光弹性条纹自动检测分析系统

本文提出的光弹性自动检测分析系统,是通过光电扫描和微型计算机自动条集和处理光弹性条纹信息,能实时,准确、迅速地检测条纹密度变化很大的受力模型,仅在十几分钟内就可输出(显示和打印)全场应力光图条纹中心线及其坐标,而且结构简单,造价低(仅为其他类型的自动光弹性系统的十分之一到二十分之一).

光测力学CCD自动检测系统及其应力分析方法

本文提出的光测力学ＣＣＤ（电荷耦合器）自动检测系统及应力分析方法能迅速、准确、实时地自动检测出等色线条纹的骨架线，自动判别条纹级数、识别真伪信号及自动进行应力分析。其应力分析方法需要输入的数据少，计算精度高。

球面圆环栅云纹测斜研究

提出利用两球面圆环栅干涉产生的 Moiré条纹 (即云纹法 )来计算和判别倾斜角和方位角的测斜新方法 ,设计了以球型传感器为主要器件的测斜系统 ,采用计算机图像处理技术 ,倾斜角及方位角的检测精度大大提高 ,达 30″以下 .

光弹性条纹级数的自动判别方法

本文提出的等差线条纹级数的自动判别方法,是通过两次扫描,依靠计算机软件功能实现条纹级数的自动判别。此方法不需要增加任何辅助设备,简单,易行,既适用于自动化系统,也适用于人工采集条纹的级数判别。

强化培养过程 提高论文质量

为了培养出能顺应煤炭行业科技发展形势的要求,自觉学习,锐意创新,不断进取,对国家和社会做出重要贡献的人才,近两年以来,北京研究生部不断探索提高研究生培养质量途径,在研究生课程建设、能力培养等方面进行了一系列改进,并得到了一些经验和教训。

反射光弹性条纹倍增法

本文提出一种简单实用的光弹性条纹倍增新方法.该方法只用普通光弹仪中的一个四分之一波片和一个起偏镜,通过光反射实现条纹倍增.

光弹性等倾线的同时全场显示方法

本文提出同时实时记录对应于两个或两个以上主应力方向角的等倾线方法，改变了每次只能测绘一条等倾线的传统方法，不仅极大地缩短了等倾线检测时间，而且提高了检测精度。

岩(煤)壁中滑移裂纹扩展的冲击矿压模型

大量的研究表明，冲击矿压是由岩（煤）壁附近的剥离薄层的屈曲破坏而形成．运用断裂力学原理，分析了在岩（煤）壁附近压应力集中区内原生裂纹的亚临界扩展、贯通以及与自由表面的相互作用使裂纹沿最大压应力方向扩展，最终形成平行于自由表面的岩（煤）壁薄层的机理．建立了岩（煤）壁附近压裂纹的非时间相关和时间相关的２种滑移扩展方程，特别是与时间相关的亚临界扩展方程的建立，可使冲击矿压判据中引入时间参量．通过对裂纹未贯穿前的膨胀导致的自由面位移分析及薄层屈曲的能量计算，可为冲击矿压的预测预报提供新的理论依据．

MATLAB在微观结构SEM图像定量分析中的应用

本文介绍利用MATLAB的图像处理工具箱,开发用于微观结构SEM图像定量研究的AnalysisofMicrostructure系统。由SEM获取的图像经该系统处理后,可获得颗粒或孔隙微观结构定量信息以及相应的图表分析。实例分析表明,借助MATLAB处理微观结构SEM图像,可方便地满足研究者的要求。

基于数字体散斑法煤样内部三维应变场的测量

煤岩内部三维应力应变场的测量对冲击地压、气体吸附及煤与瓦斯突出的机理研究具有重要意义,但在实验室中很少有方法能够直接测量煤岩内部三维应力应变场。采用新近发展的数字体散斑法与微焦点工业CT相结合的方法分别测量了单轴压缩和CO2气体吸附过程中煤样内部的变形,由变形获得煤样内部的三维应变场。研究表明,煤样内部天然结构可以作为携带变形信息的散斑结构,用于变形测量。通过单轴压缩煤样内部等效应变及体积应变的可视化,直观地显示出试件内部应变局部化区域孕育发展的过程,煤样的变形破坏具有明显的应变局部化特征,应变局部化区域与煤样最终破坏断裂区域位置一致。利用DVSP法测得了煤样吸附CO2过程中的三维应变场,并与应变片测量结果进行了对比,两者具有较好的一致性。通过体积应变的分布图直观揭示出煤样在吸附气体过程中存在膨胀区与压缩区,由于非均质性造成内部变形不均匀。

锚杆支护作用范围的数值模拟和红外探测实验研究

以潞安矿区巷道锚杆支护参数为基本条件进行数值模拟和物理模型的红外辐射探测实验.使用有限差分软件FLAC3D模拟了巷道围岩支护前后的位移和应力变化,使用Surfer对数值模拟结果进行二次处理,将锚杆支护后巷道围岩的应力与无支护时的进行相减处理,获得了锚杆支护的作用区域;同时对巷道围岩的红外热像进行相减去噪及对红外增量进行插值和拟合,得到了锚杆支护作用范围的红外辐射温度场变化特征.红外图像处理和数值模拟结果基本一致,为锚杆支护设计提供间、排距安排的理论依据.

