基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱留设方法

针对平顶山一矿31010工作面回采期间顶板丁戊三乘人巷严重变形的问题,通过现场实测和数值模拟研究了巷道变形的原因及保护煤柱留设的问题。结果表明:工作面回采后,上覆顶板岩层中的应力发生改变,将应力值等于1.05倍原岩应力的点构成的曲线定义为采动应力边界线。采动应力边界线由开采煤层向上覆岩层呈外扩式发展,采动应力边界线距开采边界的水平距离随着距开采煤层高度的增大而逐渐增大,但增大趋势逐渐减小。采动应力边界线内侧岩层应力出现增压区和减压区,而外侧岩层仍处于原岩应力状态,采动应力边界线是划定工作面上覆岩层是否受工作面回采影响的边界线。目前顶板巷道保护煤柱宽度是按岩层移动角进行设计的,没有体现内部岩层移动变形及应力特征,导致顶板巷道保护煤柱宽度不合理而出现破坏,为此提出了基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱宽度设计方法。按照此方法设计的平顶山一矿31010工作面顶板乘人巷保护煤柱宽度应为158 m。

滑移线场理论中非特征线应力边界条件的解析式

给出了岩土材料滑移线场理论中非特征线应力边界条件的解析表达式,根据它,应用滑移线场的基本理论和应力特征线的基本性质,可以方便地构造滑移线网。

不连续应力边界土压力的严密解法

基于上下限定理的推论,分析了不连续应力边界下土体中不连续应力场和速度场特征。根据应力不连续线和速度不连续的性质,在考虑有重土、土和墙体摩擦情况下,通过数值计算,解三类边值问题。求得墙后土体在表面受不连续荷载时,挡土墙绕基底转动下土体的静力场,同时对对应的机动场进行分析,找出了满足所有速度边界条件和静力边界条件的应力场,得到绕墙基转动下挡土墙土压力的严密解。算例表明:文中求解极限平衡问题真解的算法是可行的。

弹性力学应力边界问题的辛差分格式

将全区域离散的有限差分法引入弹性力学辛体系,建立了应力边界问题的平面直角坐标辛差分格式,用对偶的二类变量进行求解,可直接求得位移和应力.编程并计算了有关算例,结果表明辛差分法是有效的,为弹性力学辛体系提供了一种新的数值方法.

多域自然应力边界积分方程

文章通过对常规应力边界积分方程反复的分部积分,将应力表示成位移ui、面力ti及自然变量wi的积分形式,并推广到多域系统,建立了多域自然应力边界积分方程;该积分方程仅含几乎强奇异积分,同常规应力边界积分方程所含的几乎超奇异积分相比,奇异性降低了一阶;再利用正则化技术解析处理多域自然应力边界积分方程中的几乎强奇异积分,从而可以准确计算多域系统近边界内点的应力。

正交异性板三维高阶渐近分析的圣维南原理表述和应力边界条件

提出正交异性板的三维高阶渐近分析,其内部区域各阶渐近解为各级精度的二维板理论解,首项与著名的Kirchhoff板理论一致;而其边界层解则分解为半无限板条的平面应变和扭转变形解,因而也缩减为二维边值问题的分析。由Laplace变换方法对边界层半无限板条的分析建立了指数型衰减解的应力边界数据应满足的充分必要条件,此即圣维南原理在板渐近理论研究中的列式或表述。由此导出高阶板理论的应力边界条件,首项时与Kirchhoff板理论缩减的力边界条件一致。

基于应力边界条件的超声散射数值模拟

为了更好地反映超声波检测过程中各种缺陷产生的复杂散射波场特性,从无限固体介质的线弹性本构关系出发,用势函数表示波动方程,引入势函数和位移的关系,推导出适用于各种波形的人工截断边界应力的计算公式。采用应力边界条件对固体中超声波的传播进行数值模拟时,介质边界单元体表面的应力大小与分布需满足介质的本构关系和穿过人工边界向外辐射的波动方程,边界节点与内部节点的反应采用相同的积分格式计算。数值算例和实验结果表明,采用应力边界条件的数值模拟结果误差很小,能够很好地反映超声波检测过程中各类缺陷产生的复杂散射波场特性。

