靠性。

基于影响函数法的TDC模块开发与现场测试

为研究轧辊凸度对带钢厚度的影响,分析并建立了轧辊弹性弯曲和弹性压扁影响函数矩阵,开发了基于影响函数法的TDC模块。在某1 450mm冷轧机上对该模块进行测试,其运行稳定、快速,满足精度要求。测试结果表明:当中间辊凸度增加时,轧件轧后厚度呈现增加的趋势。

基于IFM-KS模型的多层煤开采上覆岩层移动模型

双系煤层条件下的重复开采使得单层开采后已经趋于稳定的岩层再次“活化”,加剧了变形破坏的影响。因此,对煤层重复开采后引起的覆岩移动规律进行研究具有十分重要的意义。基于“力学模型+几何方法”融合的IFM-KS模型,提出了适用于多层开采条件下的岩层移动计算模型,揭示了煤层重复开采情况下岩层二次扰动后的移动变形规律。通过理论计算及UDEC数值计算方法验证了双系煤层开采情况岩层移动新模型的预测准确性。结果表明,理论计算的岩层位移结果与采用数值模拟得到的结果整体呈相同的沉降趋势,平均误差率约为15%。结合岩层移动模型计算结果,层间及上覆岩层空隙率的相关计算,与单层煤开采相比,双系煤层开采后造成的采空区空隙率变化剧烈,岩层破坏更加严重,上下采空区可通过裂隙沟通形成漏风通道。该计算模型能为类似采动件下岩层变形预计、采空区空隙率分布等提供一定的参考。

影响冷轧边部减薄的因素

边部减薄是带钢重要的断面质量指标,直接影响到边部切损的大小,与成材率有密切的关系。以六辊冷轧机为对象,采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,分析了带钢入口厚度、压下率、变形抗力、前后张力、工作辊与中间辊的正负弯辊以及工作辊横移等因素对边部减薄的影响规律。研究结果表明,带钢入口厚度、压下率和变形抗力的变化对出口带钢横向厚度分布的影响结果相似,即随其数值的增大,中心板凸度Cc和边降Ce都随之增大。正弯辊力会减小Cc和Ce,工作辊横移会大大改善边部减薄,具体的横移量要根据不同品种、不同宽度以及不同轧制工艺来确定,而不能仅仅通过工作辊长度以及带材宽度来设计工作辊横移位置。

板坯轧制过程中不对称工艺参数对侧弯的影响

在板坯轧制过程中 ,由于某些因素的影响 ,使板坯在粗轧阶段的工艺参数发生变化 ,如冷却不均匀 ,使板坯两侧存在温度差、板坯具有楔形及在咬入过程中偏离轧辊中心线等 ,都会使板坯产生侧弯现象。侧弯将导致板形不良和尺寸精度变差 ,必须用控制系统加以改善。笔者采用影响函数法对板坯不同厚度和宽度下的侧弯量进行了分析和计算 。

基于Bertalanffy时间函数的地表动态沉陷预测模型

常规地表沉陷预计是对工作面回采结束、地表沉陷稳定后最终的静态移动变形预计;当涉及建(构)筑物下保护性开采与地面建(构)筑物加固及动态纠偏治理时,需要掌握该地质采矿条件下的地表动态移动变形规律,同时能够解决区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。首先对常见Knothe,Logistic,Weibull、分段Knothe、幂函数-Knothe与双曲线等时间函数的曲线形态、各时间段的地表动态下沉、下沉速度与下沉加速度进行了优缺点和适用性分析;其次基于东坡煤矿地表移动变形实测数据,针对特厚煤层综放开采条件下地表移动变形的特殊性,引入Bertalanffy时间函数,并基于此函数改进Bertalanffy三参时间函数;分析了各参数对改进Bertalanffy三参时间函数的影响规律,研究了各参数的物理意义以及与地质采矿条件的内在联系规律;最后将该函数用于平朔井工一矿特厚煤层综放开采条件下的地表动态下沉预计,并进行了拟合优度分析和现场应用效果检验。结果表明:基于改进Bertalanffy三参时间函数的各参数物理意义与地质采矿条件具有内在联系;该地表动态沉陷预计模型可塑性强、有着较好地预测精度和应用广度,能够较好地应用于煤矿地表动态变形的预计工作中;提出基于改进Bertalanffy三参时间函数结合影响函数法,该方法可有效地解决特厚煤层区域性限厚开采,如特厚煤层只采不放、煤层厚度赋存不稳定等区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。

轧辊弹性变形对中厚板辊缝设定的影响

根据中厚板轧制过程的受力模型 ,将辊缝变化转化为辊系的弹性变形 ,利用影响函数法 ,计算出轧件宽度、工作辊半径、支承辊半径、工作辊凸度、支承辊凸度及轧制力等因素对辊缝设定的影响·仿真结果表明 :①随着支承辊半径的增大 ,轧辊变形量呈线性减少 ;②随着工作辊半径增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;③随着支承辊凸度的增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;④工作辊凸度与轧辊变形量之间呈线性关系 ,轧件宽度的变化直接影响该线性关系的走向 ;⑤随着轧制力增加 ,轧辊变形量线性增加·只要轧制力相等 。

快速辊系变形在线计算方法研究

工作辊和支撑辊弹性变形计算是板带轧机板形设定模型的关键,其计算速度与结果精度是当前制约辊系变形在线计算的主要因素。物理建模方面,在传统影响函数法的基础上,通过引入工作辊中心倾斜角度这一变量,改进辊系弹性变形简化模型,使辊系在非对称工况下也能满足弯矩平衡条件。在辊系变形数值计算方面,根据Timoshenko深梁理论建立挠曲平衡微分方程,采用有限差分法对四辊轧机辊系变形进行数学建模,计算辊系的角位移和挠曲变形。该有限差分模型采用递推方式进行挠曲计算,避开了影响函数法中的大量矩阵乘法运算,计算效率有较大提高。分别通过与影响函数法、有限元法对非对称工况的计算结果进行对比,验证基于有限差分法的快速辊系变形计算方法具有较快的计算速度和较高的精度。

入口楔形对中厚板侧弯影响规律

为了研究轧件入口楔形对中厚板侧弯的影响规律,提高侧弯控制精度与效率,针对国内某中板厂精轧机组四辊轧机的生产实际情况,采用基于双悬臂梁的影响函数法开发了不对称条件下辊系辊弹性变形计算模块,阐述了该模块的离散化方法、关键数学模型及向量与矩阵的确定以及轧辊弹性变形的求解方法.基于现场实际数据进行入口楔形不对称条件下的模拟计算,得出了入口轧件楔形对出口轧件弯曲半径的影响规律,指出轧辊刚性倾斜是控制侧弯的有效手段,并建立了来料存在楔形时的目标楔形量计算模型及侧弯控制模型.

工作辊横移对带钢边部减薄的影响

边部减薄是带钢重要的断面质量指标,现代轧机中,轧辊的横移装置对边部减薄的控制起到了重要的作用.以六辊单机架冷轧机为研究对象,采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,分析了工作辊横移对轧后带材边部减薄的影响规律,并通过迭代计算,根据板带比例凸度小于1%的收敛条件,确定了生产某一规格的产品最佳工作辊的横移位置.研究结果表明,工作辊横移会大大改善边部减薄,具体的横移量要根据带材材质、带材宽度以及生产轧制过程参数来确定.同时,该迭代方法适用于轧制过程中工作辊横移位置的预设定计算.