移动载荷与三载荷的简支梁上引起的弯矩及剪力通用方程的研究

通过对作用在简支梁上的任意的移动载荷与三载荷（移动、集中和均布载荷）引起的弯矩及剪力的研究。推导出不受任何条件约束即可直接准确地计算出梁上任意位置的弯矩及剪力和最大弯矩及其位置的新方法。特别用三载荷弯矩及剪力通用方程的建立，把力学中各自独立的移动载荷、集中载荷、均布载荷及其之间相互成为组合时的弯矩及剪力计算方法有机地联系到一起，它们的弯矩及剪力方程是三载荷弯矩及剪力用通方程的特殊形式。该计算方法比常规的计算方法更严密、科学和准确。并消除叠加法求最大合成弯矩存在的误差。

考虑第三方载荷的水下方形设备安全性分析

由于海上平台活动、抛锚或渔船作业等原因,导致水下油气生产设备遭受第三方破坏的风险增加,虽然水下方形设备会设计保护系统,但如果保护装置发生变形或断裂,也可能导致水下方形设备采集的油气发生泄露,造成海洋污染。目前,并没有明确的资料对水下方形设备受坠物撞击的概率及影响因素进行分析。因此,文章针对水下方形设备受第三方载荷撞击的风险和安全性问题,提出一种改进有限元法的概率数值计算方法,建立水下方形设备的安全性冲击模型,探求坠物撞击对水下方形设备安全性的影响规律。结果表明:水下方形设备受坠物撞击的概率随水平距离的增加而不断减小,安全度逐渐提高;同时,受坠物撞击的概率随水深的增加先增大后减小,在超过300 m后,其概率小于0.5×10^(-9),安全度随作业时间的增加而逐渐降低,该计算结果得到了挪威船级社DNV-RP-F107规范的分析验证。本项研究成果能够为指导水下油气作业工程实践提供理论基础。

刨煤机刨刀三向载荷的模拟分析

刨刀是刨煤机直接落煤的工具,其工作载荷是刨头和刨煤机设计的依据,为获得合理的刨刀参数,在确定了刨刀三向载荷计算方法的基础上,建立了刨刀三向力计算模型,利用计算机模拟手段,分析其三向载荷的特征,研究了刨刀间距、宽度、截深、截角、槽形以及煤质因素对刨刀载荷的影响,得到了刨刀三向载荷特征,为确定刨头的参数和设计高质量刨煤机提供了理论依据。

镐型截齿三向载荷空间坐标转换的模型与分析

基于镐型截齿截割实验的三向载荷谱,研究采煤机滚筒及镐型截齿三向载荷的定量特性。采用空间坐标转换的方法,建立镐型截齿实验载荷谱与镐型截齿坐标三向载荷谱和滚筒坐标下截割阻力、推进阻力及侧向阻力之间的转换模型,将实验载荷谱进行数值化,给出转换模型的解算方法,并模拟出滚筒坐标下的镐型截齿三向载荷谱。结果表明:滚筒坐标三向载荷谱与实验载何谱具有一致的变化趋势。该研究为采煤机滚筒载荷的研究与计算提供了一种简便和实用的方法。

冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的统计分析

采用直方图分析和Weibull统计分析相结合的方法,分析了TU5GP4型冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布规律。结果表明:(1)TU5GP4型冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布直方图属偏态型,标准偏差S=0.223,说明数据分布集中程度高,离散程度小。(2)Weibull模量为33.4,表明其三点弯曲断裂载荷集中程度高,凸轮轴生产工艺可靠性高。

通用中空凸轮轴三点弯曲断裂载荷的统计分析

采用Weibull统计分析方法分析了通用中空冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布规律。Weibull统计分析表明,通用中空冷激合金灰铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷符合Weibull统计规律,其Weibull模量为15.9。断口分析表明,渗碳体体积分数高的凸轮轴,其三点弯曲断裂载荷也高,反之亦然。凸轮轴中渗碳体体积分数的差异是导致其三点弯曲断裂载荷分散的原因。

凸轮轴三点弯曲断裂载荷与挠度的关系研究

使用WE-500型液压式万能拉伸试验机测定了1AE6半激冷合金铸铁凸轮轴的三点弯曲断裂载荷,研究了其三点弯曲断裂载荷和挠度之间的关系。研究表明:(1)不同炉次的凸轮轴的三点弯曲断裂载荷存在一定的分散性;(2)凸轮轴的三点弯曲断裂载荷与挠度之间存在正相关关系,凸轮轴中含有适量碳化物对其强度和挠度都是有益的。

