工程力学课程思政特色化建设途径及措施

工程力学课程是工程专业重要的基础课程,课程内容理论性强。针对学生学习力不足、创新性训练缺乏的教学现状,在授课中有效引入课程思政,在理论、方法、应用层面实现课程教学目标;并以盐城工学院为例,在课程建设中不断用新四军铁军精神丰富课程思政的内涵、结合行业动向培养学生、强化教师队伍建设并形成具有盐城工学院特色的课程教学措施。通过在教学中的应用及持续改进,学生的成绩和对课程满意度都有明显提升。

加载历程对配径碎煤渗透特性影响的试验研究

为了证实加载历程对破碎煤样渗透特性的影响,利用一套由齿轮泵、换向阀、溢流阀和渗透仪等组成的渗透回路,在CMT5305型电子万能试验机试验系统上测试了配径碎煤在两种不同试验方案下的渗透特性,得到了两种方案配径碎煤的渗流速度、渗透率、非Darcy流因子与孔隙度的关系。研究表明:①第1种试验方案的渗流速度和渗透率与孔隙度的关系用幂函数拟合,第2种试验方案的渗流速度和渗透率与孔隙度的关系可用指数函数拟合。②孔隙度较大时,渗透率和非Darcy流因子与加载历程有关;孔隙度较小时,渗透率和非Darcy流因子趋于稳定,与加载历程无关。③随着孔隙度的减小,方案1非Darcy流因子由负变正,配径碎煤的渗透性加强;方案2非Darcy流因子始终为负值,配径碎煤的渗透性减弱。④两种方案的非Darcy流因子与孔隙度均可采用三次多项式拟合,多项式的系数与加载历程有关。

煤层钻孔孔壁瓦斯涌出的数值模拟

钻孔周围煤体中的瓦斯流动是一个复杂的非线性物理过程。应用Darcy定律、质量守恒定律建立了钻孔周围煤体中瓦斯不稳定径向流动的数学模型,利用FLAC3D中的有限差分方法对钻孔过程中孔壁瓦斯涌出进行模拟,得到此过程中瓦斯涌出速度、涌出总量与钻孔时间的关系,指出瓦斯涌出总量随着钻孔时间的增加呈3次多项式变化,而流速则呈倒抛物线形分布。研究结果表明,数值模拟能反映煤层瓦斯流动的基本规律,可为实际生产提供参考。

工程力学实验教学改革与虚拟仿真实验平台建设

随着普通本科院校招生人数日益增长,工程力学实验教学过程中出现了居高不下的学生人数与无法增容的工程力学实验室设备之间的矛盾,传统的工程力学实验课程的教学模式必须进行改革。在剖析本科院校工程力学实验课程现状与存在问题的基础上,提出可以通过建设工程力学基础实验虚拟仿真平台来对实验室实验进行补充,分析了虚拟仿真平台建设的必要性,并介绍了平台建设的基本内容。经过实践发现,工程力学基础实验虚拟仿真平台一方面可以作为实验室实验的有效补充,另一方面也是工程力学课程建设方面的主要内容之一,有助于以工程力学为代表的金课以及工程力学课程群的打造。

轴压下圆柱形薄壁构件的稳定性研究

本文分析了轴压下圆柱形薄壁构件的稳定性,并针对工程应用需要,综合数值模拟技术得到了不同模型的屈曲载荷值,分析出圆柱形薄壁构件的屈曲载荷随圆柱壳长度、截面半径及壳厚变化的特点,修正了原有理论公式。

以“实践+应用”为导向的土木类基础力学课程教学模式研究

为适应国家提出的培养应用型人才的目标,传统的基础力学课程的教学模式必须进行改革。以盐城工学院土木类专业基础力学教学为例,分析了传统的基础力学教学过程中存在的不足,结合土木类专业特点及学生的实际情况,提出了以"实践+应用"为导向的基础力学教学新模式。具体措施包括:(1)与企业对接,了解工程实践需求,调整教学内容,适应企业需求;(2)增加实践教学学时,注重创新性教育;(3)应用多种教学手段,带动学生学习积极性。当然,这样的课程教学改革成功与否,还需要经受检验。基础力学课程教学模式也需要在实践中不断探索,总结出符合应用型人才培养需求、符合土木类专业特点和学生具体情况的基础力学教学方法,真正做到教学相长。

