生产力的质变:表征、动力与过程

新质生产力的形成和发展,是劳动者、劳动资料和劳动对象范围扩展和组合重构的过程。在技术层面上,激进技术尤其是通用目的技术是推动生产力质变的关键因素,激进技术所组成的新技术系统及其对应的新部门的创生与增长,成为推动生产力质变的动力。其中,关键生产要素的大范围使用及其成本的迅速下降是质变进程加速的重要指示器。在制度层面上,与激进技术所对应的生产组织方式、要素特征相适应的适宜性制度体系,对引导和发展新质生产力,形成稳定、可持续的积累模式,起着重要的支持和引导作用。作为一个创造性与破坏性并存的过程,生产力的质变并不是突变的,而是渐进的和波动的。由于不同的激进技术及相应的新技术系统在技术性质上存在明显差异,不同时期生产力的质变过程和内容也有所不同。随着产业部门的复杂化和多样化,生产力的质变过程往往伴随着多个激进技术甚至通用目的技术的叠加和协同,这就使质变过程中的经济波动更为复杂。正在展开的技术革命浪潮将从能源和信息两方面带来以绿色+智能为主旨的新质生产力,新质生产力的加快形成不仅取决于创新的力度、方式和方向,还取决于关键制度和观念的变革。

基于锚杆系统横向振动频率响应特征的轴力检测方法

基于锚杆系统自由段横向振动特性的检测方法可实现对锚杆的大范围快速有效检测。为提升锚杆轴力检测精度,建立锚杆系统横向振动力学模型,测试了全尺寸锚杆系统轴向加载过程中的频率响应。结果表明:锚杆系统横向振动固有频率对转动刚度及锚杆自由段长度比较敏感;通过试验校准理论模型的转动刚度,所得理论预计轴力与试验结果的吻合度较好,频率阶次越低,轴力检测误差越小;轴力较低时,基频轴力检测的平均相对误差为5.8%,轴力较高时,平均相对误差仅为0.6%;当锚杆杆体进入塑性或界面脱粘滑移后,锚杆自由段长度变化较大,通过实时修正锚杆自由段长度,可实现锚杆系统损伤阶段的轴力检测,基频轴力检测的平均相对误差在4.1%以内。锚杆轴力的快速、无损检测方法对于支护系统及围岩稳定性评估具有重要意义。

基于盒维数与锚杆无损检测技术的杆体应力波特性研究

为了研究复杂岩层中剪切力与轴向载荷对反射信号特性的影响,将分形维数中的盒维数与应力波特性参数应用到锚杆无损检测之中。通过在锚杆自由端中间加载不同大小的集中载荷,分析了同一试件上加载不同的动态载荷力与不同试件加载不同剪切力对应力波特性的影响。使用MATLAB软件对检测信号进行盒维数计算,研究在不同情况下的盒维数变化规律;对检测信号幅值、有效值、标准差、幅频进行分析,判断其信号强度及其规律。研究结果表明:随着锚固结构轴向载荷与锚杆自由端剪力的逐渐增加,信号强度逐渐减弱;剪切力大小影响锚杆的极限承载能力,随着剪切力的逐渐增大,盒维数会不断增加,锚固结构的极限承载能力也会增加;随着轴向载荷的不断增大,盒维数先增大后减小,在盒维数最大值处锚固结构失效。

一种激光摇摆式智能防外力破坏装置的结构设计

设计了一种激光摇摆式智能防外力破坏装置,该装置能够及时发现周围环境的异常状况,并针对异常状况开启激光器;可以多角度在天空中呈现出警示标语,并通过喇叭向周围播放警告语音,最终达到使待驱赶对象离开的目的。可见,该装置对配网线路的电力线路供电具有一定的应用价值。

超高船舶撞击桥梁上部结构研究综述

近年来,桥梁上部结构遭受超高船舶撞击的事故时有发生,事故往往带来严重的经济损失甚至人员伤亡,其后果的严重性不容忽视。因此,研究超高船舶与桥梁上部结构的碰撞问题具有现实意义。然而,目前研究重点多是围绕船舶撞击桥梁墩柱、承台等下部结构开展,针对船舶与桥梁上部结构碰撞问题的研究工作相对较少。本文介绍了近年来对于超高船舶撞击桥梁上部结构问题的相关研究成果,主要包括不同类型桥梁上部结构碰撞灾害的典型事例,碰撞过程中桥梁主梁的破坏模式,船撞力计算公式与影响因素的研究,多种桥梁上部结构防船撞设施的介绍和比较等,能够为今后对于超高船舶撞击桥梁上部结构问题的相关研究提供参考。

