Maximum twin shear stress factor criterion for sliding mode fracture initiation

Previous researches on the mixed mode fracture initiation criteria were mostly focused on opening mode fracture. In this study, the authors proposed a new criterion for mixed mode sliding fracture initiation, which is the maximum twin shear stress factor criterion. The authors studied a finite width plate with central slant crack, subject to a far field uniform uniaxial tensile or compressive stress.

中深层煤炭地下气化的气化腔安全宽度计算方法

煤炭地下气化是目前温度最高(超过1200℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1500 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注入点后退(CRIP)工艺的气化腔安全宽度计算方法尚未建立,为保证现场试验顺利实施,需要开展针对性研究。气化腔顶板“裸露”在气化腔后会受到高温影响,通过数值模拟方法研究了压应力约束条件下岩石内部热应力产生位置以及颗粒、基质热膨胀系数差异对热应力大小的影响规律,结合高温处理后的岩石电镜扫描结果,查明了高温下岩石热损伤机理。根据CRIP气化工艺造腔特点,建立了考虑高温影响的气化腔顶板薄板模型,结合“关键层”理论提出了气化腔安全宽度计算方法。研究表明:岩石热损伤是岩石物理化学反应与热应力互相促进、共同作用的结果,高温下岩石发生不规则变形,岩石热损伤引起的微观结构变化是导致岩石力学性质、物理性质变化的根本原因。岩石的最大拉张热应力出现在颗粒界面或热膨胀系数较小的颗粒中,颗粒与基质热膨胀系数比值在[0.01~1)时,最大拉张热应力随颗粒热膨胀系数减小而快速增加。泥岩加热到200℃时开始出现微裂隙;加热到400℃时裂隙发育更加明显,主要是沿颗粒边缘破裂;加热到600~800℃时,裂隙数量增多、尺寸变大;加热到1000℃时,除出现较大裂隙外,还产生了大量孔隙;1200℃时裂隙连通性明显增加,气孔发育较大。由于高温的影响,薄板模型的步距准数不再是定值,需要根据气化腔顶板热破坏范围与顶板硬岩层的空间位置关系确定具体数值。气化腔安全宽度受温度影响,在研究算例中,砂岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为34.3 m和14.1 m,相差达58.9%,泥岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为16.7 m和15.9 m,相差4.8%。最后从降低顶板垮落风险、有利于气化控制角度,提出了煤层纵向靶区位置的确定方法,当煤层厚度超过气化腔安全宽度一半时,建议将水平井纵向靶区设计在距离煤顶不超过气化腔安全宽度一半的位置。

深井条形矿柱安全系数计算公式优化研究

随着我国矿山进入大规模深部开采阶段,越来越多的矿体开采面临高应力环境,这将导致开采扰动诱发的高应力破坏现象愈发显著,因此采场稳定性成为影响矿山生产的重要安全问题。矿柱作为主要承受上覆岩体自重应力与水平构造应力的结构,是矿房回采作业过程中最有可能发生破坏的部位,因此其宽度是采场设计的主要参数。为确定深部采场矿柱的合理宽度,开展深井条形矿柱安全系数计算公式优化研究,本研究提出了一种适用于深部矿柱强度修正经验公式。该公式通过引入Hoek-Brown准则,对原有强度折减经验系数K进行了确定,建立了K值的计算方法,并采用理论分析和数值模拟提出了适用于该矿区深部矿柱荷载值计算的修正经验公式,最终基于矿柱安全系数公式确定了某超深部矿山高阶段空场嗣后充填法的矿柱宽度。

考虑翼缘影响的钢筋混凝土T梁抗剪承载力

针对现行规范忽略翼缘的抗剪提高作用和过于低估混凝土T梁抗剪承载力的问题,探讨了T形截面混凝土梁剪力传递机理,基于有效抗剪区域思想提出了腹板抗剪有效宽度计算方法,进而建立了考虑翼缘影响的混凝土T梁抗剪承载力理论计算式.该公式形式简单,物理意义明确,可退化为矩形梁抗剪承载力公式,可以较好地反应混凝土强度、剪跨比、纵筋率、翼缘宽度等主要因素对抗剪承载力的影响规律.采用157片混凝土T梁试验数据对理论计算式进行验证,并与国内外规范进行对比.结果表明,该公式可以很好预测混凝土T梁抗剪承载力,抗剪承载力计算值与试验值比值均值为1.012,标准差为0.268.

