高频低能冲击扰动下锚固结构渐进失效试验研究

高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤,是深部巷道趋向失稳的重要诱因,合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法,研究了冲击载荷下锚固结构内部应力传递转化机制,阐明了锚固结构累积损伤与渐进失效机理,提出了冲击动载巷道控制准则。结果表明:压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是造成锚固结构损伤的三大要素;压缩、拉伸作用下介质抗压强度与不协调变形是导致锚固界面破坏的关键因素,锚固结构在内部法向驱动力作用下损伤累积,切线模量为负或单次动载冲击变形量持续逆势上扬时锚固结构失效,压缩、拉伸、震荡叠加影响下锚固结构预紧力损失及内部损伤存在明显的累积突变效应,内部裂隙以张拉裂隙为主,整体破坏从震荡效应向拉伸效应再向压缩破坏效应逐渐演化。通过提高围岩/锚固剂协调变形能力,增加锚固长度调动大范围岩体承载、保护锚固界面,保持锚固结构承载区抗剪阻滑强度大于动载冲击时内部法向驱动力,同时削弱震荡效应可有效降低锚固结构累积损伤程度。最后提出了降能-高阻-让压的冲击动载巷道控制技术准则,包括远场卸压、近场强支、破碎围岩改性、预紧力维持和让压结构,可为类似条件巷道维控提供指导。

基于准零刚度支撑结构的低频主动隔振平台研究

针对量子科学试验、精密制造等先进应用对亚赫兹微振动的抑制需求,研究基于准零刚度支撑结构和分离式音圈作动器的低频主动隔振技术。首先,给出一种低频主动隔振平台设计方法,考虑准零刚度结构的等效动力学特性,采用牛顿-欧拉方法建立平台的动力学模型;然后,基于所建立动力学模型分析多自由度耦合下平台的扰动传递特性并设计主动隔振算法;最后,研制低频主动隔振平台进行试验验证。试验结果表明,所开发主动隔振平台能够在三个线自由度上实现优于98.3%的微振动抑制效果,在0.1~10.0 Hz内载荷z方向微振动小于1.3×10^(-8) g。

盾构施工扰动对天津结构性黏土动力特性影响的试验研究

盾构隧道施工扰动会改变周围土体的应力、应变状态,破坏土的结构性,从而影响隧道后期的地震响应.通过共振柱试验和动单剪试验,分析了施工扰动对天津结构性黏土动剪切模量和阻尼比的影响.试验结果表明:施工扰动程度越大,平均应力归一化动剪切模量的初始值越小(应力释放程度较大的D4试样的平均应力归一化动剪切模量初始值为无应力释放的D1试样的74%),在相同剪应变下的归一化动剪切模量越小,动剪切模量的衰减速率越快,在相同剪应变下的阻尼比越大;土的结构性越弱,初始动剪切模量越小(无水泥掺量的B1试样的初始动剪切模量为4%水泥掺量的B4试样的59%),在相同剪应变下的动剪切模量越小,动剪切模量衰减速率越快,在相同剪应变下的阻尼比越大.盾构隧道施工扰动对结构性黏土动力特性的影响机理为:施工扰动会使结构性黏土的结构破损、结构性减弱,从而导致其归一化动剪切模量减小,动剪切模量衰减速率增大,阻尼比增大.因此,在进行盾构隧道抗震设计时应考虑前期施工扰动引起的结构性黏土的结构破损对动剪切模量的影响.

论“名动包含”说的理据及其所面临的难题

本文从语义类型角度出发,讨论“名动包含”说的成因,关注“零句”说之下“名动包含”说的推导过程以及名词成分和动词成分指称性的由来。本文指出:类型为e的指称语、类型为t的命题或类型为<st,t>的命题集合均可以做话题;英语中-ing可以是区分主要动词和次要动词的一种句法手段,不一定意味着所附着的动词在主宾语位置需要经历指称化过程;动词“是”后的成分在等值结构和述谓结构中为不同的语义类型,并不都具有指称性;而正是由于名词成分语义类型的多样性,不同句法类别在语义类型保持一致的情况下可以形成并列;即使假设动词成分事件化后具有指称性,能够指称事件个体,它与其他词类的指称语也是不同的,相互之间也是形成平行关系,而不是包含关系。