探索材料力学的趣味性

趣味是学习的原动力,材料力学是一门工科专业基础课程,对工科专业的学生来说十分重要,教师的责任之一就是培养学生学习的兴趣,引入贴近生活和工程的实例,从身边的力学问题谈起,增加学生学习力学知识的动力和兴趣。

工科材料力学应用型教学改革初探

材料力学的教学直接影响到工科专业学生今后的学习和工作乃至生活。文章提出材料力学传统教学中存在的主要问题,尝试在传统教学内容的基础上,结合工程实例和生活实际撰写小论文、开展讨论课、进行问卷调查,初步探讨符合工科院校工科专业学生的材料力学应用型教学改革的方法,真正做到教学相长。

交通指路牌的抗风能力分析

通过研究路面交通指示牌的结构特点和载荷,利用ANSYS对结构及其抗风性能进行了分析,得到了指路牌的强度、稳定性和动力学特征。在允许的条件下,对指路牌的结构进行了重新设计,得到了符合安全、经济双重标准的新式交通指路牌。

从学生课堂行为探讨中外大学课堂教学的差异性

以盐城工学院和澳大利亚阿德莱德大学为例,讨论了国内外大学课堂的学生课堂行为,分析了国内外大学课堂教学过程中学生的课堂行为的差异。研究认为目前国内的课堂教学过程尚处于低阶教育水平,且不利于学生培养高阶能力,而国外高校的很多做法却能够培养学生的批判性思维等高阶能力。这种差异的产生有着多方面的原因,并从学生、老师、大学和社会四个层次进行了深度剖析。

陷落柱对W矿3#煤层底板破坏和隔水性能的影响

为了评估陷落柱对煤层底板的危害,运用数值模拟对所选取的W矿3#煤层进行了分析。根据柱状图,建立了一种计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进时煤层底板的破坏情况,估算了底板破坏深度。结果表明:随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的顶板的破坏高度逐渐增加;工作面推进到150 m前,覆岩破坏没有发展到关键层1;随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的底板的破坏深度也逐渐增大,工作面推进到135 m时,底板的破坏深度不再发生明显的变化,此时底板破坏深度大约16 m。工作面推进到150 m时,泥岩层尚未贯穿,成为隔水关键层,底板不受含水层的影响。另外,研究表明:贯穿煤层和达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响比未达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响大。

承载关键层、隔水关键层和渗流关键层关系初探

在分析岩层变形-渗流耦合系统的复杂性特征的基础上,提出应用复杂系统动力学理论解释突水机制的初步设想.研究表明:在承载关键层破断前,承载关键层同时也是隔水关键层,但一般不是渗流关键层;在承载关键层破断后,承载关键层不再具有隔水作用,隔水作用最强的某一软弱岩层成为隔水关键层和渗流关键层;当渗流参量满足一定的条件,渗流发生Lyapunov意义下的失稳,引发突水;岩层变形-渗流耦合动力学系统是具有非连续性、非均匀性、非线性、控制参量时变和边界时变等特征的复杂系统.只有将承载关键层理论、隔水关键层理论和渗流关键层理论相互融合,并且将复杂系统动力学的思想和方法引入突水防治理论研究,才能从本质上描述突水的过程.

数字图像相关法在相似材料模拟试验中的应用

利用相似材料模拟试验研究印度某矿长壁开采采场厚硬顶板的破断规律,针对试验中传统的位移测量法的不足,引入了数字图像相关法。通过恰当布设模型、合理控制光照强度,实时用高分辨率数码相机拍摄模型在开采过程中的表面变形图像,借用数字照相图像分析与结果可视化应用软件系统GeoDPDM对序列照片进行相关性分析,得到了开采过程中上覆岩层变形的位移场和应变场。将分析结果与传统测量方法所得结果对比,得到两种方法具有较高的一致性,并将测试精度提高到0.6mm/pixel,成功实现了大范围模型变形的全场、非接触式测量。

新工科背景下应用型高校基础力学课程教学改革

针对新工科背景下基础力学课程教学在培养高素质应用型人才力学逻辑思维和创新能力方面的重要性,以盐城工学院基础力学课程教学实践为出发点,对基础力学课程教学中的理论课程体系、教学模式、教学方法、实验教学形式和考核评价机制等进行了改革与探索,寻找提高工科学生力学素质,改善基础力学课程教学质量的有效途径。

