笼型异步电动机转子断条数目诊断新判据

笼型异步电动机一旦发生转子断条故障,在其定子电流中将出现边频分量。当前已提出Filippetti判据等基于定子电流边频分量的转子断条数目诊断判据,但其准确性有待改进。该文从定子电流边频分量的产生机理入手,推导出转子断条数目诊断新判据。相对于Filippetti判据而言,新判据具有普遍性,可以视为Filippetti判据的推广。新判据同时考虑了导条间电流对转子断条数目诊断的影响。针对一台Y100L-2型三相异步电动机(3kW,380V,50Hz)完成了转子断条故障实验。实验结果表明新判据在准确性方面得以改进。

GH600合金薄板成形极限研究

通过实验,获得了GH600合金薄板的成形极限图(FLD),建立了其成形极限图的函数模型,并将实验基础上获得的FLD函数模型与专用有限元软件DYNAFORM中利用Keeler公式自动生成的FLD作为模拟时破裂的判据,模拟研究了GH600合金筒形件的拉深和杯突实验过程,将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:利用Keeler公式自动生成的成形极限图与实验获得的FLD数据差别较大,实验获得的FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更准确的预测GH600合金薄板成形过程中的破裂问题。实验所得成形极限图(FLD)和所建立的函数模型为该类板材成形过程的数值模拟提供了重要的依据。

基于V.RQD值与Hoek-Brown准则的破碎岩体强度研究

被多组贯通结构面切割后产生的大体积破碎岩体在不同围压下仍具有一定的强度,但通过Hoek-Brown准则对其进行强度评价时,因对岩体结构划分缺乏定量描述,使得参数m与s的取值很难准确确定。在传统RQD值不足的基础上,引入不同阈值下的三维体积V.RQD值概念,建立破碎岩体质量指标V.RQD值计算机模拟方法,结合RMR评分标准和Hoek-Brown强度准则,通过探讨三维体积V.RQD值的取值范围,得到不同阈值时岩体质量参数m,s值与Hoek-Brown强度包络线以及岩体变形模量E0等之间的一些变化规律,定量化表述V.RQD值对破碎岩体强度的影响。结果表明,V.RQD值作为岩体质量指标之一,可为破碎岩体的强度估计提供新的实用途径。

基于Hoek-Brown准则对围岩松动圈半径的推导及改进

针对服从Hoek-Brown准则的节理岩体圆形隧道,根据隧道开挖后的围岩分为破裂剧烈区、塑性软化区、弹性区的特点,推导了圆形隧道在轴对称时松动圈半径的表达式。Hoek-Brown准则中扰动参数D表征的是岩体受扰动的程度,而对其如何取值的相关研究较少。为提高所推导围岩松动圈半径表达式的精确性,采用可拓学理论,综合考虑爆破损伤、卸荷影响、岩体完整性指标Kv、围岩级别四个因素来判断岩体受扰动情况,在物元模型的理论基础上得到了扰动参数D的取值方法。最后运用新的岩体扰动参数D得出了围岩松动圈半径解析解,并在现场采用地质雷达对隧道的不同断面进行了实测,得到了不同隧道断面6组围岩松动圈的半径,将实测值与对应的计算值进行对比分析,二者相对误差约为4.5%,验证了本文理论解的正确性。

基于三轴实验的软破岩石破坏准则的研究

随着开采深度的进一步增加，软破岩工程变得越来越突出。本文在分析软破岩石特点的基础上，提出了依据软破岩石三轴试验，而建立其破坏准则，为对软破岩的进一步深入研究提供了条件，同时为岩石强度的研究开辟了一条实用途径。

基于Hoek-Brown强度准则的隧道围岩松动圈分析

分析松动圈的分布范围对优化隧道支护参数,确保隧道施工安全有重要的理论价值,以弹塑性理论计算为基础,利用H-B强度准则推导了理想状态下围岩松动圈厚度的计算公式。当侧压力系数不等于1时,将实测竖直方向和水平方向的初始地应力分别带入,并考虑实际支护力的影响,得到较为准确的围岩松动圈分布规律。在铜旬高速某公路隧道中该方法计算所得围岩松动圈分布范围与围岩深部位移监测所得结果较为接近,验证了基于H-B强度准则的围岩松动圈计算公式的准确性,为确定围岩松动圈半径提供了新的有效方法。