木勺生产线机械臂的动静特性及结构优化

为实现木勺生产线上下料功能,同时节约成本,采用建模软件与有限元分析软件的协同仿真技术,对木勺生产线的机械臂进行动静性能分析,运用Parameters Correlation方法筛选出对生产线机械臂动静性能影响较大的设计变量。在此基础上,采用拉丁超立方抽样法对筛选的设计变量进行采样,对比分析Kriging模型与NPR模型构建的生产线机械臂的近似模型,并采用MOGA法对设计的目标函数进行求解。对优化后的木勺生产线机械臂进行建模分析,对比得出,优化后的模型Y方向最大振幅为1.1137 mm,可实现设想功能,动静性能得到提升。研究成果可为后续生产线机械臂结构设计提供参考。

一种Birkhoff形式下结构动响应问题的保辛中点格式

结构动响应预测是结构设计的基础,是结构振动控制、载荷识别的前提。本文在辛体系下针对结构动响应问题,提出了一种Birkhoff形式下的保辛中点格式。首先引入状态变量,并基于摄动方法将结构动响应方程转化为线性自治Birkhoff方程的形式,进一步利用中心差分推导出线性自治Birkhoff方程的中点格式,其证明是保辛的。该格式不要求Birkhoff方程系数矩阵非奇异,因此适用于奇数维系统。两个不同数值算例的结果充分验证了本文方法的卓越性,也凸显了相对于传统算法在计算精确度和稳定性方面的明显优势。

绳驱桁架结构伸展臂的主动振动控制

伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架结构伸展臂,研究其作动绳上铰链串联顺序的优化和模型预测控制律的设计,这两部分内容均考虑了作动绳的单边约束和饱和约束。首先,通过ANSYS软件获取结构的模态信息;然后结合系统可控性原理和遗传算法计算出作动绳上铰链串联最优顺序;最后,在数值仿真中,通过设计的控制率对一个由四个单元组成的桁架结构伸展臂的振动控制过程进行仿真分析。结果表明,提出的作动绳串联铰链的方式能够有效抑制伸展臂的振动。

基于沟槽结构的泵喷推进器导管脉动压力控制研究

本文借鉴航空发动机中的压气机“处理机匣”技术,在泵喷推进器导管内壁开设一定数量的轴向沟槽结构,用于减弱泵喷推进器的梢涡,从而减小泵喷推进器导管内壁上的脉动压力。结合分离涡模拟(DES)方法和滑移网格方法对椭圆形水翼的梢涡流场进行数值模拟,数值计算结果与试验值吻合度较高,验证了数值计算方法的可靠性与适用性。在此基础上,分别对有无沟槽结构的泵喷推进器进行数值模拟,对比分析沟槽结构对梢涡涡核压力、导管内壁脉动压力和水动力性能的影响。结果表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,并对导管内壁面上脉动压力幅值有明显的降低效果,且对水动力性能影响较小。

基于物性结构理论的汉语偏正式动名复合词研究

本文从物性结构理论中的施成角色和功能角色出发,研究汉语偏正式动名复合词VAN和VTN的语义构造及其对句法产生的影响。研究发现,指向施成角色的VAN(如“剪画”)和指向功能角色的VTN(如“贴画”)在受否定词“没”修饰时表现有所不同:VAN中的VA在受“没”修饰时会受到限制(如“#剪画没剪”),而VTN中的VT则无此限制(如“贴画没贴”)。我们认为,这种否定限制与动名复合词VN形成过程中V所指涉的物性角色有关:施成角色参与VAN的形成并对其产生影响,而功能角色对VTN的形成没有影响。在此基础上,文章指出VAN的否定限制在特定情况下可以解除,并从物性角色的视角探讨了词汇内部语义结构对句法产生的反向制约作用。

论南方民族语言量名结构的语序类型

量名结构是南方民族语言重要的量化手段之一,具有独特的地域性和民族性特征。南方民族语言的量名结构有无指性量名结构和有指性量名结构2个类型,前者有较强的指称性,具有定指功能和不定指功能,后者具有描摹功能,指称性较弱,同时具有概念化功能和主观化功能。量名结构的语序比较丰富,汉藏语系苗瑶语族、壮侗语族部分语言的量名结构基本语序与现代汉语趋同,是结构重组、语法复制和语境吸收的结果。藏缅语族量名结构与早期汉语的语序相同,具有类型学上的共性。南亚语系部分语言出现双重语序,部分语言是单语序,是由“Num+CL+N”和“N+Num+CL”转换的结果。南岛语系语言量名结构的语序为名词前置和名词后置两种,量词不出现,但有结构助词修饰,是南岛语系语言的个性特征。