采动支承压力引起应变型冲击地压能量判据研究

采动支承压力引起的能量积聚及其突发释放是导致应变型冲击地压发生的根源之一。在将工作面前方煤体划分为阻力区、驱动区和无明显影响区的基础上,把应变型冲击地压从孕育到发生全过程分为能量稳定积聚、能量平衡和能量非稳定释放3个阶段,并研究其发生的基本条件;建立了采动支承压力引起应变型冲击地压的能量判据,即认为力学平衡状态破坏时驱动区煤体释放的弹性应变能与阻力区煤体完全破坏消耗能量的比值大于1。从冲击地压防治角度出发,提出了阻力区临界宽度的概念,建立了以阻力区宽度为指标的应变型冲击地压发生判据。现场实测表明,本文所建立的能量判据和指标与实测结果相吻合。其研究成果可为采动支承压力引起应变型冲击地压的预测预报和防冲、减冲工作的实施提供依据。

基于径向基神经网络的白矮主序双星自动分类

白矮主序双星的光谱特征是决定其类型的关键因素,如何有效提取恒星光谱的特征是亟待解决的问题。提出一种新的方法,通过构建模型捕获恒星光谱数据的特征,对SDSS-DR10海量光谱进行自动分类。径向基神经网络作为一种有效的计算模型,在数值逼近和目标分类上均有较好的表现效果,但由于目前神经网络超参数的确定大多数依赖于实验经验,很大程度上制约了算法能力的发挥。在分析白矮主序双星光谱数据的高维分布特征的基础上,提出一种基于径向基神经网络的白矮主序双星自动分类模型,并以白矮主序双星的光谱特征为导向,针对恒星光谱提出了中心准则和宽度准则以确定神经网络的超参数,大幅度提高了模型的准确度。实验对分类模型进行数值训练并使用训练的模型对SDSS-DR10光谱数据进行白矮主序双星的自动分类,共发现4 631个白矮主序双星,通过Simbad,NED和Google交叉验证后发现其中有25个是未予以收录的新候选体。实验结果验证了该模型在大规模白矮主序双星自动分类任务中的有效性,新发现的白矮主序双星也为特殊天体的进一步研究补充了有效数据。

基于环境扩散条件的河流宽度分类判别准则

在河流排污引起的污染物扩散计算中,不同河流宽度类别对应不同的移流扩散解析解算式,但缺少具体的河流宽度分类判别准则,给实际应用带来很大困难。按照河流污染物扩散受边界反射影响程度的不同,从移流扩散解析解算式的简化条件出发,提出了宽阔、中宽、窄小的分类方法和定义;根据二维可忽略边界反射的条件和达到全断面均匀混合距离小于等于河流宽度的条件,分别求解了河流宽阔与中宽窄小的分区临界关系线和中宽与窄小的分区临界关系线,提出了相应判据的数学表达式;给出了河流宽阔、中宽、窄小的分类判别准则以及各类别河流移流扩散解析解算式的对应关系。最后指出基于环境扩散条件的河流宽阔、中宽、窄小分区是相对的,对于同一河流在不同水力要素、扩散系数、排污强度和允许浓度升高值等条件下,可以得到不同的分区结果。

轨道交通牵引逆变器调制策略性能比较

在大功率电力机车以及高速动车组牵引传动系统中,由于受到散热条件等因素的限制,牵引逆变器的最高开关频率通常受到严格限制,导致逆变器输出电压含有大量谐波,进而影响系统效率,并恶化系统控制性能。基于对大功率牵引传动系统脉宽调制策略现状的分析,梳理并分析当前针对低开关频率下不同脉宽调制策略的评价指标。对当前牵引传动系统中应用较多的主流调制策略从加权总谐波畸变,定子谐波磁链,电机转矩脉动等不同角度进行详细的分析对比。分析结果可以为实际牵引传动系统多模式调制策略的优化设计提供参考依据。

波形钢腹板组合箱梁横向受力有效分布宽度研究

为了研究波形钢腹板箱梁的桥面板有效分布宽度,制作了一片模型试验梁,对其进行了静载非破坏性试验,研究了此种结构桥面板的有效分布宽度变化规律.结合现行公路桥规值和有限元结果,在3种有效分布宽度计算值比较的基础上对现行公路桥规值进行修正,得到了不同工况下的有效分布宽度修正系数.结果表明:按现行公路桥规计算的有效分布宽度值相比试验值、有限元结果略小,应对桥规值乘以大于1.0的修正系数,使之适用于波形钢腹板箱梁的有效分布宽度计算.