朝上盾构开挖面被动失稳极限支护力研究

朝上掘进盾构法施工时开挖面压力控制不当会导致开挖面前方土体发生失稳破坏。对已有模型试验的结果进行分析,建立了朝上掘进盾构隧道开挖面上方土体破坏区的力学模型,基于极限平衡法推导出被动破坏模式下的开挖面极限支护力计算公式,研究了倒圆台体模型高度以及侧面与水平面的夹角对极限支护力的影响。研究结果表明,朝上掘进盾构开挖面上方土体的被动破坏模式呈现三维倒圆台体形态,极限支护力的大小随开挖面上覆土层的厚度增大而增加;当倒圆台体模型侧面与水平面的夹角在一定范围内变化时,极限支护力的大小随夹角的增大而减小,在实际工程中,如遇开挖面上层覆土厚度过小以及倒圆台模型侧面与水平面夹角过大的情况,土体极限支护力变小,易发生失稳。因此,为保证开挖面的稳定性,需要重点关注开挖面上层覆土厚度过小以及倒圆台模型侧面与水平面夹角过大带来的影响。

截齿截割煤体变形破坏过程模拟试验

在自制的截割试验台上进行截齿截割煤体的模拟试验,对截割过程三向力进行在线监测,并对截割过程进行高速摄影,测量了截割物的粒度组成,并对能耗进行测试.试验结果表明:相同截深时锥形截齿截割力比扁型截齿截割力大;截齿截入煤体,在扁型截齿凸脊及锥形截齿齿尖与煤体接触处出现裂纹,随截齿截割前行,裂纹迅速扩展,裂纹扩展方向与煤体的层理、节理有关.

压缩速度与压缩方位对大豆籽粒压缩特性的影响

按照美国农业与生物工程师协会ASAE S368.4DEC2000(R2006)标准,使用Brookfield质构仪测定了黑龙江大豆籽粒(2011年产)的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏力能、破坏时的变形量。试验选定压缩速度为:0.02、0.1、0.5、1.0 mm/s,选定压缩方位为长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)。由质构仪软件,得到了加载载荷与对应变形量的关系曲线,运用spass软件对数据进行分析处理,得到大豆的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏能、破坏时的变形量。试验结果表明:随着压缩速度的增加,大豆籽粒沿长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)压缩的最大破坏力增大,最大破坏能增加,压缩变形量增大,表观弹性模量减小。

能源储备地下库群稳定性与连锁破坏分析

基于变形加固理论关于结构失稳的严格定义及其集合逻辑表述,提出了基于不平衡力和最小塑性余能原理的地下储库群稳定性判别方法。在非平衡态弹塑性力学框架下,将经典有限元拓展到结构失稳后的分析,塑性余能范数即可作为库群失稳判据,而不平衡力及其发展则表征了库群失稳破坏的形态和演化路径。研究了单储库的稳定性、双储库结构在不同储库间距条件下的整体稳定性及连锁破坏规律,并应用于金坛盐矿油气储库群的稳定性分析和连锁破坏模拟计算分析。研究表明,不平衡力和塑性余能范数用来定量评价地下储库的稳定性是合适的。变形加固理论为评价库群整体稳定性、研究储库间相互作用以及破坏的时空演化提供了定量实用的分析方法,为地下储库群的灾变机制与防护研究打下基础。

电磁声发射技术在无损检测中的应用

电磁声发射技术是通过对导电部件进行电磁加载产生洛仑兹力,进而激发声发射效应,并通过此效应来进行无损检测。它可以定位薄金属板中微小的缺陷或裂缝,而且不需要完全加载,集合了电磁无损检测技术和声发射无损检测技术的优点。建立了电磁声发射的有限元模型,分析了试件在不同加载条件下的形变,对比了几个加载因素对电磁声发射的影响,并对试件进行了温升分析。在数值分析的基础上进行了电磁声发射实验,得到了电磁声发射信号,并对缺陷进行定位。

