不同应力路径下层理煤体力学特性试验研究

为探究不同应力路径下层理煤体力学特性和破坏特征,利用MTS816岩石力学试验系统对0°、30°、45°、60°和90°层理倾角煤样开展了常规三轴加载、增轴压卸围压和恒轴压卸围压应力路径下的力学试验,分析了应力路径和层理倾角对煤样强度、变形及破坏特征的影响规律。研究结果表明:(1)常规三轴加载条件下煤样在达到峰值强度前,应力-应变曲线呈近线性关系,达到峰值强度后,应力-应变曲线迅速跌落;增轴压卸围压条件下,随着卸荷比的增加,轴向应变增量比呈线性增加趋势,而环向应变增量比和体积应变增量比呈低速增长-急剧增长-平稳增长的三阶段变化特征;恒轴压卸围压条件下,轴向应变增量比、环向应变增量比和体积应变增量比均呈低速增长-急剧增长的两阶段变化特征。(2)随着层理倾角的增加,不同应力路径下煤样峰值强度和轴向峰值应变均呈先减小后增大的V型变化趋势,在0°时达到最大值,在60°时达到最小值。(3)随着卸荷比的增大,煤样变形模量先平缓后迅速劣化,泊松比先缓慢增加后呈指数形式增加,临界卸荷比随层理倾角的增大先增加后减小;当层理倾角相同时,增轴压卸围压条件下的临界卸荷比低于恒轴压卸围压。(4)常规三轴加载条件下煤样发生脆性剪切破坏,增轴压卸围压和恒轴压卸围压条件下煤样呈张拉-剪切混合破坏模式,当层理倾角为60°时,煤样主剪切破裂面角度与层理倾角几乎一致。

卸荷损伤砂岩的分级加载三轴蠕变力学特性试验研究

为探究含初始卸荷损伤砂岩的三轴蠕变力学特性,借助MTS816岩石力学试验系统通过控制卸荷量制备了不同初始卸荷损伤程度的砂岩试样,开展了卸荷损伤砂岩分级加载三轴蠕变力学试验,分析了初始卸荷损伤程度对砂岩应变特征、蠕变速率、变形模量、长期强度及破坏模式的影响规律。研究结果表明:(1)分级蠕变条件下,不同初始卸荷损伤程度砂岩的轴向和环向应变均呈阶梯式增长,轴向瞬时应变随载荷水平的增加呈近线性增长趋势,而环向瞬时应变呈非线性增长趋势,且随初始卸荷损伤程度的加剧,增加单位荷载引起的轴向瞬时应变增量不断增加;(2)卸荷损伤砂岩在非破坏阶段经历了瞬时变形、减速蠕变和稳态蠕变3个阶段,稳态蠕变速率随初始卸荷损伤程度的增加呈指数增长趋势;砂岩在破坏阶段经历了瞬时变形、减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变4个阶段,其中加速蠕变阶段用时极短,却能产生较大的扩容变形,导致岩样发生失稳破坏;(3)砂岩蠕变总时长、平均变形模量和长期强度均随初始卸荷损伤程度的增加呈非线性减小趋势,当初始卸荷损伤程度超过70%后,砂岩蠕变总时长、平均变形模量和长期强度降幅急剧增加,最高可达24.77%、33.28%和21.79%;(4)随着初始卸荷损伤程度的增加,砂岩蠕变破坏模式由单一的剪切破坏逐渐向复杂的张拉-剪切混合式破坏转变。

