A limit equilibrium fracture zone model to investigate seismicity in coal mines

This paper explores possible synergies between techniques used to minimise seismicity in deep South African gold mines and their applicability to control coal bumps. The paper gives a summary of the techniques used in the deep gold mines and a critical appraisal if these are useful in coal mines. The techniques typically include control of mining rate, preconditioning, optimisation of extraction sequences and centralised blasting. Of particular interest to the coal bump problem is an experimental limit equilibrium fracture zone model implemented in a displacement discontinuity code. This was recently developed for the gold mines to enable the interactive analysis of complex tabular mine layout extraction sequences. The model specifically accommodates energy dissipation computations in the developing fracture zone near the edges of these excavations. This allows the released energy to be used as a surrogate measure of ongoing seismic activity and addresses a number of the weaknesses in the traditional usage of this quantity as a criterion for the design of seismically active layouts. This paper investigates the application of the model to a hypothetical coal longwall layout and the specific problem of coal bumps.

振动能量回收减速带建模与动力学特性研究

为了开发应用振动能量回收减速带,分析振动能量回收减速带参数与汽车悬架参数的耦合特性机理。首先分析了液压式振动能量回收减速带的工作原理;其次,研究了减速带的动态模型激励函数,并建立二自由度车辆—换能器模型,并从换能器的作用机理入手,通过复模态理论分析车辆—换能器的振动模型动力学特性;最后,依据振动能量回收减速带与汽车悬架系统的耦合动力学模型,对采用不同参数的振动能量回收减速带对汽车运动特性的影响进行了分析;并从回收能量潜能大小的角度分析了汽车悬架参数对振动能量回收减速带运动特性的影响。为振动能量回收减速带的设计提供了理论参考。

考虑爬坡特征量的海上风电短期分区功率预测

考虑复杂海洋工况,提出一种考虑爬坡特征量的分区预测混合模型。首先,采用改进的bump事件检测技术对功率波动时段进行识别与划分;其次,综合考虑不同典型气象日的功率波动特征,对气象数据进行分类;最后,计及风电功率波动性的基础上提出一种混合预测模型,在功率非连续波动段采用一种LightGBM决策树与长短期记忆神经网络(LSTM)的点预测组合模型,在功率连续波动时段采用随机森林(RF)与LSTM的区间预测组合模型,并获得较好的预测效果。最后,选取中国东部某海上风电场的数据进行改进模拟与算例分析,结果表明,相较于传统的风电功率点预测与区间预测方法,考虑风电爬坡与气象日分类的分区混合预测模型的预测精度有明显提升。

深采煤层巷道平动式冲击失稳三维模型研究

在LippmannH关于冲击地压基本理论的基础上,建立了深采煤层巷道平动式冲击失稳三维准静态模型,模型可适用于顶底板为岩石的煤巷或半煤巷中发生煤层整体冲击失稳的机理分析。该模型考虑了煤层内部滑动摩擦对煤层突出的阻碍作用,分析了煤层整体突出前临界状态下的应力分布情况,得出了更合理的煤层突出范围度量指标及煤层整体突出倾向性的判定方法。结合赵各庄矿实际生产情况,分析了深部开采条件下煤层巷道动力失稳灾害的发生机理以及突出区域相关几何量之间的关系。

考虑瓦斯作用的煤层平动突出模型

基于Lippmann冲击地压基本理论,考虑冲击地压发生过程中瓦斯的影响,建立了适用于顶底板为岩石的煤巷或半煤巷的煤层平动突出模型,求解模型得到不同瓦斯压力下的煤层扰动区范围、塑性活动区长度以及煤层整体失稳前临界状态下的应力分布,并利用所得塑性活动区和扰动区长度的计算结果代入FLAC进行数值计算,分析巷道两帮的水平位移。理论求解和数值模拟结果均表明,煤层稳定性与瓦斯具有相关性,高压瓦斯成为煤层失稳的助推力。

虚拟校园三维仿真系统关键技术研究

应用Multigen和Vega开发工具,可以开发逼真的三维仿真系统。而建模的好坏和交互效果直接影响系统的运行,结合虚拟校园三维仿真系统研制中的具体工作,研究了基于Multigen场景建模和Vega实时驱动的关键技术,并给出了虚拟校园三维场景建模和实时驱动的设计实现。

减速带在校园交通安全的应用研究

在总结前人研究的基础上,对比各种常用减速带优缺点,分析校园内减速带设置的相关原则及影响因素,确定了校园内减速带类型及主要设置场合。通过实测实验,探讨了车速与减速带距离两者之间关系,进一步结合Power模型,阐明了减速带保障交通安全的工作原理。

皮鞋CAD中真实感效果表现及其关键技术

开发的鞋样CAD系统可直接在计算机上进行鞋样三维设计,生成真实感效果,设计师可以方便地修改设计,直至达到满意的设计效果.提出并实现了鞋样真实感设计的关键技术与方法,包括鞋楦三维模型的重构、鞋样的分片与展平、样片间缝合造型、纹理映射及基于控制图的凸凹纹理生成.将这些技术应用于自主开发的ShoePower鞋样CAD系统中,获得了满意的设计效果.