泥石流区桥墩损毁机制与控制研究

为了保证安全,泥石流多发区的道路常采用桥梁的方式通过。位于泥石流区的桥梁的桥墩在泥石流暴发时受到泥石流的冲击,常会造成不同程度的损毁。泥石流冲击力是泥石流区桥墩受到的主要荷载,目前在计算泥石流冲击力时一般将其视为均质体,但是泥石流为固液两相流体,因此得到的计算结果误差较大。为了提高精确度,本文对泥石流冲击力计算公式进行了修正,先分别运用动力学中的弹性碰撞理论和牛顿第二定律对泥石流固相和液相的冲击力进行计算,然后将其进行叠加,得到总的泥石流冲击力。泥石流区桥墩破坏的模式主要有冲击破坏、倾覆破坏和滑动破坏3种形式。为了减小泥石流对桥墩的破坏能,可在桥墩受到泥石流冲击的部位设置消能层,通过算例发现,设置消能层后冲击力减小了26.94%。

爆破动载下强冲击危险巷道锚杆轴力定量损失规律的试验研究

针对目前冲击地压矿井卸压爆破参数常不合理导致支护损伤,降低防冲效果的问题,采用锚杆无损检测系统在井下强冲击危险巷道进行现场原位试验研究,定量化分析了爆破动载下锚杆轴向工作阻力的定量损失规律。通过分析,获得了不同药量的爆破导致锚杆轴力损失的影响程度及空间范围。发现了爆破药量不小于6 kg时,随至震源距离的增大锚杆轴力的平均损失率基本呈乘幂关系衰减,但也存在局部突增的可能。同时爆破下锚杆轴力损失是与锚杆方位相关的,距震源越近与锚杆方位的相关性越显著。随着爆破药量的增大锚杆轴力损失率升高,药量越大升高速度越快。通过分析发现,众多影响因素中至震源的距离和锚杆方位只是表层因素,而爆破药量和煤体性质才是核心因素,并且核心因素间也存在相互影响。综合考虑爆破下锚杆轴力损失规律以及煤层爆破的卸压效果,优化了内蒙某矿强冲击危险巷道爆破卸压参数,现场应用效果理想。由此建立了冲击地压矿井煤层卸压爆破参数优化的现场原位试验方法。

外加应力与残余应力对低碳钢Q235矫顽力的影响

由U型铁芯和构件的被测部分构成了一个闭合磁路,在U型铁芯上缠绕激励线圈和感应线圈,由激励线圈中的电流信号与感应线圈中的电压信号测绘出不同应力条件下被测试样的未饱和磁滞回线,得出试样矫顽力Hc与外加拉应力、由塑性变形引起的残余应力之间的关系。外加拉应力使材料的矫顽力Hc减小,而残余应力在材料内部产生位错的钉扎效应使矫顽力Hc增大。冷作硬化过程中,材料矫顽力Hc的变化为外加应力与残余应力综合作用的结果。

盐岩密集储库群布置方式优化及连锁破坏研究

将基于不平衡力和最小塑性余能范数的地下洞群稳定性判别方法引入FLAC3D,推导其在FLAC3D中的等价形式,并证明可以用最大不平衡力和塑性区范围判断库群的稳定性,用FLAC3D中的不平衡力分布和调整过程表征库群的破坏位置和扩展路径。从合理的储库间距和密集库群的平面布置形式这2个方面对密集储库群的布置方式进行优化,指出1.5倍洞距为经济安全洞距,正三角形布置为库群最优化的平面布置形式。对库群中的2种破坏源进行对比计算,结果表明非边缘腔为破坏源时,对库群整体稳定性的影响较边缘腔为破坏源时更大。采用正三角形布置方式,先对单个非边缘腔突发失压的工况进行稳定性分析,考虑盐岩长期强度的折减,再对同一模型进行稳定性分析,并将结果应用于库群连锁破坏分析中,作为确定先期失稳部位的依据。对库群进行连锁破坏数值计算分析,结果表明单腔突发失压不易引起库群连锁破坏。