CO_(2)−荷载耦合作用下煤体细观统计损伤本构模型及验证

CO_(2)吸附会对煤体产生损伤劣化作用进而降低其稳定性,对CO_(2)封存的长期安全性提出挑战,明确CO_(2)劣化作用并建立本构模型至关重要。采用损伤力学理论和统计理论推导出能够综合反映CO_(2)吸附和荷载耦合作用下煤体总损伤变量的计算公式,并重点考虑了压密段的影响,分段建立了CO_(2)作用下煤体的细观统计损伤本构方程,明确了模型各参数的确定方法。最后通过CT扫描实验系统、MTS 816实验系统确定了本构模型参数,并采用自主研制的气−固耦合实验系统对不同CO_(2)压力下煤体进行了单轴压缩实验,验证了模型的合理性。研究结果表明:①基于CT扫描获取的裂隙率和运用Weibull分布理论分别定义了吸附和受载作用下的损伤变量,结合损伤理论进一步得到二者耦合作用下的总损伤变量,并建立了细观统计损伤本构模型;②基于CT扫描技术的裂隙三维重构真实反映了CO_(2)作用前后裂隙扩展特征,CO_(2)压力越高,裂隙扩展越充分,煤样三维裂隙参数和损伤变量越大,所形成的空间裂隙网络越复杂;③CO_(2)对煤体力学性质劣化作用显著,煤体的抗压强度与弹性模量随CO_(2)压力增加分别降低了49.78%和22.63%,CO_(2)对煤体的溶胀效应、塑化效应和气楔效应的综合作用导致了力学参数的降低;④建立的CO_(2)作用下煤体细观统计损伤模型理论曲线与单轴实验曲线具有较高的吻合度,说明损伤本构模型能够较好地反映出CO_(2)对煤体力学特性的损伤劣化作用,体现了损伤本构模型及模型参数确定方法的合理性与适用性。

煤张开型裂隙三维宏细观演化特征及扰动因素探究

裂隙演化方式受控于诸如矿物特征及围压条件等内外环境,为探究含裂隙煤体裂隙宏细观演化特征及影响因素的围压效应,基于工业CT扫描系统及其搭载的三轴加载系统对含裂隙煤体开展三轴静载试验,以多角度联合表征,对原生裂隙、矿物及围压的内外条件相互作用机制做出合理解释。结果表明:①围压会改变煤体初始损伤显著区位置,使其随围压升高由裂隙尖端过渡至煤体上、下端,且微孔隙和大尺寸裂隙之间比微孔隙和微孔隙之间更易相互贯通,并产生新的宏观裂纹。②围压升高使得三维动态分形维数由缓慢增加、快速增加和平稳增加转变为平稳增加、快速增加和缓慢增加的发展阶段,可表征裂隙的时间演化规律。③含裂隙煤体在单轴或低围压下呈纵向拉伸破坏,高围压会使其破坏方式趋于剪切,并通过2种途径提升煤体强度。④起裂角理论值偏离试验值程度随围压增加而增加,与煤体由矿物分布引起的离散度数值关系一致。⑤根据裂隙的受力成分及矿物分布特征将裂隙扩展行为分为直驱、绕核和错核3种类型,该扩展行为受围压对裂隙的作用力成分影响,由相对纯粹拉应力、拉伸–剪切复合应力和相对纯粹剪应力作用的裂纹分别对应以上3种扩展行为,即对裂隙的扩展影响形式表现为以围压为主,矿物赋存形态为辅。

循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律研究

为研究循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统和自主研制的含瓦斯煤气固耦合装置开展循环加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验,分析循环加卸载下煤样强度和变形特性,并结合数字图像相关(DIC)技术探究含瓦斯煤应变场演化规律。结果表明:①循环加卸载作用下,加卸载曲线之间不重合,形成滞回环,且随着循环次数的增加,滞回环面积逐渐增大,并向着应变增大的方向逐渐移动;不同瓦斯压力的煤样在循环荷载作用下均呈明显的脆性破坏。②循环加卸载作用下,随瓦斯压力升高,煤样峰值强度降低,加载变形模量和卸载变形模量均增大,且卸载变形模量始终大于加载变形模量;随着循环次数的增加,变形模量差值逐渐减小并最终在0~0.1 GPa。③循环加卸载条件下煤样不可逆应变与循环次数之间呈“初始、稳定、加速扩展”的3阶段变化特征,曲线整体从L型向U型趋势发展,累计不可逆应变与循环次数之间呈快速增加、缓慢增加、快速增加的趋势,不可逆应变与累积不可逆应变均随瓦斯压力增大而增加。④在低瓦斯压力下,煤样应变集中区主要为单一竖向应变集中带,随瓦斯压力增大,局部应变集中带逐渐由竖向单一向无序复杂转变;瓦斯压力越大,应变场波动程度越剧烈且剧烈程度主要集中在中部区域;高瓦斯压力下,随瓦斯压力升高,峰值点的个数越多,应变越大。

