扩孔螺栓连接型耗能段力学性能试验研究

扩孔螺栓连接型耗能段由短剪切型耗能段和剪切扩孔型螺栓连接组成,可有效地提高耗能段的延性和耗能能力,并减小耗能段损伤,由此提高偏心支撑结构震后功能恢复能力。分别设计1个短剪切型耗能段、3个考虑摩擦滑移的扩孔螺栓连接型耗能段、1个普通扩孔螺栓连接型耗能段试件,并进行低周往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和力学模型等。试验结果表明,扩孔螺栓连接型耗能段先后经历摩擦滑移和耗能段承载2个过程,且破坏模式和承载力均与纯短剪切型耗能段相同。所得力学模型中,短剪切型耗能段包括弹性、弹塑性和塑性段;考虑摩擦滑移试件包括弹性和滑移段;扩孔螺栓连接型耗能段包括弹性、滑移、弹塑性和塑性段,且在达到相同位移时耗能段变形和损伤将明显减小。最后,对扩孔螺栓连接型耗能段进行有限元分析,可准确模拟其滞回曲线和破坏模式。

汽车车轮用高扩孔率热轧复相钢带的研制

设计了一种微合金化的汽车车轮用高扩孔率热轧复相钢,并对其进行了工业试制。采用金相检验、力学性能测试等方法研究了高扩孔率热轧复相钢的显微组织及力学性能。结果表明:试制产品的显微组织主要由贝氏体、铁素体构成,还分布有少量的马氏体、残余奥氏体以及弥散析出的第二相粒子,产品的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率分别超过了520,610MPa和24%,屈强比为0.85~0.87,扩孔率达到83%以上,沿板宽方向的扩孔率在10%以内波动;增加Si元素含量能明显改善扩孔性能,同时会影响产品的表面质量,将Si元素的质量分数控制在0.20%左右较为合适;试制产品具有优异的局部成形性、良好的抗疲劳性和焊接性能,在疲劳试验承载力为1700 N·m的条件下,车轮弯曲疲劳寿命达到60万次以上。

含能射流侵彻混凝土径向扩孔理论模型研究

针对聚能装药侵彻混凝土目标开孔孔径不足导致后级弹丸无法顺利随进的问题,在对混凝土的力学特性和损伤模式分析的基础上,基于动态球形空腔膨胀理论,分析了含能射流对混凝土目标径向扩孔的物理过程。通过引入含能射流释能参量,构建出根据不同侵彻速度下含能射流侵彻混凝土各阶段的径向扩孔工程计算模型,并进行了试验验证。结果表明:工程计算模型所得数值计算结果与试验数据误差在10%以内,模型可推广到射流对各种强度的素混凝土结构的扩孔计算,对串联侵彻战斗部前级聚能装药结构设计具有一定的指导意义。

单级套管扩孔一次跟进钻孔技术在滑坡治理中的应用

河南某山地滑坡前后两次治理,效果欠佳,滑坡体未得到有效抑制。工程预应力锚索需穿越残积层与各风化层中成串孤石群及中风化岩层中发育的破碎带,成孔深度长、孔径大。解决成孔中塌孔、卡钻、埋钻等问题,确保成孔质量,成为本滑坡治理工程施工难点与重点。基于此,采用了单级套管扩孔一次跟进钻孔技术。本文详细介绍其基本原理和施工技术要点,并对其治理效果评价分析,结果表明,利用单级套管扩孔一次跟进钻孔技术不仅可较好地对滑坡体进行治理,且可缩短工期、减少施工成本。

科学深钻扩孔钻头及钻进技术研究

阐述了科学深钻扩孔钻进的必要性,重点探讨了科学深钻的扩孔钻进工艺技术及其所用扩孔钻头、钻具的选型及结构设计,并提出了超万米深孔科学钻探扩孔钻进的工艺及钻头、钻具的设计。

煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验

锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题,显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响,并寻找有效的解决途径,以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能,采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明:施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎,以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满,是导致扩孔区锚固问题的主要原因;锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响;为改善扩孔区的锚固效果,提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法,并实验验证了该方法的有效性,实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果,增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题,有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥,为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。