确定应力边界条件的两种方法

弹性力学问题中,确定应力边界条件有两种方法——比较法和公式法。比较法就是当边界面与坐标轴平行或垂直时,将微元体"移到"边界附近,把应力与边界面上的面力进行比较,从而求出应力边界条件。公式法就是当边界面与坐标轴成一般角度时,先求出边界面的外法线与坐标轴的方向余弦,再代公式。两种方法各有优点,它们是相通的,是特殊与一般、个性与共性的关系。

关于线性非局部弹性理论的应力边界条件

应力边界条件的提法是线性非局部弹性理论尚未解决的一个理论问题。文中针对这一问题进行了研究，所导出的应力边界条件包含了物体微观结构的长程相互作用，这个结果不仅解释了在裂纹混合边界值问题中非线性局部弹性理论方程的解在常应力边界条件下不存在的问题，而且可以自然地得到裂纹尖端的分子内聚力模型。

近场波动模拟的人工应力边界条件

采用甲面波和远场散射波混合透射,引入无限介质线弹性本构关系建立了一种应力人工边界条件．其优点在于边界结点反应与内部有限元结点反应采用相同的积分格式计算,有限元积分方法稳定时不存在人工边界失稳问题．数值算例表明:边界精度高于现有黏性边界、黏弹性人工边界,以及一、二阶透射人工边界．

矿山深部工程FLAC^(3D)初始地应力场生成的速度-应力边界法

初始地应力场是工程稳定性数值模拟分析的基础。已有较多的岩石地下工程稳定性模拟证明,在FLAC^(3D)模拟时常用的速度边界法和快速应力边界法可以生成与实际较为一致的初始地应力场;但对于矿山深部工程,利用这2种边界条件加载方法,则模拟结果分别存在"地应力与实际不符"、"边界条件施加困难和浅部区域地应力与实际不符"的问题。针对这些问题,综合前述2种边界条件加载方法的优点,提出了矿山深部工程FLAC^(3D)初始地应力场生成的"速度-应力边界法",探讨了模型速度边界条件与应力边界条件加载范围的确定方式,通过算例分析验证了"速度-应力边界法"生成初始地应力场的合理性。研究表明:采用"速度-应力边界法"构建的矿山深部工程数值计算模型,可以通过多次试计算的方式确定速度边界条件与应力边界条件的加载范围;生成的初始地应力场与矿山深部工程地应力实测数据基本一致;解决了前述2种边界条件加载方法存在的问题。研究成果可为矿山深部工程的数值模拟分析提供参考。

结构面特征及应力边界对岩体渗透系数的影响研究

裂隙岩体介质渗透特性是研究地下水问题的重要参数,不仅取决于结构面产状规律同时与所处地应力环境相关。本文针对裂隙岩体渗透性问题,考虑结构面分布随机性,利用UDEC软件,通过多个数值分析模型,研究了结构面特征和应力边界条件对裂隙岩体等效渗透性的影响。结果表明:裂隙倾角、间距、隙宽和迹长对岩体的渗透特性均有明显影响,裂隙倾角与渗流主方向较为接近时,该方向的岩体渗透系数较高;岩体的渗透系数随裂隙间距的增加呈幂函数降低趋势,随隙宽的增加而增大;各渗透分量均随迹长的增加而增大,但增长速度由快变慢;岩体所赋存环境地应力场对岩体的渗透系数有明显影响,地应力水平的提高会导致有效水力隙宽减小,进而降低岩体的渗透性,渗透系数随地应力的变化基本呈线性关系。

