Introduction of Simulating the Motion of Rigid Ellipsoidal Objects in Ductile Shear Zone Based on the Jeffery's Theory

Rigid ellipsoidal objects(gravels and porphyroclasts)in ductile zone is an important factor to indicate the kinematics and dynamics.Jeffery’s theory(Jeffery G,1922),a quantitative research method,for the rotation ofthe rigid objects(no deformation)in the Newtonian fluid of the simple deformation field has been widely applied by geologists to the study of fabrics in rocks.The theory

基于超椭球Markov的列车控制中心剩余使用寿命预测

为研究设备可用度对列车控制中心(TCC,Train Control Center)的影响和预测TCC的剩余使用寿命(RUL,Remaining Useful Life),降低TCC的故障发生率,确保车辆安全运行,构建TCC动态故障树模型。通过引入Markov理论,将其转化为Markov模型,设计了TCC可用度评估与RUL预测方法;考虑了TCC的失效率和共因失效,利用D-S(Dempster-Shafer)证据理论对失效数据作数据融合处理,得到TCC设备初始故障区间概率;在此基础上,采用超椭球模型约束设备初始故障区间概率,得到更加精确的底事件故障区间概率;画出Markov状态转移图,用矩阵推导出TCC可用度和RUL的函数关系式,且对可用度的计算还考虑了维修因素。以兰州—乌鲁木齐客运专线某TCC数据作为分析案例,用该方法计算TCC及其各设备的可用度,并预测TCC的RUL。结果表明:与通用方法相比,评估结果相同,但评估信息更丰富。

基于修正椭球体理论的隧道松动区及松动土压力研究

隧道松动区的预测对松动土压力的计算至关重要。因此,为了精确简便地预测不同地质特性和工况下隧道极限松动区,首先从地层损失的角度对椭球体理论进行修正;然后利用自主设计的试验装置并结合PIV技术对修正后的椭球体理论进行验证;最后结合椭球体理论以及松动区内部土体主应力轴旋转对隧道松动土压力公式进行修正。研究表明:①随着地层损失的产生、增大,隧道上方地层流出区域和极限松动区域类似椭圆的形状并且其长短半轴均逐渐扩大;通过对比可知修正后的椭球体理论较现有理论与试验结果更加吻合。②修正后的松动土压力公式综合考虑了松动滑移范围及土拱效应,通过和相关文献的试验结果进行对比分析,验证了修正后松动土压力计算公式的合理性,因此该公式可用于砂性地层中隧道和管线上方的松动土压力计算。

含润滑介质的正交各向异性结合面接触特性研究

提出了一种含润滑介质的正交各向异性结合面法向接触刚度的分形模型。该模型基于含椭圆修正因子的Hertz接触理论,并根据考虑润滑介质的侧向泄漏的平均雷诺方程,推导出固体接触刚度与流体刚度之间的解析关系。通过分析不同因素对结合面的法向接触刚度的影响,发现当无量纲固体真实接触面积小于0.05时,结合面的法向接触刚度受流体刚度的影响较大。随着润滑介质发生侧向泄漏,固体真实接触面积逐渐增大,固体接触刚度对结合面的法向接触刚度的影响越来越显著。给定不同预紧力,对比试验与有限元仿真获得的前三阶固有频率,其最大相对误差为4.11%,证明本文构建的模型可以准确地预测结合面的接触性能。

破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法研究

为解决由于破碎岩体造成的盾构施工过程中隧道掌子面失稳破坏的风险,基于强度折减理论、修正椭球体理论和极限平衡安全系数理论,结合有限差分计算软件,提出一种破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法,并对该计算方法的可靠性进行验证。研究结果表明:1)强度折减法适用于破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数的计算;2)破碎岩体发育程度、掌子面支护压力对掌子面的安全系数影响很大。

综放开采松软顶煤落放规律的理论研究

考虑放煤口位态影响,分别对高位及低、中位支架单口放出时松软煤矸的移动规律进行了理论探讨,提出拱-椭球放出体、放出体轴线平均偏转角等新观点,并推导建立了相应的放出体及漏斗母线方程。