跨层结构“动+介”的词汇化及介词的赋元功能

“动+介+宾”结构是一个具有规律性且呈现出凝固化倾向的结构,从历时角度来看,“动+介+宾”结构并不是新出现的语法现象,而是从古代汉语中遗留下来的,只不过后来介词短语前置在现代汉语中逐渐普遍,本结构才显得尤为特殊。从共时角度对“动+介+宾”结构进行特征分析,介词充当了赋元和信息补充的作用,“动+介+宾”结构经过了一个跨层再分析的过程,将其定义为动宾结构更为合理,结构中的介词发生了去范畴化的现象,逐渐实现了与动词成分的跨界合并。

西北汉简中的名量结构研究

名量词和名量结构是汉语史中的重要语法现象,汉代是名量结构发生改变的重要时期。调查了汉代西北五种重要的出土文献,即敦煌汉简、敦煌悬泉汉简、额济纳汉简、居延汉简和居延新简中的使用情况,量词分个体量词、度量衡量词、借用量词和集体量词四类展开,分别调查数量名结构和名数量结构的出现次数。调查显示,西北汉简中名数量结构出现最多,数量名结构较少,五种汉简中的情况均是如此。总体上数量名在名量结构中的占比为10.97%,西北汉简中的数量名结构是汉代名量结构中发展最快的。

穿越多断层破碎带隧道自适应结构走滑错动特性研究

在活动断裂构造带地区,断层运动往往是沿断层带发生,自活动盘到破碎带错动位移表现出逐级传递的特征,因此穿越活动断裂带的隧道结构应力、变形特征也受到断层错动形式的影响。依托西部高烈度区某穿越大型活动断裂带的公路隧道工程,通过数值模拟分析穿越多断层隧道结构在断层多级走滑错动下的位移、应力响应规律,得出隧道结构纵向基于多断层蠕滑错动的影响分区;建立基于柔性初支、刚性二衬和节段铰接的穿越蠕滑断层隧道自适应结构,探究在错动区和缓冲区内设置隧道自适应结构的抗错性能。研究表明:隧道围岩性质的差异是影响穿越断层破碎带隧道结构变形和应力的最重要因素,隧道自适应结构在蠕滑错动过程中,柔性初支能够吸收部分围岩传递至隧道结构的变形,柔性接头的剪切变形和衬砌节段的刚性转动能够承担较大的位错,随着隧道衬砌节段长度的减小、接头数量的增加,各个接头的剪切变形角和衬砌节段偏转角都将减小,大幅提升结构的抗错安全性。

星载迈克尔逊干涉仪直线动镜的柔性支撑结构研究

针对传统迈克尔逊干涉仪动镜支撑结构存在成本高、寿命低、维护难度大、大行程大负载下导向精度差的问题,设计了一种高精度迈克尔逊干涉仪角镜柔性支撑结构,具有低成本、高精度、大负荷的优点。提出以柔性支撑结构的承载能力、行程和导向精度为优化目标的结构刚度模型,选择材料和尺寸参数,开展运动结构设计。有限元分析结果表明该支撑结构在1.5 kg的负载(角镜)下,当行程达到4.5 mm时,柔性结构的最大拉应力约为169 MPa,结构安全裕量为1.98,角镜竖直方向的寄生位移小于4.1μm。专项测试结果显示,支撑结构承载1.5 kg负载(角镜)在4.5 mm行程内,竖直方向的寄生位移小于4.7μm,直线度的均方根误差为1.5μm,与设计结果较吻合,可以满足星载迈克尔逊干涉仪对高精度直线动镜的支撑要求。

冲击载荷下蓄液结构动响应及防护机理的研究进展

工程实际中,飞机油箱、船舶液舱、油液储罐等各类蓄液结构可能面临炸药爆炸冲击波、弹丸侵彻等冲击载荷的威胁。在冲击载荷作用下,蓄液结构的动响应受载荷特性、结构形式、充液方式等多种因素影响,相应的结构防护机理涉及多相介质的流固耦合、波在不同介质中的传播、液体介质的空化、结构动态力学特性等多个科学问题。针对冲击载荷下蓄液结构的动响应及防护机理,总结了工程领域中典型的蓄液结构形式,分析了各类蓄液结构在爆炸冲击波、弹体侵彻及其联合作用等载荷下的结构动响应过程、结构破坏模式、载荷耗散过程、能量转化与吸收过程,总结了蓄液结构的冲击动响应特性,归纳了蓄液结构对各类冲击载荷的防护机理,从结构构型、结构动响应、理论研究方法、抗冲击防护技术等方面对蓄液结构抗冲击防护研究进行了展望。