关于应力边界条件下塑性问题的应力场求法——答王元汉同志

讨论文(见本刊本期)指出文[1]有两个观点是不正确的,但表明第二个不正确的观点实际上乃是由第一个造成的,因而下面仅对第一个观点的正确性作二点说明。 1.讨论文未对新方法的基本方程提出异议,因而我觉得首先可以从基本方程的求解上再做一些说明,新方法的基本方程如下:

论弹性力学中应力边界条件的确定方法

弹性力学问题的基本方程不仅包括平衡微分方程、几何方程和物理方程,还包括应力边界条件和位移边界条件。各种物体在不同外力、不同约束条件下其边界条件往往不同,正是由于实际问题中边界条件的千变万化构成了错综复杂的弹性力学问题。针对初学者求解弹性力学问题时,在正确建立应力边界条件时遇到的困难,基于对现有知识的归纳,分别总结了主要应力边界条件和次要应力边界条件求解方法,前者的主要求解方法为比较法和公式法,后者的为静力等效法和平衡条件法。

对弹性波理论中应力边界条件的异议

对弹性波理论中应力边界条件的异议柏青山（长春地质学院物理教学部长春１３００２６）１边界条件问题１．１自由表面条件该面上应力为零，是弹性波理论给出的半无限大均匀各向同性媒质的边界条件。作者认为该条件是无用的。因为媒质上面的真空是个没有作用变化的恒定条件...

纯应力边界条件下变形塑性问题的应力场求法

本文应用作者提出的塑性力学求解新方法，探讨了应力边界条件下塑性小变形问题的应力场求法。结果表明：纯应力边界条件下塑性变形问题的应力场解答。

从应力边界条件推求应力函数

对于矩形截面梁,提出了一种依据主要应力边界条件确定应力函数的方法,该方法克服了设定应力函数的盲目性,并通过例题说明了该方法的正确性及应用方法。

基于FLAC3D的考虑实测主应力与计算模型边界斜交的模型初始应力场生成

进行地下采矿FLAC3D数值模拟时,正确地在模型中生成初始应力场尤为重要。考虑到实际工况,常需在计算模型中进行多次开挖和分组,而为了方便多次开挖和分组,建模时可能会出现实测主应力与模型边界斜交的情况。为研究实测主应力与模型边界斜交情况下的初始应力场生成方法,应用弹性力学空间问题基本理论求解了作用于模型边界的应力值,运用莫尔圆极点法和力的平衡法确定了作用于模型边界应力的方向,并最终采用以应力边界控制为主、以位移边界控制为辅的准应力边界控制法在模型中生成了初始应力场。将计算平衡后模型中的各主应力值和方向与实际情况对比,模型中各标高位置上的主应力值与实际值几乎相同,各主应力的方位也与实际情况相符,从而证实了准应力边界控制法正确合理,可为类似情况下的初始应力场生成方法提供借鉴。

基于广义混合富集元法的应力强度因子分析

以位移元模型为基础求解裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的方法众多,但是,当模型网格较稀疏时,位移元模型的刚度偏大;另外,位移元模型不方便直接引入应力边界条件,边界应力结果有失客观性。基于富集元思想,结合广义H⁃R变分原理提出了广义混合富集元列式。基于该列式的有限元模型,一方面消除了经典混合富集元法结果的震荡问题,另一方面兼顾了裂纹尖端应力参量的奇异性和应力边界条件引入的方便性。实例分析表明,利用该方法求解应力强度因子,数值结果稳定可靠且精度较高。

铜山铜矿原岩应力场应力边界法拟合研究

基于铜山铜矿地质、地形条件,建立了矿区三维有限元计算模型,借助FLAC3D软件和地应力实测资料,基于应力边界法对铜山铜矿三维初始地应力场进行了拟合,得到的地应力场模拟值与实测值相近,实测点处最大主应力、最小主应力、中间主应力与实测值分别相差0.90,.3,0.2 MPa。分析得知,铜山铜矿原岩应力属构造应力场型。