煤柱屈服区宽度计算及其影响因素分析

应用库仑准则导出了煤柱屈服区宽度的计算公式，着重分析了煤柱高度、煤柱极限强度等５个因素对煤柱屈服区宽度的影响规律。认为煤柱的极限应力与采深无关，主要取决于煤体自身的极限强度。明确了煤层与顶底板接触面的粘聚应力σ_ｃ和摩擦角 的含义与取值规则，可直接供煤矿生产设计应用。

极限切削宽度的模糊随机可靠性分析

使用系统工程理论术语,给出了切削过程稳定运行的传统意义上的安全准则、统计意义上的安全准则和模糊随机意义上的安全准则定义,依据实验建立了极限切削宽度模糊允许域的实验值曲线,并通过本文理论分析指出使用模糊随机意义上的安全准则和模糊随机可靠度评价切削过程的稳定性是科学的,也更符合人们认识问题的实际。

条带煤柱设计的强度准则效应研究

条带开采广泛应用于深部煤层,合理的条带煤柱尺寸对提高煤炭采出率和保护地表地貌都具有十分重要的意义。通过总结平面应变状态下Wilson准则、Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则、广义Lade-Duncan(L-D)准则和外接圆Drucker-Prager(D-P)准则等5种强度准则的统一表达式,进而建立条带煤柱的极限强度、屈服宽度和留设宽度的统一计算公式,探究条带煤柱设计的强度准则效应,并得出煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明:建立的统一计算式涵盖文献已有解,且应用非常方便;条带煤柱设计的强度准则效应显著,Wilson准则和M-C准则的结果过于保守,外接圆D-P准则应用需谨慎,应优先选用广义M-N准则或广义L-D准则;煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计的影响明显,应充分考虑煤层的强度参数变化。该研究结果可为条带煤柱的合理设计与施工提供一定的理论指导。

整体式船闸结构设计最小宽高比取值研究

针对整体式闸室结构设计中闸墙底宽与闸墙高比值的取值规律进行了研究,认为现行船闸规范的闸墙底宽与闸墙高取值范围并不适合高水头船闸,因此根据材料力学原理推导了不同设计水头作用下,采用不同混凝土强度等级时闸墙底宽所需满足的最小宽高比公式。该公式克服了以往船闸结构设计中闸墙底宽取值经验性的缺点。有限元数值算例表明,所建议的最小宽高比公式能够满足船闸结构设计的强度与限裂要求,且具有形式简单,便于推广的优点,对于现行船闸设计规范是个很好的补充。

基于应力场与渗流场耦合的尾矿坝稳定性

为探求应力场和渗流场耦合作用对尾矿坝稳定性的影响,采用有限元软件MIDAS,建立Mohr-Coulomb准则的分析模型.在重力作用下,分析不同干滩长度工况下应力场和渗流场的耦合作用,用强度折减有限元法分析尾矿坝稳定性.结果表明:随着干滩长度的减少,剪应变区域增大并形成贯通区,较大的剪应变出现在堆积坝靠近初期坝处,尾矿坝安全系数降低,不利于尾矿坝安全.因此,矿山企业要加强尾矿库现场管理,采用合理排渗措施,以保证尾矿坝安全运行.

激光-MIG复合焊熔透状态评价方法

在有坡口间隙对接焊时,焊缝根部成形状态是衡量复合焊搭桥质量及其适应能力的重要指标.提出了以背面相对熔宽作为CO2激光-MIG复合焊熔透状态的定量评价指标,并以此为依据将熔透状态分为未熔透、适度熔透和过熔透,其中适度熔透是最佳的熔透状态.基于相对熔宽的评价指标,研究了工艺参数及坡口间隙变化对熔透状态的影响规律:通过调节激光功率、焊接电流或焊接速度增加热输入,都可使背面相对熔宽增大,从而改变熔透状态;随着坡口间隙的增大,熔透状态从未熔透过渡到适度熔透,再过渡到过熔透.