基于三向静载荷测定法的机床静刚度测定实验

基于三向静载荷测定法对机床静刚度进行测定,通过绘制机床各组成部件的静刚度曲线,对各曲线进行分析,计算获得机床整机静刚度以及机床静刚度对加工精度的影响。学生通过该实验加深了对工艺系统刚度概念和特点的理解,掌握了机床部件静刚度的测定方法和计算方法,培养了动手实践能力和团队合作精神。

钢纤维混凝土动态特性三轴试验研究

针对目前钢纤维混凝土试验研究大多局限于静态或动态单轴应力状态的情况，开展了钢纤维混凝土三轴动态特性试验研究，根据得到的试验数据，分析了三轴状态下纤维混凝土的应力-应变关系曲线特点，讨论了纤维体积率、侧向围压等对钢纤维混凝土动态极限抗压强度、变形特性的影响，得出了钢纤维体积率1％～2％时增强效果最好等重要结论。

复杂高应力区掘进工作面冲击地压发生机理与防治技术研究

复杂高应力区冲击地压高发,并且破坏能量大,对煤矿生产造成极大影响。以赵楼煤矿7303工作面的冲击地压防治为例,通过应力检测、CT反演分析和微震检测等技术对现场进行分析,同时分析了媒体大直径钻孔卸压的效果。通过分析7303初采阶段冲击危险影响因素,建立了复杂高应力采场支承模型,通过计算得7303采空区侧向支承压力影响范围为134m,应力峰值距离煤壁67m,峰值应力为78MPa,并针对性的提出放冲措施。

机加中心孔对球铁凸轮轴三点弯曲性能的影响

研究了机加中心孔（直径8．7mm）对DA471和DAMN两种球铁凸轮轴三点弯曲断裂性能的影响。研究表明，二者三点弯曲断裂载荷分别下降1．5％和5．9％，且都分别小于其截面积下降的百分数。同时初步分析了产生上述现象的原因。

冲击载荷下含孔洞材料的屈服及孔洞的动态演化

探讨了在三轴高速冲击载荷作用下,含孔洞的率相关材料的宏观屈服行为及孔洞长大率.结果表明,惯性效应使宏观屈服面向外扩展且随加载速率的增大而更加明显;存在一个临界应力三维度,当应力三维度Tσ<Tcσr时,惯性效应促进孔洞长大;当Tσ>Tcrσ时,惯性效应抑制孔洞长大,且孔洞长大到一定尺度后,长大速度趋于稳定;当孔洞半径足够小时,惯性效应可以忽略不计.

浅埋深特厚煤层综放工作面强矿压显现机制与防治技术研究

为研究强矿压显现机理,以龙王沟煤矿61617工作面为地质背景,通过理论分析和数值模拟,对工作面覆岩空间结构及应力分布规律进行研究,理论计算了“载荷三带”高度和应力分布,并与数值模拟软件相互验证。结果表明,厚层坚硬顶板的破断是强矿压显现发生的根源,同时提出了具体的防治措施。

双刃组合式刀型截齿的疲劳寿命分析

为了探究滚筒采煤机上双刃组合式刀型截齿在动载荷下的疲劳寿命,利用ABAQUS仿真研究了不同牵引速度和滚筒转速下双刃组合式刀型截齿三向载荷特性,通过nCode DesignLife对比分析三种不同齿身材料的双刃组合式刀型截齿的疲劳寿命,得到其在不同牵引速度和滚筒转速下的疲劳寿命。结果表明:三种材料中以35CrMnSiA作为齿身材料时双刃组合式刀型截齿的疲劳寿命最高;双刃组合式刀型截齿的疲劳寿命随着牵引速度的增加呈先增大后减小的趋势。

坚硬顶板宽煤柱临空巷冲击地压机理与防治研究

以枣矿集团田陈煤矿3下7115工作面临空巷为对象,结合现场实测、理论分析等方法,系统研究坚硬顶板宽煤柱临空巷冲击地压发生机理,提出冲击地压防治技术方案。通过载荷三带岩层的运动及加载特性,建立“载荷三带”侧向支承压力分布规律,对3下7115工作面临空巷发生冲击地压机理进行分析,在宽煤柱上形成悬臂梁结构,产生应力集中区,诱发冲击地压。设计煤层大直径钻孔卸压及坚硬顶板爆破卸压方案,防治方案实施结果表明,解危卸压效果理想,能为同类地质条件矿井冲击地压防治提供技术参考。