基于MIRPSA的感应电动机转子断条数目诊断判据

在感应电动机转子断条数目诊断方面,电机定子电流信号分析(MCSA)类方法已经建立明确的解析判据,而电机瞬时无功功率信号分析(MIRPSA)类方法缺乏理论支撑。为此,针对转子断条故障推导了感应电动机瞬时无功功率特征分量的幅值与转子断条数目间的数值对应关系,由此建立了具有解析意义的基于MIRPSA的转子断条数目诊断判据。感应电动机转子断条故障仿真与实验证明了所提判据的有效性。

基于D-P准则的深埋隧道破碎化分区规律研究

深部洞室开挖因应力重分布而使围岩出现松动区、塑性区、弹性区,基于D-P准则对深埋隧道围岩破碎化分区提出划分准则,利用ANSYS软件分析不同埋深3个区域发展状况并与规范推荐荷载高度进行对比,揭示埋深对松动区、塑性区半径的影响。研究结果表明,Rp,Rc与埋深H近似呈线性关系,与芬纳公式走向基本一致;当埋深超过某一临界埋深时,松动区迅速发展而呈现指数型增长;松动区分布形态及范围随埋深不同而呈现明显差异。

基于Hoek-Brown非线性强度准则的节理岩坡稳定性分析全局优化算法

基于Hoek-Brown非线性经验强度准则和简化Bishop法,导出了节理破碎岩体边坡新的稳定性系数计算公式。通过在简单遗传算法(SGA)中引入适应度变换技术改进其收敛性能,提出了节理破碎岩体边坡稳定性分析和最危险滑动面搜索的自适应遗传算法(AGA)。算例计算结果表明:(1)AGA能准确地搜索到边坡全局最小稳定系数及其对应的临界滑动面;(2)AGA计算效率和数值稳定性均比SGA和随机投点法有较大提高;(3)采用不同的适应度变换函数均可提高计算效率。为简便起见,推荐采用线性变换函数。

围岩松动圈理论计算方法的评述与展望

研究围岩松动圈的目的是指导地下工程的设计与施工,相比于现场实测和数值模拟分析,理论计算围岩松动圈更为方便快捷。综述了2种主要的松动圈理论计算方法——强度准则法和数学模型法。强度准则法以Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则和Druker-Prager准则为主,普遍经塑性区半径推导、松动区与塑性区界分和岩石强度参数修正可得到较准确的松动圈半径,其关键在于松动区的边界条件和岩石软化方法,并建议以应力梯度作为边界条件和以参数反演修正岩石参数进行计算,同时也简要评述了以动静力学思路和统一强度准则为基础的松动圈计算。数学模型法主要是基于对松动圈影响因素的研究,常采用神经网络模型和支持向量机模型,以及未确知聚类模型和多元回归函数拟合等,其关键在于松动圈影响因素的选择和建模选型。松动圈影响因素选择的重点在于次要因素,而建模选型在于引入其他模型对原有模型的核心元素进行寻优。建议应因地制宜地选择影响因素或引入灰色预测模型,同时必须经本地数据库训练修正后使模型达到最佳。实际工程中,由于强度准则法基于均质岩体中静水应力作用下的圆形巷道模型,巷道半径和侧应力系数取值及岩性不均一将会严重影响计算精度;数学模型法受制于影响因素考虑不足及现有数据库噪声等条件而难以提高预测精度。结合围岩松动圈实测技术,由于受众多因素影响,巷道同一横断面内、同一巷道相邻地段的松动圈均在一定范围内波动,故任何非实测方法均不能精确预测松动圈厚度。在工程应用中,不主张在难以符合强度准则法的假设条件或者数学模型中未知的次要因素影响较大的条件下采用计算的方法确定松动圈厚度。后续研究可从新强度准则推导或多个单预测模型相结合与数据等维等方面进行,同时应关注在深部多种地质条件下松动圈的理论计算以及矩形和其它非规则形状巷道松动圈的理论计算,并提高预测精度。

基于岩石试验的深部巷道破裂围岩变形分区研究

考虑围岩流变特性,并结合深巷岩石全应力—应变试验曲线表现出峰后流动与跌落破坏的特征,将巷道围岩分为弹性区、塑性硬化区、塑性流动区和破裂区;然后,基于Drucker-Prager准则推导了围岩各分区应力、位移及半径的封闭解析;最后,结合工程实例对比分析了三种不同分区模型下的围岩应力分布规律及松动圈范围。研究结果表明:基于岩石试验建立的分区模型得到的计算结果与工程实际吻合最好。由此可见,依据岩石试验采用合理且符合工程实际的分区模型及理论至关重要。研究结果可为类似巷道长期稳定性评估和支护设计定量提供一定借鉴。