矿井冲击地压发生机理及简化力学模型

以煤矿主要动力灾害之一的冲击地压为研究对象,通过对其特点及易于发生冲击地压区域特点的分析,认为易于发生冲击地压的区域普遍存在应力集中现象,将之划分为三个区域。认为存在的不均衡应力集中和采矿工作产生的扰动是冲击地压启动的条件,而造成煤岩变形局部化的内因主要是应力集中的不均衡性;不均衡的应力集中导致的煤岩体内弹性能的集聚为冲击地压的发生提供了能量;弹性能释放的逐渐衰竭和处于原岩应力状态的应力平衡特性,导致了冲击地压的停止;提出了一种简化的冲击地压力学模型,运用该模型可以解释冲击地压的发生、发展、停止及其造成的煤岩变形局部化等特点。

基于整车模型的桥头路面动力荷载分析

由路桥不均匀沉降产生的桥头跳车将导致桥头路面受力显著增大和路面提前破坏。通过建立7自由度整车运动动力模型和路桥过渡段路面-桥面形状几何模型,采用Wilson-θ方法求得了车辆经过不平顺的路桥过渡段所产生振动的时程。计算结果表明,桥头跳车中汽车后轮的最大动荷载明显大于其静荷载,且其最大动荷载并不一定仅发生在桥头搭板范围内,而在下桥方向一定长度范围内。对于长度小于100 m的桥梁,桥梁长度对路面所受最大动力荷载的大小和位置均有较大影响。因此常规仅对桥头搭板进行加强的设计方案是不够的,还应根据桥梁的长度不同,对桥头一定长度范围内路面就跳车所产生的动力荷载进行深入分析。

快速凹凸贴图算法的改进与实现

凹凸贴图是一种使得物体光滑的表面看起来凹凸不平的计算机绘图技术.为了克服传统的快速凹凸贴图算法中光源位置不易控制等缺点,使用了不同的方法计算当前像素的值来模拟不同的光源位置,并根据像素距光源的距离来模拟光线的衰减效果,同时介绍了一种亮度查找表的产生算法.使用该改进算法产生出的凹凸贴图图像具有较真实的三维形态,而且速度快,开销小,可以应用在开发各种计算机虚拟现实、计算机绘图、动画程序中.

微震预警冲击地压的时间序列方法

基于工作面微震事件释能规律的统计分析,研究了微震能量随时间推移而变化的趋势,认为高能量微震事件是冲击地压发生的必要条件。以大同忻州窑煤矿为例,采用时间序列模型中的ARIMA季节性模型和门限自回归模型分别对未来微震事件释放能量进行预测,比较了两种方法的优缺点及适用条件;构建了微震能量方差变化的特征函数,基于此特征函数提出了冲击危险模式的识别方法。研究表明:周期性较为明显的高能量微震事件,ARIMA季节性模型能有效地预测未来微震释能趋势,而门限自回归模型适用于预测高能微震周期性非显著的释能趋势;微震能量方差变化特征函数判别准则能够对冲击地压进行有效预警。

冲击矿压危险性的模糊综合评价研究

为了合理地评价煤矿工作面冲击矿压的危险性。通过采用层次分析法对影响冲击矿压的自然条件因素、地质动力因素、开采及技术因素、组织管理因素等多种因素进行分析研究,从而确定各影响因素权重,建立冲击矿压危险性的多层次模糊综合评价模型,进而对冲击矿压危险性的低危险、中等危险、高危险作出定量评价,提高对冲击矿压危险性评价的准确性和科学性。研究结果表明:采用所建立的模型所得评判结果能较准确地反映工作面的危险程度,精度较高,为煤矿工作面冲击危险性分析评价提供了一种可行的思路和方法。

基于FLAC^(3D)的煤岩组合模型冲击倾向性研究

运用FLAC3D对煤岩组合模型冲击倾向性进行三维数值试验研究,通过改变煤岩组合模型高度比例(1∶1、1∶2、2∶1)、夹角(0°、30°、45°)和岩性分别进行模拟,分析煤岩组合模型不同的组合模式对冲击倾向性的影响。三维数值试验结果表明:煤岩高度比例和夹角的变化,对煤岩组合模型的抗压强度影响不大,冲击能量指数和弹性能量指数随着顶板岩体厚度的增加而增加,随着夹角的增大而降低。岩性对抗压强度影响很显著,随着岩性硬度的增加,煤岩组合模型的冲击能量指数和弹性能量指数都随之增加。