基于EDEM的采煤机滚筒工作性能的仿真研究

为研究不同工况参数下采煤机滚筒的落煤特性,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,采用EDEM离散元仿真软件建立三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对采煤机截割性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,利用单因素试验法分析截割过程中煤岩颗粒的运动轨迹,研究不同截深、转速对采煤机装煤率、滚筒三向载荷、截割比能耗的影响以及滚筒包络范围内颗粒平均速度的变化曲线。结果表明:采煤机装煤率随转速增大先增后减的趋势,随截深增大而增大;滚筒三向载荷随转速增大而减小,随截深增大而增大;截割比能耗随转速、截深增大而增大。综合考虑选择低转速、大截深的滚筒可以在一定程度上提高采煤机装煤率;同时为提高采煤机的截割效率,减小耗损可以在保障装煤率的前提下,适当减小截深。研究结果为采煤机高效截割提供了改进参考。

不同地应力下TBM盘形滚刀破岩特性

根据Mohr-Coulomb准则分析岩石强度与地应力的变化关系,对不同地应力下盘形滚刀破岩载荷模型进行修正;以锦屏二级水电站TBM掘进现场实测的数据为依据,建立有初始地应力和无初始地应力下盘形滚刀破岩仿真模型,并进行无初始应力滚刀破岩试验,研究盘形滚刀破岩载荷特性及岩石破碎特征。研究结果表明：随着地应力的增大,三向力载荷增大;在各个贯入度下,初始应力为28～36 MPa时与0 MPa时相比,垂直力和滚动力的增加幅度较大,增大幅度可达到70%以上,侧向力增加幅度最小;随着初始地应力的增加,滚刀总破岩量减少,破岩能耗上升;三向力理论计算值与仿真值吻合较好,相对误差范围在10%～21%之间;无初始应力下的破岩试验在一定程度上验证力学模型和仿真结果的正确性。

采场覆岩的“载荷三带”结构模型及其在防冲领域的应用

决定采场冲击地压的基础应力主要是重力和构造应力,诱发冲击的力源主要是采场上覆岩层结构运动产生的应力,而上覆岩层多变的结构形式和运动规律是导致冲击地压机制复杂、冲击形式各异的主要原因。通过研究采场边界条件与覆岩结构的关系,以矿山压力和岩层控制理论为基础,提出了影响采场冲击地压应力场的"载荷三带"岩层结构模型,并阐述了"载荷三带"对工作面侧向及走向支承压力的影响。基于"载荷三带"模型,研究了采场冲击危险性的评价、监测和防治方法。采用提出的"载荷三带"模型,能够对采场可能发生的冲击地压进行分类和危险性判定,为针对性治理冲击地压提供理论依据。

郓城煤矿冲击地压与载荷三带关系研究

以郓城煤矿冲击地压事故为背景,研究了郓城煤矿1300工作面泄水巷冲击地压的致灾机理及防治方法。通过引入"载荷三带"覆岩结构模型,分析了郓城煤矿一采区上覆岩层空间结构及其运动规律,结合微震系统监测结果,验证了工作面回采期间载荷三带岩层的运动及加载特性。建立了"载荷三带"侧向支承压力估算模型,得到了1300工作面侧向支承压力分布规律,估算了工作面回采期间泄水巷煤岩体承受自重应力、构造应力和侧向支承应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力,判断郓城煤矿冲击地压是高地应力和构造应力作用下,厚层坚硬顶板长期运动发生应力积聚从而导致冲击。通过合理设计巷道平面位置避开侧向应力峰值区域、采用适当降低推采速度和合理设计煤层大直径卸压孔参数等措施,可以有效治理该类冲击地压。

采煤机端盘截齿截割煤岩的三向载荷数值模拟

为探求端盘截齿不同切向安装角、轴向倾斜角和二次旋转角对截齿三向载荷的影响关系,以达到截齿高效截割的目的,基于相似理论和有限元理论,通过ABAQUS/Explicit模拟了端盘截齿旋转截割煤岩的动态过程,获得了截齿截割过程的应力云图和三向载荷曲线,给出了单因素试验条件下的最佳安装角度。研究表明,圆周切向安装角为50°、轴向倾斜角为10°、二次旋转角为5°时,截齿的截割效率较高,载荷波动较小。轴向倾斜角和二次旋转角对截齿三向载荷的影响较大,易造成截齿磨损。该研究为改善截齿的结构和选择合适的安装参数提供了理论依据。