不同初始瓦斯压力下煤体动力学特性及其劣化特征

为探究不同初始瓦斯压力下煤体动力学特性及其劣化规律,利用自主研发的含瓦斯煤岩动静组合加载试验系统对含瓦斯煤开展冲击压缩试验,结合CT扫描系统分析了含瓦斯煤内部裂隙的扩展演化规律,并基于不同初始瓦斯压力下冲击煤样内部裂隙率增量定量表征了其细观损伤程度,探讨了冲击荷载作用下含瓦斯煤宏观力学参量劣化规律。研究结果表明:(1)冲击荷载作用下含瓦斯煤动态应力-应变曲线无明显压密阶段,分为线弹性阶段、塑性硬化阶段和破坏阶段,并发现随初始瓦斯压力升高,冲击煤样峰值强度、峰值应变和弹性模量均出现弱化现象;(2)瓦斯加剧了煤体内部裂隙的扩展和贯通,并根据CT扫描结果发现,含瓦斯煤冲击破坏模式主要以劈裂和层裂破坏为主,随初始瓦斯压力升高,两种破坏模式越显著,煤体内部裂隙数量及其损伤程度逐渐增大,空间裂隙网络更为复杂;(3)基于细观层面定义了损伤变量,得其值随初始瓦斯压力升高呈现二次函数上升,对比冲击载荷作用下煤体动态强度与以裂隙率增量定义损伤程度所得理论强度,验证了细观层面煤体裂隙率增量定义损伤变量的合理性,建立了含瓦斯煤细观劣化与宏观参量损失的内在联系。研究成果丰富了含瓦斯煤动力学基础理论,为矿井煤岩瓦斯复合动力灾害的防治提供了理论参考。

冲击载荷下不同尺寸煤岩动力学分析及损伤特性研究

为探究冲击载荷作用下不同尺寸煤岩的动态力学及损伤特性,利用分离式霍普金森压杆系统对直径50 mm长度分别为15 mm,20 mm,25 mm,30 mm,35 mm,40 mm,45 mm和50 mm的煤岩开展了冲击压缩试验,通过分析应力-应变曲线特征得出应变率、峰值应力和动态弹模随尺寸变化的关系,并基于能量耗散规律提出煤岩受载全过程动态损伤指标K,同时与Weibull分布结合D-P准则得出的损伤变量D_(w)进行对比,探究不同尺寸煤岩的动态损伤特性。结果表明:不同尺寸煤岩的动态应力-应变曲线包含弹性、塑性和塑性软化3个阶段。随煤岩尺寸的增加,应变率和峰值应力呈减小趋势,动态模量为线性增加;动态损伤指标K是煤岩弹性阶段结束后的瞬时破碎耗能与完全破坏时对应总破碎耗能的比值;动态损伤指标与损伤变量的曲线形态具有相似性,变化趋势具有一致性,表明了K的合理性。指标K的最大损伤值更稳定、更符合破坏状态假设,说明了其具有一定的适用性。

国家重点实验室培养大学生创新能力实践教学

培养具有科技创新能力的大学生,是我国实施创新强国的重要环节。高校作为培育创新型人才的重要基地,往往忽视高校创新人才培养的实践教学。而且目前普通高校科研实践平台无法满足教学要求,影响了大学生创新能力的培养效果。国家重点实验室作为重要的科研平台,拥有高端的创新人才和先进的仪器设备资源,能够开展科技创新实践教学,基于虚拟仿真教学、人工智能实验学习等不同教学模式,有效提高了本科生创新能力。采用“问题导向式教学—启发式教学—互动式教学”的教学方法,培养学生理论结合实践的能力,通过开展不同形式的科研实践教学,对培养大学生科技创新能力具有重要作用。