基于弹性体变形方法的多鼓包技术在飞翼无人机耦合进排气上减阻

为进一步提升飞翼布局无人机耦合进排气系统的气动性能,针对进排气附近翼面上多鼓包开展了减阻特性与优化设计研究。基于弹性体变形思想的FFD(Free-Form Deformation,自由变形)方法,对飞翼无人机多鼓包进行有效的参数化,并构建了网格自动生成方法;结合γ-e_(θt)转捩模型进行CFD数值模拟,利用RBF代理模型及多岛遗传算法进行多鼓包优化设计。结果表明:基于FFD方法的多鼓包技术设计变量较少,优化效率高;优化后推荐鼓包构型第一个为凹鼓包,后两个为凸鼓包;多鼓包优化模型具有显著的减阻效果,迎角6°下减阻量可达6.2%,随着迎角增大,减阻效果由摩擦阻力减小为主转为压差阻力减小占据主导。

基于桥面不平顺导致跳车工况下的车桥相互作用分析

以双轴四自由度简构车辆和简支梁桥为对象,综合考虑车辆前后车轮与桥面贴合和分离的情况,建立以车轮与桥面位移相容条件为判别依据的跳车分析模型。当车轮、桥体、桥面不平度三者的位移矢量和小于零时判定车轮与桥面分离,而车辆将在重力作用下重新回到桥面与桥梁产生二次接触,从而影响桥梁位移响应。本文采用Matlab自编程序求解耦合模型,重点研究在车辆速度、桥面周期不平顺和随机不平顺三种因素的影响下考虑跳车情况后的桥梁位移动态响应。文中数值算例表明:当桥面平顺时,跳车工况下桥梁位移曲线与车桥密贴结果高度一致,差值小于3%,证明了该判别条件的准确性;而当桥面不平顺时,跳车工况桥梁竖向位移较密贴工况有10%左右的增幅,且跳车工况下的桥梁位移曲线波动幅值随桥面等级的降低而增大。故在车桥耦合动力学分析中,当桥面存在不平顺时应充分考虑桥面跳车带来的影响。

交通荷载作用下桥头跳车的加筋效应分析

采用土工格栅与土动力相互作用模型并计入格栅纵肋、横肋效应,对某桥台试验进行了加筋和不加筋对比分析,结果表明:土工格栅被拉伸后形成的兜起效应提高了路基的承载能力、减小了填土内的破坏区域,有效地消减由于交通荷载作用产生的桥台与填土之间的沉降差。

基于小波分析的跳车对桥梁的振动影响

为研究在跳车情况下,车辆荷载对桥梁振动的影响,以一双塔斜拉桥模型为研究对象,建立考虑跳车情况的车-桥耦合振动试验系统。采用连续小波变换对主梁振动信号的时频特征及能量分布进行了研究,探讨了不同路面工况下跳车对桥梁的冲击作用,得到了不同部位发生跳车时桥梁振动的响应分布规律,为桥梁设计和安全运营提供了参考依据。

基于箔片非线性刚度模型的气体箔片轴承静特性研究

基于箔片轴承结构刚度试验结果推导单个波纹箔片非线性刚度模型,通过有限差分法耦合求解气体Reynolds方程、气膜厚度方程和单个波纹箔片非线性刚度方程得到了轴承静态特性,研究波纹箔片非线性刚度对轴承静态特性的影响。通过对波纹箔片非线性模型和文献中的波纹箔片等刚度模型仿真结果进行对比分析,结果表明:单个波纹箔片刚度具有很强的非线性,轴承气膜压力分布不均使得轴承承载区波纹箔片的刚度要远远大于非承载区的刚度,并且轴承轻载时非线性刚度模型刚度值较小导致仿真得到的轴颈偏心率和非承载区的气膜厚度都明显大于文献恒定刚度模型的结果。此外,通过分析得出了一种先进行刚度试验得到单个箔片非线性刚度模型后利用数值方法进行求解的箔片轴承静特性分析方法。

定向井有杆泵优化设计技术研究

对定向井有杆泵采油设计进行了研究,提出了优化设计的原理和方法,建立了定向井有杆泵采油设计模型。新模型考虑的问题更全面,实用性更强。冀东油田现场应用验证,其最大、最小载荷的计算结果与现场实测结果吻合较好,说明定向井有杆泵优化设计技术软件所采用的数学模型及设计方法科学、可靠,其本身具有较高的准确性,可以用于冀东油田定向井有杆泵的设计与分析。