带球封头的钛合金耐压结构深海碰撞动屈曲研究

钛合金深海装备在水下作业时可能会与海山、礁石等海底固定物发生碰撞,这种在高应力状态下发生的冲击碰撞可能会对钛合金结构稳定性造成很大的影响。目前,学术界对于这种在双重载荷环境下发生的结构稳定性问题并没有太多的研究,也没有可供参考的经验公式。在钛合金材料动态力学性能试验的基础上,结合理论分析和大量数值模拟,建立在碰撞力集中载荷和均布压力共同作用下钛合金球柱组合结构的动屈曲判断准则,所得结果可以为深海装备水下航行安全性提供重要参考。

考虑时间效应的钢渣填料动力特性与微观结构研究

钢渣是冶金行业的第二大废弃物,充分利用废弃钢渣代替部分砂石料作为新型的土工填料,符合“绿色经济”与“可持续发展”战略。因钢渣材料有别于砂石料,化学成分复杂,而力学特征具有时效特性,采用共振柱试验研究考虑水化期影响的钢渣动力特性,分析动剪切模量和阻尼比等动力特性变化规律;基于Hardin-Drnevich双曲线模型描述考虑时间效应的钢渣动力特性,采用Boltzman函数描述最大动剪切模量随水化期变化的关系,给出最大阻尼比范围;并与传统砂土的动力特性对比,得出水化前钢渣动剪切模量略高于传统细砂,水化90 d后可达到标准砂的最大动剪切模量,工程中可以用钢渣作为一种填料代替砂土。最后,通过微观电子显微镜方法分析不同水化期下的钢渣微观结构,发现水化产物Aft相较于其他水化产物生成时间较晚,Aft和C-S-H所组成的胶凝结构是影响钢渣动力特性时效特征的主要因素。

大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动响应数值模拟研究

抽水蓄能电站振动问题较为突出,强烈的振动会严重影响机组和厂房的安全稳定运行。采用黏弹性人工边界模拟厂房与围岩连接处的边界条件,计算分析了丰宁抽水蓄能电站某机组段地下厂房整体结构的自振频率特性,并对其进行了共振复核;采用时程法计算分析了脉动压力作用下厂房结构的振动响应,并与实测数据进行了对比。结果表明:厂房整体结构前20阶自振频率范围为13.32~34.90 Hz,产生共振的危险性很低;楼板各测点竖向均方根加速度的计算值与实测值相差不大,说明所采用的数值分析方法是合理有效的;抽水工况下各典型部位最大振动响应均满足厂房振动控制标准,发电工况下除水轮机层楼板竖向最大均方根加速度超过人体健康评价标准外,其余结构的各项指标均满足厂房振动控制标准。

致密砂岩储层孔隙结构特征对可动流体赋存的影响:以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段为例

分析孔隙结构和可动流体分布特征是储层研究的关键要素,也是当前研究的重点与热点,对致密砂岩油气勘探及提高油气采收率具有重要意义。以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段致密砂岩储层为例,通过物性测试、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和核磁共振实验,结合分形理论,分析了致密砂岩储层孔隙结构、非均质性和可动流体分布特征,讨论了孔喉结构和非均质性对可动流体赋存的影响。结果表明:研究区长7段储层储集空间主要由微纳米级孔隙贡献,孔隙连通性较差,孔喉半径主要分布在0.050~0.500μm;孔喉结构非均质性较强,分形维数分布在2.65~2.90;流体可动性较差,可动流体饱和度分布在16.68%~51.74%,可动流体多分布在中孔和小孔内。研究区长7段储层可分为3类:从Ⅰ类到Ⅲ类储层,剩余粒间孔和粒间溶蚀孔发育变少,孔隙连通性变差,孔喉尺寸变小,较大孔喉变少,非均质性变强,流体可动性变差,中孔和大孔内可动流体含量趋于降低,可动流体倾向于在小孔内赋存。研究成果为致密砂岩油气勘探及油气采收率提高提供了理论依据。

某涂布设备微振动控制基础结构的优化设计

针对电子厂房内涂布设备结构楼板的微振动控制问题,提出了设备安置处楼板动刚度精细化控制方法。首先,对已建厂房内涂布设备所在基础楼板的振动速度响应及动刚度进行实测分析,确定设备满足其容许振动标准条件下的楼板需求动刚度;其次,建立楼板结构动力有限元模型,研究模型结构尺寸与动刚度计算值的差异;最后,通过计算获得满足涂布设备容许振动标准的楼板结构设计尺寸,并进行了工程验证。研究结果表明,涂布设备运行状态下1/3倍频程最大振动速度幅值对应的中心频率点为40 Hz或50 Hz,且在35.5~44.7 Hz频率范围对楼板需求动刚度要求最高。