区段煤柱弹塑性宽度计算及其应用

基于主应力影响的黏性材料SMP屈服准则,分别考虑采空区侧和巷道围岩2种不同受力环境,得出了2种条件下的煤柱宽度的计算公式,同时采用极限平衡理论推出平面应变下煤柱塑性区宽度的理论公式,并通过改变煤体的内摩擦角和内聚力,与以Mohr-Coulomb准则计算所得煤柱塑性区宽度比较表明,采用传统方法未能充分考虑煤体的极限强度,使得煤柱尺寸的设计较为保守,而基于黏性材料的SMP准则下的煤柱宽度计算能很好地符合实际,对于提高矿山开采效率具有显著意义。

基于相关性度量的触觉步态特征优化

在现有动力学特征基础上,提出了基于相关性度量的触觉步态组合特征优化方法(CCFO)。采用数学形态学提取触觉步态区域特征,同时提取触觉步态的图像特征,包括校正后外接矩形长宽比和对比度、相关性、熵等特征;采用相关性度量准则优化得到动力学特征,通过分析图像特征的相关性保留最优图像特征,优化后特征线性叠加构成触觉步态特征集。实验数据采用ITCSH GaitⅡ步态数据库,计算各特征组内相关系数和变异系数,结果表明,各特征具有较好的稳定性,并在身份识别中验证了特征集的有效性,实验结果说明CCFO方法可以有效地减少特征数,提高识别率。

端帮开采下煤柱破坏宽度计算及失稳机制研究

针对大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,确定留设支撑煤柱的合理宽度一直是端帮采煤工艺高效应用推广的突出难题。将端帮开采工作面假定为无限大板上相隔一定间距的共线裂纹,基于断裂力学Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹模型,运用Hoek-Brown与Mohr-Coulomb破坏准则,分析了支撑煤柱边缘的应力分布规律,建立了支撑煤柱边缘破坏区的边界方程,进而得到了不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的表达式。结合不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的理论表达式与煤体破坏间所确定的表征其不同状态的3组特征参数,进行了曲线规律显现。依据不同破坏准则下所显现的曲线规律,分析了留设煤柱宽度Wp、采硐宽度We、煤层埋深H及煤层倾角β等独立因素对支撑煤柱破坏宽度rp的影响规律,同时将工程实例数据分别代入不同准则下所得的理论表达式。理论结果和实测数据表明,Hoek-Brown破坏准则的运用更为符合现场煤柱破坏演化规律及适合节理岩体破坏的分析。此外,结合煤柱稳定性研究中的极限破坏理论和渐近破坏理论,描述了煤柱失稳破坏机制及过程。为端帮开采中支撑煤柱的合理宽度设计及煤柱破坏的理论分析中的准则运用提供了新思路,为推广端帮开采工艺的应用提供指导意义。

岩石地基承载力的几个认识问题

我国工程界对岩石地基承载力问题有不同认识,作者就其中的一些重要问题提出了自己的看法。包括Mohr-Coulomb准则是否适用于岩石地基?可否用抗剪强度指标计算岩石地基承载力?用单轴抗压强度指标确定岩石地基承载力是否合理?岩石地基承载力是否可做深宽修正?怎样看待岩石地基承载力的理论计算和经验方法估计?并对用剪切波速进行岩土分级和承载力估计、地基承载力的综合判断问题提出了看法。

X线结合血生化检查对移植肾功能损害的临床监测意义

目的探讨胸部X线结合临床血生化检查对患者移植肾功能损害的临床监测意义。方法对21例同种移植肾功能损害患者的X线胸片和BUN、SCr等主要血生化指标及临床表现进行回顾性分析。结果移植肾术后加速排斥反应(ACR)2例X线表现:心影增大、中央型肺水肿、心包及胸腔积液、血管蒂(VPW)宽径61～64 mm。急性排斥反应(AR)3例X线表现:心影略增大,弥漫性肺水肿2例、单翼状肺水肿1例、少量胸腔积液、VPW 56～60mm。手术并发症致肾移植术失败1例X线表现:心影略大、弥漫性肺水肿、VPW 58 mm、肾周积液。移植肾慢性排斥反应15例X线表现:心脏左室增大6例,肺淤血或肺间质水肿11例,VPW 52～56 mm 12例。21例主要血生化指标BUN 8.5～22 mmol/L,SCr 143.82～928.8μmol/L。结论 X线结合血生化检查对移植肾功能状况可作出基本判断,对移植肾功能损害有重要的临床监测意义。