鹿台山矿2201工作面回采巷道围岩变形特征及控制

以2201工作面回风顺槽为例,研究了半煤岩巷的围岩变形特征和控制技术。根据霍克-布朗围岩经验强度准则,计算得到巷道围岩松动圈厚度为1.31 m。结合生产实践,认为半煤岩巷在煤岩交界面破坏严重,巷道围岩性质、应力分布规律和工作面的采动影响是巷道变形被破坏的主要因素。结合松动圈理论和悬吊理论,计算回风顺槽锚杆支护的主要参数,并结合邻近工作面回采巷道支护情况,确定合理的支护方案,为类似巷道围岩控制提供参考。

破碎围岩隧道二次衬砌施作时机研究

为确定破碎围岩隧道二次衬砌的最优施作时机,以雅康高速紫石隧道为例,将Hoek-Brown强度准则嵌入Abaqus软件并建立数值计算模型,对该隧道IV级围岩深埋段、V级围岩深埋段和V级围岩浅埋段的隧道初期支护结构以及二次衬砌结构内力进行了数值模拟分析,并对不同围岩位移释放率下施作二次衬砌的安全系数进行了计算。结果表明:IV级围岩深埋段和V级围岩段的初期支护内力的增长在围岩位移释放率分别达到90%和95%后趋于平缓;IV级围岩深埋段二次衬砌最优施作时机是围岩位移释放率达到90%时,而V级围岩深埋段和浅埋段二次衬砌在围岩位移释放率达到95%时施作较优,此时隧道结构内力与安全系数均可满足规范要求。

垂直重叠巷道安全距离分析研究

针对某矿在巷道掘进过程中需要解决两条垂直重叠巷道的安全距离及巷道支护问题,文章采用理论分析、FLAC3D数值模拟、理论计算和现场实测的方法,确定了两垂直重叠巷道的最小安全错距和支护方案,并通过现场矿压观测验证了支护方案的可行性。研究成果不仅可以为本矿井提供借鉴而且可以为其他类似情况的巷道支护提供参考依据。

AZ31镁合金薄板在热态下的成形极限图及其应用

采用板材热成形试验机BCS-50AR及网格应变自动测量系统GMASystem,获得了AZ31镁合金薄板在150～250℃温度范围内的成形极限图(FLD)。分别将实验获得的FLD及软件自带的Keeler’s方程作为利用DYNAFORM模拟时的破裂判据,模拟研究了AZ31镁合金筒形件在150～250℃温度范围内的拉深过程,并将模拟结果与AZ31镁合金的等温拉深实验结果进行了比较。结果表明:FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更好地预测AZ31镁合金薄板成形过程中的破裂问题。

FLAC^(3D)可破断锚杆单元完善及深部煤巷应用

为进一步完善基于FLAC^(3D)的可破断锚杆单元,分析了以任意单元极限伸长量为破断判据的原可破断锚杆单元存在的缺陷;提出了基于锚杆自由段总体伸长量的锚杆破断判据,修正了原可破断锚杆单元;开展了锚杆杆体拉伸试验,结果表明修正后的可破断锚杆单元更加符合实际。以深部煤矿实际工程为背景,进行了数值模拟对比分析,结果表明:自带cable单元不具有破断属性,将会使支护设计偏于危险;原可破断锚杆单元方案中锚杆过早地全部发生破断,实际锚固效果被抑制;修正后的可破断锚杆单元能准确反映实际锚固效果,与工程实际更吻合。进一步开展了锚固参数正交试验,结果显示锚杆破断率随间排距增大而显著增大,随锚固长度和预紧力的增加先增加后减小,受预紧力影响相对最不显著;基于此提出了深部煤巷锚固参数优化原则,并得到现场验证。

九顶山钼矿破碎软岩巷道变形控制技术研究

九顶山钼矿底部出矿巷道围岩以蚀变花岗斑岩为主,节理裂隙高度发育,是典型的破碎软岩。目前所用的钢支架支护无法控制该类巷道的大变形,考虑采用锚喷网支护。利用修正后的Hoek-Brown破坏准则计算蚀变花岗斑岩岩体强度,作为支护研究的基础;对锚杆间距和喷射混凝土厚度的不同取值进行正交设计,拟定出9种支护方案,利用FLAC3D计算比选出最优方案用于支护试验。该方案要求锚杆间距1.0m,喷射混凝土厚度0.06m。出矿巷道支护试验与收敛变形监测结果显示,该锚喷网支护方案能有效地控制巷道变形,两监测断面围岩在各自开始监测的54d和40d后趋于稳定。断面顶底板移近量、两帮挤进量平均值分别为40.98mm和55.92mm。