β相区固溶处理对新型TB17钛合金晶粒尺寸及均匀性的影响

首先对新型TB17钛合金进行了β相区(900~1050℃)保温不同时间(30~120 min)的固溶处理,并对固溶处理后合金晶粒尺寸进行了统计分析,研究了合金在β相区的晶粒生长行为及均匀性,计算了合金β相生长指数n和生长激活能Q,并建立了β相变点以上的β晶粒生长模型。结果表明,随保温时间的延长,合金β相的晶粒尺寸的变化趋势为先快速增加,后增加速率趋于缓慢。在较低加热温度(900~950℃)下,β晶粒缓慢增长,超过1000℃后,β晶粒快速增长。合金β相区晶粒平均生长指数为0.248,β相区晶粒生长激活能为51.9 kJ/mol;在晶粒尺寸均匀性方面,随保温时间的增加,β晶粒尺寸均匀性增加。保温时间低于60 min时,β晶粒尺寸均匀性差。β晶粒尺寸与保温时间存在幂函数关系。建立了β相变点以上的β晶粒生长模型Dn-D0=13494×t 0.248 exp(-71903/RT),模型计算值与实验数据的平均误差为5.5%。

基于FPGA的X光机焦点测量仪系统设计

X光机的焦点尺寸是影响X射线成像质量的关键因素之一,针对X光机焦点尺寸测量方法繁琐、测量效率低等问题,文章提出一种以FPGA为核心控制芯片,狭缝法为测量原理的X光机焦点测量仪系统设计方案,通过线阵CCD传感器采集狭缝成像后的焦点信息,随后进行模数转换,并采用USB2.0传输方式将数据传输至上位机进行处理和计算。文章重点讨论线阵CCD、A/D转换和USB传输的驱动与时序设计,以及焦点尺寸的计算方法,该系统具有高精度、实时性低延迟的特点。实验结果表明,在对X光机大、小焦点尺寸各进行10次测量后,测量重复性分别为0.2808%和0.4779%,示值误差均在±0.15 mm范围内,这证明了该系统能够实现对X光机焦点尺寸的精准测量。

新时代群众文化工作的创新需求与发展路径

群众文化建设是推动国家振兴,促进社会和谐发展的关键要素。特别是在当下经济快速发展的大环境下,人们的物质生活水平不断提高,对于精神方面的需求也随之增加。而群众文化建设作为全民参与精神文化活动的重要输出载体,不仅能丰富群众的精神生活,还能使其文化素养及文化水平得到有效提升。基于此,基层文化工作者应善于创新群众文化活动形式与内容,勇于肩负起构建和谐文化体系、增进文化繁荣发展的重任和使命,通过创新群众文化建设,点燃群众参与文化活动的热情,满足乡镇群众多元化需求,以此为我国打造社会主义文化强国提供一份助力。

从儒墨之争看先秦儒学的发展

儒墨之争贯穿于百家争鸣的始终,是先秦学术史上的一桩公案。儒墨两家各有宗旨、学说各异,虽彼此激烈交锋、攻讦辩驳,亦相互启发、相互补充、相互影响。先秦儒学每一阶段的发展,在某种程度上都可看作是对诸子尤其是其主要论敌墨家学派挑战的回应,同时也是先秦思想由百家争鸣向杂糅融合演变的缩影。

核心素养背景下基于“主题式”的初中美术教学策略研究

自我国新课程理念的推行和实践以来,核心素养教育已经被提升到了前所未有的重要地位。在这个背景下,各个学科的教学任务都面临着更为严峻的挑战,其中包括初中美术课程。在这样的大环境下,我们需要寻找新的教学路径,以适应教育改革的需求,满足学生全面发展的需求。本文以新课程理念为基石,核心素养为引导,提出了一种基于“主题式”的美术教学策略。这种策略旨在引领美术课堂走向卓越和高效,不仅能够提升学生的美术技能,更能激发他们的创新思维,培养他们的审美情趣,从而实现学生的综合及全面发展。