椭球体放矿理论移动过渡方程的重构

介绍了放矿理论的移动过渡方程,指出椭球体放矿理论的密度场假设违背连续介质假说的根本前提,论证了基于现有的密度场假设的椭球体放矿理论移动过渡方程的缺陷,重构了新的移动过渡方程,进一步完善了椭球体放矿理论的基础。

100Hz^100MHz蛙骨骼肌介电谱的椭圆壳理论解析

在100 Hz ~ 100 MHz频率范围内,应用浓厚系介电椭圆壳理论分析了蛙骨骼肌介电谱,提出了蛙骨骼肌细胞的椭圆壳模型参数。讨论了骨骼肌介电谱的高频段平行方向与垂直方向的电导率不相等的理论问题。明确了决定骨骼肌高频率段(106~108 Hz)介电数据的物质基础主要是骨骼肌细胞内部的肌原纤维,其次是胞浆内的微小颗粒(线粒体、肌质网)。

类椭球体放矿理论速度和加速度场的评价

对类椭球体放矿理论速度场进行了评价 ,并首次给出了加速度方程 ;根据试验研究提出了放出体表面方程、移动迹线方程、移动过渡方程 ,建立了类椭球体放矿理论的理想方程 ,在此基础上根据实际观察和理论提出了实际散体的速度方程和密度方程 ,建立了类椭球体放矿理论的实际方程。类椭球体放矿理论其速度和加速度场必须满足连续介质放矿理论速度和加速场的评价内容 ,研究结果表明类椭球体放矿理论的速度和加速度场能够满足内容要求 。

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。

基于椭球假设的三轴磁强计标定算法改进

首先对三轴磁力计误差机理进行分析,说明同一地点测量的地磁场矢量符合椭球假设;然后指出传统椭球拟合算法受粗差点影响,拟合后的椭球参数向量误差较大;根据平差理论引入权矩阵对算法进行改进,改进后的算法可以有效剔除粗差点,提高椭球拟合参数向量和校正矩阵的精度;实验表明,采用改进算法标定后,最大最小绝对误差由原来的100nT下降到29nT,均方根误差由21nT下降到6nT;改进算法求出的校正矩阵可直接用于另一组数据点的误差补偿,并取得比传统算法更好的补偿效果。

基于成本分析模型的程潮铁矿崩落法采场结构参数优化

基于椭球体理论,结合放出椭球体组合排列方法,在程潮铁矿西区-430^-500 m阶段设计了6种采场结构参数,通过PFC建立相同矿石储量下的6种采场结构参数模型并进行了数值模拟放矿。根据模拟结果分析比较了6种采场结构参数的矿石回收率和贫化率。结果表明:同一分段高度下大间距模型和高分段模型回收率要高于传统模型,贫化率要低于传统模型;随着分段高度的增加,3种模型的回收率均会降低,但总的贫化率会减小。将回收率和贫化率作为崩落法生产成本影响指标,建立了成本分析模型,基于该模型计算出6种采场结构参数模型的最终利润,结果表明:同一分段高度下大间距模型所得利润最高;同一种结构模型随着分段高度的增加,总成本费用降低,所得利润增加;分段高度为23.3 m,进路间距为25 m的采场结构参数模型开采经济效益最优。

放矿椭球体排列理论的合理性探讨及实验研究

对基于椭球体排列理论的采场结构参数设计方法存在的缺陷和不足进行了探讨和分析,主要包括该理论是否遵循了放出体和崩落体一致原则、将放出体相切最优原则等价于纯矿石放出体相切最优原则是否合理、认为放出体相交便会造成矿石贫化的说法是否科学,以及高分段结构计算公式的合理性等几个方面.设计并开展了三组不同结构参数的物理放矿实验,实验结果表明,由于放出体与崩落体形态不符,导致大间距结构参数方案的矿石回收效果最差.理论分析和物理实验均表明,基于椭球体排列理论的采场结构参数设计方法存在一定缺陷,有待进一步的改进和完善.