机械扩孔煤体增透应力变化规律研究

机械扩孔作为一种新型煤层卸压增透强化措施,可广泛适用于低透气性瓦斯煤层。为了探究机械扩孔应力演化规律,通过理论分析,揭示机械扩孔应力分布特征,以车集煤矿2616煤层为研究背景,借助ABAQUS数值模拟软件分析扩孔过程中煤层应力演化规律。结果表明:机械扩孔后孔洞周围煤体应力场存在动态演化过程,由内向外呈圆环状分布,依次为破碎区、塑性区、弹性区和原始应力区;机械扩孔过程中造穴阶段应力扰动范围和应力集中情况都显著大于钻进阶段。

不同钻进参数下反井钻机扩孔钻进速率与岩渣特征试验研究

通过不同钻进参数下反井钻机扩孔钻进斜井的现场工程测试与室内岩渣筛分试验,分析了不同钻进参数下扩孔钻头破岩钻进速率及其岩渣特征。结果表明:在单轴平均抗压强度41.6 MPa的砂岩地层中,获得了斜井反井钻机扩孔钻压、转速、扭矩等钻进参数与钻进效率之间相关关系;在试验范围内随钻压增加,扩孔钻进速率不断提高;在钻压为14 MPa、转速为9 r/min时,获得的最大扩孔钻进速率为1.41 m/h;在相同转速条件下,随着钻压增加,扭矩也同步升高,而扭矩与钻进速率之间呈线性正相关关系;通过筛分岩渣分析,扩孔钻头破岩形成的岩渣形态分为<0.50 mm的粉末状、0.50~<5.00 mm的颗粒状、5.00~40.00 mm的薄片状和>40.00 mm的大块板状或肋条状4类,岩渣粒度在10.00~20.00 mm范围内占比相对较高。研究成果可为快速判识反井钻机扩孔钻进效果和围岩稳定状态提供理论支撑。

激光热处理对超高强度钢扩孔性能的影响

针对DP1180和MS1500两种超高强度钢,采用不同激光工艺参数对拉伸试样进行了激光热处理,通过基于数字图像相关(DIC)技术的单向拉伸实验和显微硬度测试获得激光热处理试样的力学性能并确定了最优激光热处理工艺参数。基于该参数对扩孔试样进行了激光热处理和扩孔实验,研究了激光热处理对两种超高强度钢扩孔性能的影响。结果表明,激光热处理后两种超高强度钢的扩孔性能均显著提升。DP1180在激光功率700 W、扫描速度5 mm·s^(-1)热处理后的扩孔率较基材增加约25.4%。MS1500在激光功率625 W、扫描速度5 mm·s^(-1)热处理后的扩孔率较基材增加约34.4%。

顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术

顶板高位定向钻孔是煤矿井下采动卸压瓦斯治理的重要手段,受钻进装备限制,顶板高位定向钻孔一次成孔直径小,需孔群布置才能达到良好的抽采效果。针对该问题,开发了先施工定向先导孔、再利用钻机回转钻杆带动孔内扩孔钻头对先导孔进行分级增扩的顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术。基于等转矩原理分析确定了扩孔直径级配参数,研制选配了螺旋刀翼型组合式扩孔钻头、高强度高韧性扩孔钻杆、大功率定向钻机、高压大流量泥浆泵车等钻进装备。在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿W1304工作面进行现场试验,结果表明采用正向多级大直径扩孔技术可使顶板高位定向钻孔直径由96 mm增大至153 mm,工作面回采期间回风最大瓦斯体积分数为0.47%,直径153 mm钻孔瓦斯抽采流量为直径96 mm钻孔的近3倍,瓦斯抽采效果显著。

特厚煤层孤岛煤柱水力扩孔防冲卸压技术研究

砚北煤矿2502采区大巷保护煤柱两侧采空,为孤岛煤柱,应力集中程度高,由于煤层较厚,传统大直径钻孔卸压无法取得较好的防冲效果,针对该问题,提出了煤层水力扩孔卸压的技术。通过理论分析研究了水射流破煤和扩孔的卸压机理,水力扩孔通过增加钻孔孔径扩大了单孔的卸压范围;确定了砚北煤矿特厚煤层水力扩孔的主要技术参数,采用数值模拟分析了钻孔内分段扩孔的卸压模式;开发了相应的配套设备,采用双层高压钻杆实现煤体的“钻-割”一体化卸压,提高了卸压效率。通过砚北煤矿现场试验表明,煤层水力扩孔在水压40 MPa和高压喷嘴作用下,扩孔半径能够达到0.35~0.5 m,钻屑量在扩孔区域明显降低,表明水力扩孔能够显著降低煤体内应力集中,达到冲击地压防治的目的。

