梯形载荷煤柱底板偏应力分布规律与工程案例

建立梯形载荷作用下底板偏应力分布的力学模型,推导出煤柱底板最大主偏应力公式,并得出不同载荷跨度与不对称系数等因素下的底板偏应力场响应特征。结果表明:①随着载荷跨度减小,底板偏应力值整体呈减小趋势,两侧底板区域的高偏应力集中区不对称程度减弱,且最终会出现汇合,形成一个连续的"苹果"形高偏应力区。②当1<λ≤4时,呈现出与载荷高低相一致的不对称马鞍型分布;随着λ值增加,不对称性加剧,高载荷侧极大值增长速率明显高于低载荷侧;极小值呈线性增长,且其位置向低载荷侧转移。③载荷跨度为35 m时,随着深度增加,偏应力非对称性趋势变缓,而在底板一定范围内存在一个较为明显的低偏应力区,可作为巷道布置的较理想区域。结合新阳矿地质生产条件和力学分析结果,将新102材料巷布置在x=15 m处,确定了高预应力强力锚杆(索)支护方案,进行了现场试验,取得了良好的控制效果,为近距离下部煤层巷道布置和围岩控制提供了理论依据和技术借鉴。

梯形载荷作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响。

Dynamic Response of Stepped Beams Under Impulsive Loading

Aim To analyze dynamic failure of aerospace strutures subjected lateral impulsive loading. Methods Structures were modeled as rigid-perfectly plastic free-free stepped beams. Basic equations of motion un set up for analysis. Results Final pat deformation and rigid motion solutions were determined for a uniform impulsive loading. The critical rupture conditions for a space shuttle and a missile were obtained. Conclusion Failure is possible for aerospace structures under a uniform impulsive loading, but it is mere difficult in space.

一种基于板结构理论的顶板初次垮断步距简便计算方法

为便于采用板的经典理论对岩层初次垮断进行分析,采用理论分析与现场实测相结合的方法,探讨了连续线性载荷形式作用下,顶板简支与固支边界时的初次垮断步距计算方法。研究得到,顶板破断危险点位置弯矩随顶板两向长度比值变化的关系,给出顶板两向长度任意比值条件下的顶板最大弯矩表达式;得到了倾斜顶板梯形载荷作用下,简支与固支顶板的最大应力分布表达式;提出了一种基于板结构理论的顶板初次垮断步距简便计算方法。通过对淮北矿区桃源煤矿8281工作面顶板初次破断的现场实测与理论分析对比,顶板初次垮断步距实测数据（25～34 m）与理论计算结果（26.5～35.5 m）基本一致,表明该算法对顶板岩层初次垮断步距的预测具有良好的适用性。