软土孔隙微观结构的分形研究

根据分形模型的构造方法,提出了孔隙度分维、孔隙分布分维及孔隙边缘形状分维,用以描述软土微结构SEM图像中孔隙的变化情况.利用数字图像处理与分析的方法研究了软土加固前后3种分形维数的变化趋势,发现软土加固后3种分形维数随深度增加有减小趋势,说明软土加固后孔隙的分布面积减少,结构单元体之间排列紧密,孔隙尺寸分布趋于均匀,孔隙边缘趋于光滑.结果表明:软土中孔隙分布及其形状具有分形特征,不同的分形维数可以从不同角度反映土体的加固效果及力学特性变化,为由微观结构反映土体的宏观力学性能提供了桥梁.

基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征

基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性,提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标,利用Freeman链码对目标的边界进行表达,研究了由形态学、统计矩、链码、计盒维数构造目标之间的关系、目标占有区域与边界的图像描绘子、以及分形描绘子;综合运用上述方法对煤岩CT图像中的大尺度宏观裂纹目标、小尺度细观裂隙目标进行了识别。结果表明,宏观裂纹可由灰度阈值法实现目标提取;小尺度细观裂隙需采用较复杂的分割策略,如基于索贝尔梯度算子的分水岭变换;进一步应用链码表达、图像描绘子和分形描绘子,实现了煤岩孔隙结构在欧氏空间与分形空间的多尺度精确描述。

煤样力学特性与内部裂隙演化关系CT实验研究

为了观测煤样内部结构变化和裂隙演化过程,应用X射线工业CT对煤样在单轴加载不同阶段进行了扫描,获取了不同应力状态下CT图像。通过CT图像及其差值图像的统计特征值,分析了煤岩内部裂隙演化与宏观变形间的关系。分析表明:煤样CT图像灰度统计特征值的变化反映试件内部的密度变化,间接反映了试样中裂隙的发育发展过程;将CT图像中每个体素作为研究对象,CT的差值图像表征了试件内部裂隙缺陷体积的演化;CT差值图像的均值与方差更能体现宏观变形不同阶段内部裂隙的相应变化。

光栅位移实时监测系统应用研究

以自行研制的GWG200(C)型光栅位移传感器为基础,建立一套新的顶板离层及围岩变形实时自动监测系统。该系统可以与煤矿安全生产监控系统相结合,实现地面监测和现场遥控监测;系统采用总线布置,可实现多条巷道的实时自动监测;该系统拓展了煤矿安全生产监控系统的功能,节省了线路布设成本。利用该系统在店坪矿的回采工作面回风巷顶板进行工业性试验,监测结果能实时准确地反映离层与变形情况,为巷道顶板进行监测监控、实现安全预警提供了技术保障。

运用高斯曲率法预测煤层天然裂隙发育区

论述了高斯曲率法预测煤层天然裂隙发育区的基本原理和方法.计算了沁水盆地3号煤层的高斯曲率.在分析高斯曲率与试井渗透率、煤层宏观裂隙的对应关系的基础上,提出了高斯曲率法的裂隙发育区分类标准.依据该标准将3号煤层天然裂隙划分为4级发育区,进而预测出3号煤层渗透率的分布概况.分析表明,高斯曲率法可相对真实地反映煤层曲面形态变化,用该方法预测煤层天然裂隙发育区是切实可行的.

锚杆与围岩作用的红外辐射实验研究

应用红外探测技术,进行了不同锚杆参数的锚固体加载过程红外辐射实验研究,结果表明,锚固体红外辐射温度与轴向应变呈线性正相关,锚固体红外辐射温度上升速度和最大值高于非锚固体;不同锚杆参数的锚固体,锚杆越长、直径越大,其温度的升高越快且高。实验结果对于揭示锚杆支护作用机理、矿山煤岩灾害监测、预报等具有重要意义。

红外辐射探测预测煤矿冲击地压的试验研究

利用单轴加载系统和红外热成像技术,对山西水峪矿的煤岩变形过程中的红外辐射变化进行了探测试验研究。研究发现,煤岩表面红外辐射温度随着载荷的增加而出现阶段性变化,裂纹扩展区、应力集中区和破碎区的红外辐射温度变化存在阶段性差异;应力集中区和裂纹扩展区的红外辐射温度比应力松弛区域和破碎区的红外辐射温度高;红外辐射温度变化可以反映出离工作面不同距离处的应力状态,以及应力集中区的范围以及应力转移过程;如果煤岩体红外辐射温度的变化规律是升温-降温-大幅度升温-大幅度降温,则预示着冲击地压发生的危险性。

数字标记点图像相关法在模型实验中的应用

为提高模型位移测量效率,提出数字标记点图像相关法.通过记录不同状态下设有标记点模型的变形图像,采用相关搜索的方法确定标记点在各状态下的位置,进而求得标记点位移.通过实验,将数字标记点图像相关法与经纬仪测量数据进行了比较,平均偏差在5%以内,说明数字标记点图像相关法满足模型实验测量的要求.数字标记点图像相关法中标记点制作简便,在模型变形过程中做平移运动,求解位移时,可以忽略一阶微分项,简化了求解过程.文中给出Matlab编程实现数字标记点图像相关法的相关命令,易于该方法的应用与推广.