影响CP980钢扩孔性能的因素

为了探究影响980 MPa级先进高强度钢扩孔性能的因素,按GB/T 15825.4—2008对两种不同成分的980 MPa级复相钢进行扩孔试验。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计等分别观察和测量了扩孔后显微组织、冲孔光亮带和撕裂带、扩孔裂纹形貌以及距孔缘2 mm处硬度梯度等,以揭示影响980 MPa级复相钢扩孔性能的主要因素。结果表明:显微组织和冲孔表面质量对CP980钢的扩孔性能影响较大。孔缘附近组织与基体组织间的硬度相差越大,扩孔率越小;在扩孔阶段,裂纹的萌生和扩展遵循微孔聚积模型;通过改善显微组织和冲孔表面质量,可以获得更好的扩孔效果。

扩孔参数对AF1410超高强度钢切屑微观形貌的影响

通过对AF1410钢扩孔加工试验探究主轴转速和进给速度对切屑微观形貌的影响,为改善切屑形貌提升AF1410超高强度钢的扩孔质量提供依据。对有典型形貌特征切屑的自由表面、后表面和上表面进行观测,结果表明,切屑自由表面均为锯齿状片层结构且锯齿片层的宽度随主轴转速和进给速度的增加而增加。切屑后表面整体较光滑,随着主轴转速的增加,后表面光滑程度增加,利于提升已加工表面质量,且在主轴转速为800r/min时,顶部出现撕裂锯齿状毛边,同时进给速度对后表面影响较小。切屑上表面均呈周期锯齿状,切屑厚度随主轴转速增加而减小,锯齿高度随着主轴转速和进给速度的增加而增加。

等极孔气瓶的扩孔缠绕工艺

本文通过纤维缠绕基础理论公式和数值模拟仿真方法,研究纱宽直径比k_(1)、极孔直径比k_(2)对于螺旋缠绕角度α的影响变化规律,研究摩擦系数f、稳定偏差角△α对于非测地线螺旋缠绕角度α′的影响变化规律,使得工程师可以根据摩擦系数f快速计算出稳定偏差角△α。基于等极气瓶稳定偏差角的适用范围,给出扩孔缠绕工艺选择路线,即全测地线扩孔缠绕、非测地线扩孔缠绕、等角扩孔缠绕工艺。根据渐次扩孔直径计算出螺旋缠绕角,进行全测地线扩孔缠绕工艺的缠绕轨迹设计;根据渐次扩孔直径与最大摩擦系数计算出非测地线螺旋缠绕角,进行非测地线扩孔缠绕的缠绕轨迹设计;根据渐次扩孔直径对应螺旋扩孔缠绕角与螺旋切根缠绕角计算出稳定偏差角和摩擦系数,经过调整摩擦系数方法进行等角扩孔缠绕工艺的缠绕轨迹设计。

机械扩孔有效抽采半径数值模拟及现场应用

为研究掘进工作面机械扩孔的卸压增透效果,以扩孔后的抽采有效影响半径为考察指标,借助COMSOL-Multiphysics数值模拟软件建立机械扩孔模型,动态分析机械扩孔后的瓦斯流场,拟合得出扩孔有效影响半径与抽采时间的关系曲线;通过理论分析和现场考察试验,类比同等工况条件下机械扩孔与普通钻孔的预抽效果,定量探讨2种施工工艺条件下瓦斯流量衰减系数。研究表明,机械扩孔的瓦斯抽采流量平均值为0.0222 m^(3)/min,最低瓦斯抽采流量是初始抽采流量的56.9%,下降幅度为43.1%;而普通钻孔的瓦斯抽采流量平均值为0.006826 m^(3)/min,最低瓦斯抽采流量是初始抽采流量的22.6%,下降幅度达77.4%。机械扩孔抽采浓度由72%降到38%,降幅为47.2%,普通钻孔抽采浓度由39%降到17%,降幅达56.4%,说明机械扩孔卸压增透效果显著。