深部奥灰水对L矿7^#煤层顶底板破坏的研究

为了评估逆断层条件下煤矿深部奥陶系高压岩溶水对煤层的危害,运用数值模拟对所选取的L矿13-9号钻孔进行了分析。根据柱状图,建立了一种计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进时煤层顶板和底板的破坏情况,估算了顶板的破坏高度和底板破坏深度。结果表明:开采7#煤层时,随着回采工作面的推进,矿压造成的覆岩破坏没有发展到关键层;顶板的破坏高度逐渐增加,当工作面推进到200 m时,破坏高度大约85 m,小于导水断裂带高度,奥陶系高压岩溶水未能沿F16逆断层面渗流突变溃入采场;随着回采工作面的推进,底板的破坏深度逐渐增大,但没有穿越隔水关键层;当工作面推进到100 m以后,底板的破坏深度不再发生明显的变化,此时底板破坏深度大约14 m。

龙固矿底板突水危害性预测

基于层状岩体渗流失稳条件,以突水因数作为突水判据,预测了龙固矿底板的突水危害性。根据龙固矿地质岩层柱状图,建立了一种有限元计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进到50 m和150 m时底板岩层的应变分布;利用渗透特性与应变的关系,映射出底板岩层的渗透特性分布,并计算了相应于这两个状态的突水因数。研究表明,随着工作面的推移,底板破坏范围不断扩大,变形相应地增大;由于岩层的破坏,其渗透率随应变按指数规律急剧增大,而非Darcy流β因子和加速度系数则按指数规律急剧减小,从而突水因数近似地按指数规律增大。

《隧道工程》课程理论及实践教学方式探索

针对盐城工学院城市地下空间工程专业《隧道工程》课程讲授过程中存在的不足,对《隧道工程》课程的理论与实践教学进行改革,以提高隧道工程教学质量,激发学生的学习兴趣和热情,培养学生的实践能力。通过基本理论讲授与先修课程相结合,实行模块化教学,使学生更好地把握课程脉络,更好地掌握理论知识;理论教学与实践教学相结合,实行校企合作教学,使学生近距离认识和了解隧道,拓展学生视野,开阔学生思路,便于培养应用型人才。在今后的教学过程中,拓展思路,进行新的实践探索,解决《隧道工程》实践教学环节中的问题和不足,提升人才培养目标,为我们的隧道设计和建设培养更具有适应性和应用性的人才。

一种计算变质量破碎岩体渗透性参量的方法

建立了一种基于压力梯度和渗流速度时间序列提取变质量破碎岩体渗透性参量(渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数)的方法。首先,根据破碎岩体渗透性参量之间的幂指数关系和Forchheimer关系,建立了采样时刻渗透率的代数方程,并利用Newton切线法求得此代数方程的根;其次,对渗透性参量的参考值及幂指数进行优化。通过算例分析了该方法用于计算变质量破碎岩体渗透性参量的可行性及准确性。研究结果表明:随着细小颗粒的迁移流失,破碎岩体在恒定的压力梯度下,渗流速度和渗透率增加,非Darcy流β因子和加速度系数降低。

含瓦斯煤的基本力学性质试验研究

含瓦斯煤岩的破坏行为研究,是力学和矿业工程领域的研究热点。文中研究表明:煤体内含有大量的宏观层理和节理,其位置对试样的抗拉强度有影响,因此取自同一地点的煤试样的抗拉强度存在很大差异;胡克定律一直适用。煤变形由煤受力产生的形状和体积的变化以及煤内部裂隙在压应力作用下逐渐闭合所引起的变形组成。煤体受载变形后常保留残余变形值,含瓦斯煤强度越小,其残余变形值越大。通过角模压剪试验可以测定含瓦斯煤体的粘聚力约2.5MPa,内摩擦角约32°。

长壁综采工作面底板隔水关键层力学性能分析

根据某矿的地质岩层柱状图,建立有限元计算模型,采用RFPA2D模拟长壁综采工作面推进时上覆岩层垮落变形破坏情况和底板变形破坏情况;用ANSYS3D进行数值模拟,分析长壁综采工作面采动后的底板隔水层的应力场,判断其稳定性。