基于PFC^(3D)数值模拟的金山店铁矿东区合理覆盖层厚度研究

覆盖层在无底柱分段崩落采矿法开采中起着重要作用,既要为挤压爆破和端部放矿创造必要条件,还需保证崩落法生产的安全性,选择合适的覆盖层厚度对矿山开采具有重要意义。首先,根据金山店铁矿东区采场结构参数,利用椭球体放矿理论计算出合理覆盖层厚度为20 m,并以覆盖层充当缓冲层时覆盖层厚度计算公式验证了该厚度能满足安全要求;其次,利用PFC^(3D)数值模拟软件进行三轴压缩试验找到与金山店铁矿东区岩体力学强度参数相匹配的矿岩颗粒微观参数;最后,根据矿岩微观参数建立放矿数值分析模型,通过选取的不同覆盖层厚度进行模拟放矿,依据放矿后矿石的回收率和贫化率大小来分析覆盖层厚度对开采指标的影响,认为20 m厚度覆盖层条件下的矿石回收率和贫化率达到最优值。理论计算和数值分析表明,金山店铁矿东区崩落法开采时覆盖层厚度取20 m,可取得较好的技术经济效果并保证采场安全。

基于椭球体失稳坍落理论的隧道掌子面失稳计算研究

为研究维持软弱围岩隧道掌子面稳定所需的掌子面支护力,以筒仓理论和太沙基压力理论为基础,借鉴运用椭球体失稳坍落理论,建立隧道掌子面失稳理论计算模型,推导隧道掌子面失稳计算公式,求出维持掌子面稳定的最小支护力和完整失稳坍落椭球体的临界埋深值。通过分析隧道埋深与坍落椭球体高度的4种位置关系对计算参数的影响,给出不同位置关系情况下竖向深度z和作用于椭圆台台面的土压力q0的求解方法,并将推导公式与经典公式进行对比,验证推导公式的合理性。最后,运用推导出的隧道掌子面失稳计算公式对实例进行分析,求得维持掌子面稳定的掌子面最小支护比,并用数值模拟方法进行验证。验证结果表明:推导公式与数值模拟结果具有较好的一致性。

综采放顶煤合理放煤参数的确定

依据椭球体放煤理论,研究了煤层地质赋存条件与放煤参数之间的关系,分析总结了放煤步距、采放比、放煤间距各参数对放出体的影响,从而能够比较合理地确定放煤工艺参数及选用设备;对常用的放煤方式提出了一些有意义的见解,有针对性地为解决实际问题提供理论依据.

基于椭球体理论的放煤步距与放出率关系研究

为提高平朔井工一矿放顶煤的放出率,在椭球体放煤理论的基础上,推导了可放椭球体、实放椭球体方程以及松动椭球体之间的相互关系;根据该关系计算了4106工作面在不同顶煤厚度和放煤步距时的顶煤放出率,计算结果表明:当顶煤厚小于4 m时,其最佳放煤步距为0.8 m,当顶煤厚为4~7 m时,其最佳放煤步距为1.6 m,当顶煤厚大于7 m时,其最佳放煤步距应为2.4 m;从而提出了不同顶煤厚度应采用的最佳放煤步距,提高了井工一矿综放工作面顶煤放出率。

类椭球体放矿理论实际散体速度方程和密度方程的构建

依据放矿实验结果得到的密度经验公式和松动体质量平衡方程的理论要求,论证了类椭球体放矿理论创立时提出的密度方程符合实际并满足理论要求,建立了垂直下移实际速度和速度阻滞系数的理论表达式,并根据密度方程和移动体质量平衡方程得出了与类椭球体放矿理论创立时完全相同的速度阻滞系数和实际散体速度方程,实际散体速度是理想散体速度与速度阻滞系数之积。研究结果表明:类椭球体放矿理论创立时提出的密度方程、实际散体速度方程及速度阻滞系数公式具有充分的理论基础。

一种基于粗糙K-均值的椭球基函数神经网络

改进了一种椭球基函数神经网络,它与经典椭球单元神经网络的结构不同,而与径向基函数神经网络结构类似,即它有一个隐含层,并且隐层单元采用椭球基函数,区别于RBF网络的高斯函数。本文采用粗糙K-均值方法求取椭球函数的中心,并给出了该方法中确定初始阈值的步骤。这种改进方法不但使对输入空间的划分局部作用,而且划分区域封闭有界。因此,改进的神经网络具有较好的函数逼近能力和模式识别能力。仿真实验验证了该椭球基函数神经网络的正确性和有效性。

椭球壳体在内压作用下的应力分析

参照拉梅解答的推导过程,针对不同的适用范围,根据无矩理论推导了椭球壳体上任一点在内压作用下的应力公式。