煤焦油加氢脱金属催化剂载体扩孔研究

筛选适宜于制备大孔氧化铝载体的拟薄水铝石原料,并采取在煤焦油加氢脱金属剂载体制备过程中加入物理扩孔剂的方式,最终制得具有十纳米、百纳米及千纳米大孔分布的三峰型氧化铝载体。通过N_(2)吸附-脱附、压汞测试、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段表征发现,无酸成型载体中大孔的生成及分布主要由原料拟薄水铝石性质、扩孔剂种类及扩孔剂添加量决定,而实验选取扩孔剂对氧化铝载体的物相没有影响。具有表面活性的扩孔剂PEA-4具有良好的氧化铝载体扩孔性能,当其添加量达到2%时,载体中>100 nm的扩散孔达到48.9%,此时<9 nm孔所占的比例降至10%以下,孔容达到0.77 mL/g。

慢速扩孔技术在种植手术中的应用前景及研究进展

临床上口腔医师通常选择使用常规扩孔技术(高速钻孔附加冲洗冷却系统)进行种植窝洞预备。随着口腔种植学的发展,一种称为“慢速扩孔技术(low-speed drilling)”的低转速种植窝预备理念出现,有可能成为传统窝洞预备程序替代方案。慢速扩孔技术,又称为生物学扩孔技术(biologic drilling),相较于常规扩孔技术拥有无需冷却液冲洗、避免自体骨材料流失等优点。本文通过总结体外实验、动物实验和临床实验3种类型的多项研究,从术中温度变化及对骨结合、操作精度、操作时间的影响等多方面进行分析,以期为其临床应用提供参考。

基于EEMD-BPF的工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号提取方法

工业机器人铣扩孔作为一种精细扩孔方法,旨在消除孔内外缺陷,改善机器人的制孔精度。但由于机器人的刚度缺陷,加工过程易出现与本体固有特性相关的模态耦合颤振。针对工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号有效提取的问题,文章提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和带通滤波(band-pass filter,BPF)的颤振信号提取方法。通过EEMD对加工信号的预处理确定出以耦合颤振频率为主激振频率的本征模态,利用单边趋势判别法改善EEMD中极值计算的效率。通过选取能量熵值比和相关系数为特征并结合BPF提取本征模态中的颤振信息,重构模态耦合颤振信号。实验表明,EEMD较经验模态分解EMD有一定的模态混叠抑制作用。主轴转速1 800 r/min、径向切削厚度0.6 mm下的实验结果显示,EEMD-BPF较EMD-BPF超前0.31 s识别出颤振。

大洋钻探随钻扩孔下套管关键技术

大洋钻探通常采用无隔水管开路钻进,护壁方式以下套管为主。常规下套管方法作业程序复杂,施工周期长,常因钻孔缩径、坍塌导致套管下不到位,给安全施工带来极大挑战。笔者对大洋钻探随钻扩孔下套管关键技术进行了详细梳理,该技术利用配套专用器具,成功实现扩孔钻进和下套管作业“合二为一”,简化了作业程序,显著缩短施工周期,解决了大洋钻探开路钻进复杂地层下套管作业难度大、风险高等技术难题,为大洋钻探深部取心提供了安全保障。

700 MPa级热轧高扩孔钢组织性能研究

以一种低碳+铌钛微合金试验钢为对象,通过研究轧制过程中不同冷却速度对高扩孔钢组织和性能的影响,开发出了700 MPa级热轧高扩孔钢,并研究和分析了扩孔试验后产生的裂纹情况。结果表明:当终轧温度870℃,卷取温度500℃,冷却速度30℃/s时,金相组织为铁素体和贝氏体,其中当铁素体体积分数约占60%时,抗拉强度达到719 MPa,扩孔率为81%,综合性能最好,满足用户使用要求。扩孔试验表明,当试验钢以微孔聚集制度形成裂纹及扩展时,缩小两相之间硬度差是降低裂纹扩展的有效手段。