思政教育融入中学美术教育研究——以《情感的抒发与理念的表达》一课为例

本文从中学美术教学与思政教育相融合入手,以人教版初中美术课程八年级下册欣赏课——《情感的抒发与理念的表达》一课为例,结合具体的教学实践研究,探索美术作品的深层意蕴,通过视觉感知去领悟美术作品是如何体现积极向上,充满正能量,弘扬真善美的。中学美术作为开展思政教育的重要载体,不仅要求美术教师拥有扎实的理论基础和良好的美术素养,还需考虑如何通过美术教学弘扬爱国主义精神、传承优秀传统文化。教师在教学过程中,应采取教与学的有机结合的方式,将思政教育融入其中,联系生活实际以及实践探索的过程,从价值取向、文化传承、道德修养等方面进行渗透,帮助学生在提升美术感知能力的基础上,形成良好道德意识并提升道德修养。

基于遗传算法的备件两级优化建模与仿真研究

针对装备备件保障中存在的配置不合理问题,提出了一种基于仿真和遗传算法的备件配置优化算法。该算法采用仿真方法建立装备使用可用度模型,并利用遗传算法实现备件的优化,实现了在满足备件保障费用约束的前提下,使装备使用可用度达到最大。给出了应用该方法的具体步骤,并通过举例验证了算法的有效性。

考虑渗流剪胀和中间主应力的隧洞围岩稳定性分析

为研究隧洞围岩的稳定性,在考虑渗流、剪胀和中间主应力的基础上,依据弹塑性理论和非关联流动法则推导出隧洞围岩应力场和位移场的解析式,分析衬砌反力和洞壁位移的关系,并得到围岩-衬砌特征曲线。结果表明:渗流和中间主应力对隧洞围岩应力场和位移场均有较大的影响,考虑渗流相对于不考虑渗流时,切向应力峰值更大,塑性区半径更小;随着中间主应力的增大,塑性区半径变小,塑性区位移增大;剪胀仅影响围岩位移场,对应力场无影响,剪胀角越大,塑性区位移越大;围岩和衬砌存在相互协调作用的关系,中间主应力越大,最佳衬砌力越小。

直接热泵的出风温度裂隙和优化研究

采用直接热泵技术可以提升电动汽车的电能利用效能和综合热管理水平。但在春秋季等需要采暖、除湿的工况下,由于直接热泵的蒸发器和内置冷凝器的热量耦合在理论上可能会出现出风温度不连续的问题,即“出风温度裂隙”。文章研究了一种典型的直接热泵系统,在焓差实验室测试了10~30℃春秋季工况下出风温度的上下边界,确认了出风温度裂隙的存在。通过分析环境温度、压缩机性能、前端进风风量、空调箱进风温度等因素,提出了一系列优化对策,并进行了有效性验证,为解决直接热泵的出风温度裂隙提供了可能的解决方案。

海上半潜式浮式风机平台系泊系统对比研究

选取5MW-OC4深水半潜式浮式风机平台为参考模型,利用AQWA软件建立半潜式浮式风机平台模型,在频域范围内计算浮式风机平台运动响应,得到平台幅频响应曲线,以验证数值分析的可靠性。选取3种浮式风机平台系泊系统,对比研究系泊系统改变对浮式风机平台运动响应的影响规律,同时分析极端环境条件下单缆失效对浮式平台运动响应及系泊缆张力的影响。计算结果对浮式风机平台系泊系统的优化设计有一定的参考意义。

通用装备维修保障资源需求仿真建模研究

从新型通用装备维修保障的实际需求出发,在对维修保障系统运行过程分析的基础上,建立了维修资源需求的仿真模型,并给出了相关算法.该模型可实现对各种主要维修资源需求的预测,并能给出装备完好率、备件缺货率和装备待修时间等系统特征指标.该模型和算法可为装备的维修保障提供科学的依据.

浪流联合作用下碟形网箱单缆失效动力学分析

深海网箱长期放置于水文条件较为复杂的深海水域,研究网箱在复杂水域的水动力特性,对于网箱能否正常工作意义重大。通过采用国际先进的海洋工程软件OrcaFlex,以碟形网箱为例建立仿真模型进行动力学分析,通过对比网箱在浪流联合作用下,以及单缆失效条件下的动力学分析。得出了网箱在单缆失效状态下的系泊性能,为网箱系泊系统的设计制造提出优化意见。