柔性均布压力加载装置在模型试验中的应用研究

将研制的新型柔性均布压力加载装置与传统的刚性加载装置分别应用到大型地质力学模型试验中,利用应力不均匀系数对其加载效果进行了量化对比分析。试验结果表明,随着加载压力值与距模型表面距离的增加,不均匀系数减小,压力分布趋于均匀;在模型试验中采用柔性均布压力加载装置,与刚性加载方式相比,其更有利于加载压力在模型体中均匀扩散,产生均匀的应力场,在该试验条件下采用此装置,模型内距模型表面300 mm处应力场已基本达到均匀的状态,模型初始应力施加完后,其仅为0.086,而采用刚性加载方式时其对应的则高达0.283;该装置在距模型表面较近时或加载压力较小时亦能产生较好的均布压力加载效果,如加载压力为0.28 MPa时距模型表面150 mm处仅为0.174,具有减小边界效应影响范围、提高低应力水平下的模型试验精度的作用。

体外细胞培养的加力装置及压力测量的研究

目的:在一定力学作用下,机体的器官、组织、细胞和生物大分子会发生相应的形态和功能改变,这对于维持正常生理功能具有重要作用。细胞力学是组织工程和细胞工程的基础之一,在离体培养过程中对细胞施加不同的机械力以研究应力对细胞的影响是细胞力学的一个重要研究领域,也是细胞力学的重要研究手段。本研究是为了模拟在体细胞的力学环境,实现在体外培养的条件下对细胞施加力的作用,设计了一种力加载装置和相应的压力检测模块。方法:力加载装置包括应力加载模块、细胞培养室、步进电机传动模块组成。计算机通过软件驱动步进电机控制活塞在培养室内直线往复运动,实现细胞培养室内压力大小、频率和持续时间的可控变化。应力检测模块可以实时监测培养室内压力大小的变化,并与预期参数对比后通过反馈系统调节各模块的运行,实现压力加载的精准控制。结果:系统压力加载的频率调控范围为0 Hz^1Hz,压力加载范围为-71 kPa^60 kPa。结论:该系统为研究压力对细胞的影响提供了一种简单、可行的方法,实验证明系统压力加载方式准确、可行,能对离体培养的细胞进行有效的压力加载。

新型体外细胞加压培养装置的构建及应用

目的:设计一种新型简易细胞加压培养装置模拟在体外培养条件下对细胞施加流体静压,为进一步研究恒定流体静压条件下体外细胞变化打下基础。方法:装置包括压力培养罐、微压传感器、可编程序控制器以及微型气泵。通过在可编程序控制器上编写控制程序来控制微型气泵的运行,进而调节培养罐内的气体压力,从而控制细胞受到的流体静压。结果:装置的压力加载范围为0~120 mmHg,波动幅度为±2 mmHg。可将常规细胞培养板及培养瓶平稳放置在压力培养罐中并施加预设的流体静压。结论:该装置具有良好的准确性与可靠性,可用于在体外研究恒定流体静压下细胞变化。

深部厚顶煤巷道大型地质力学模型试验系统研制与应用

为研究深部厚顶煤巷道围岩应力演化规律与变形特征,研制了大型地质力学模型试验系统。该系统由反力装置、柔性均布压力加载装置、数字智能液压控制系统和高精度多元实时监测系统组成,具有可自由拼装、模拟空间大、荷载集度高、边界加载均匀和模拟精度高等特点。以赵楼煤矿3302工作面运输巷为工程背景,通过大量的相似材料配比及力学参数测试,确定了两种不同系列的材料分别模拟砂岩和煤层;设计制作了预应力锚杆(索)、箱型支护梁、钢带及托盘等相似构件;对让压型锚索箱梁支护系统进行了大比尺模型试验研究,得到了深部厚顶煤巷道开挖支护过程中的围岩内部应力演化与变形规律。结果表明,该系统能够较好地进行深井煤巷及其他大型地下硐室开挖支护全过程的模型试验研究。