一种锚固力无损检测设备

设计制作了一套通过适时监测与分析锚杆受力后的力与位移关系曲线 ,并加以智能判别和预警 ,来实现锚杆极限锚固力无损检测的设备。实际应用证明 ,该设备既能准确测定锚固体系的极限锚固力 ,又不会破坏锚杆结构体系。

粉质砂土土钉墙水平位移与土钉轴力的FLAC^(3D)研究

以物理模型土钉墙的破坏性试验获得的土体的基本参数和模型的尺寸为基础,应用FLAC3D软件建立土钉墙数值模拟模型。通过数值模型模拟基坑开挖与支护过程,并监测该过程中的土钉墙墙体沿深度方向水平位移情况和各层土钉的轴力变化情况以及它们之间的关系。支护过程结束后,在墙顶分级施加竖向荷载直至墙体产生较大变形,研究了土钉墙在超载状况下的工作状况以及破坏过程,并与物理模型土钉墙的破坏性试验结果进行对比。研究发现,开挖过程中墙体水平位移底部大于顶部,呈"勺形"分布;墙体水平位移最大处附近的土钉轴力也最大;粉质砂土土钉墙变形超过基坑开挖深度的4‰后,墙体的稳定性会极大降低;粉质砂土土钉墙没有下卧软弱层时,在地面超载作用下其破坏形式为体内破坏,表现为部分土体沿滑裂面向下滑动。

不同固位类型金属托槽粘结强度及再使用的实验研究

目的探讨不同固位类型金属托槽的粘结强度和脱落托槽经不同方法处理后再使用的抗剪切强度。方法将90颗离体牙随机分成3组,每组采用不同固位型托槽,粘结经喷砂处理后脱落托槽、热处理后脱落托槽、未经使用的新托槽各10颗,分别进行托槽剪切粘结破坏力测试并进行比较。结果3种类型新托槽中,分体式网底托槽的平均剪切粘结力均大于其他2种托槽,其差异具有显著性(P<0.01);3组喷砂处理托槽平均剪切粘结破坏力与各自新托槽的差异均无显著性(P>0.05);3组热处理托槽与新托槽比较,分体式网底和整体式网底托槽剪切力差异有显著性(P<0.01),而燕尾槽沟底托槽却无显著性(P>0.05)。结论常用金属托槽中分体式网底托槽具有最大的粘结强度,各类脱落托槽喷砂处理后均能取得良好的抗剪切力,尽量避免采用热处理法,除非是燕尾底托槽。

静力试验用电液伺服加载系统的分析和实验──如何实现系统保护

局部破坏保护和故障保护是静力试验系统保护的两个主要方面，也是保证静力试验安全、可靠进行的至关重要的措施。提出了根据载荷跟踪误差和补载荷等措施来确认局部破坏，以及基于STD工控机的故障诊断，并结合液压系统的特点通过控制系统软硬件实现系统的局部破坏保护和故障保护。

薄板激光搭接焊缝的强度评价

针对列车车体上激光搭接焊缝需要进行强度评价的问题,采用试验和数值模拟相结合的方法研究了焊缝强度的影响因素和评价方法.采用ANSYS软件进行数值模拟,验证了断裂位置从焊缝向薄板转移的现象.结果表明:当焊缝宽度小于两板中的最小板厚时,焊缝宽度和拉剪力呈近似线性关系;当焊缝宽度超过最小板厚时,拉剪力达到最大值后不再随焊缝宽度的增加而增加;焊缝熔深和板间隙对拉剪力的影响不明显.根据建立的焊缝宽度和拉剪力关系,实现了通过无损检测焊缝宽度来评价焊缝强度的目的.

水平地震荷载下散体材料结构响应分析

实验模拟了基础工程中散体材料褥垫层,研究了水平地震荷载作用下基础褥垫层中出现的似"巴西坚果效应"引起的级配破坏和不均匀震陷,分析了不同的振动时间、频率对其破坏的影响程度。结果表明,时间和频率对级配破坏深度影响显著。对水平地震荷载作用下出现的散体材料结构响应给出了理论解释,并探讨了散体材料结构中小颗粒下沉形式的概率模型。