心脏除颤仪在生命周期不同阶段的能量释放调查与分析

目的:针对心脏除颤设备的不同生命周期阶段,分析除颤设备能量输出的性能特征,提升管理水平以保证设备使用的安全有效。方法:回顾性分析2015-2022年医院在用(含期间报废设备)的861290、CardioServ等10个型号的90台除颤设备,统计分析除颤设备的能量输出检测数值、计算释放能量误差。将使用初期(设备启用前3年)的36台除颤仪按照年份分为启用第1、2和3年,比较3年设备能量输出数据。将使用正常期(使用中期)数量最多的型号A和型号B除颤仪(41台)依据2018-2000年3年的能量释放校准数据,分析两个型号设备在100 J预置值时释放能量的差异。分析2015-2022年报废期的8台能量输出超限设备的能量释放误差。结果:使用初期3组设备数据,设备启用的第1、2年除颤仪在预置值的能量释放值100、150和200 J比较,差异均无统计学意义(t=-1.17、-0.17、-0.58,P>0.05);设备启用的第1、3年测量值比较,差异均无统计学意义(Z=-0.70、-0.38、-0.86,P>0.05)。在对正常期设备的能量释放重复测量方差分析中,不同型号41台设备在100 J预置点的能量释放比较,差异有统计学意义(F=4.40,P<0.05)。能量超差的除颤仪从初期开始能量释放一直偏高,且随预置能量增加,相对误差增大,设备重复性好,预置能量(x)与释放能量(y)之间符合线性关系(R2=0.9985)。在用除颤设备中,>100 J预置点的能量输出合格率为97.68%。结论:不同型号除颤设备能量释放的均值在合格范围内略有差异,能量输出仍是除颤设备应重点关注的性能指标,应结合设备的维护维修数据深入分析,掌握设备运行状态,优化质量控制策略,确保除颤器临床使用的安全性。

含内聚裂纹弹性体的能量释放率与断裂能

根据内聚裂纹模型,含裂纹的弹性体在裂纹尖端附近存在一内聚区,内聚区断裂参数表达是其核心研究内容.该文假定弹性平板直线裂纹尖端存在一带状内聚区,并由一条虚拟线裂纹代替,其张开位移与内聚力存在确定的非线性函数关系.以Ⅰ型边裂纹为例,导出了满足虚拟裂纹条件的解析解;在此基础上给出了物理裂纹尖端扩展的能量释放率Ga、内聚裂纹尖端扩展的能量释放率Gb的计算公式;讨论了Gb,J积分和断裂能GF之间的关系;从理论上证明了临界能量释放率Gbc就是断裂能GF,Gbc可以作为含内聚区材料裂纹失稳扩展的断裂参数.提出的方法适用于所有含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型内聚裂纹的弹性体.

动载扰动下巷道围岩冲击破坏与能量释放规律研究

深部煤矿开采过程中的动载扰动可能诱发巷道围岩冲击失稳,为揭示动载扰动与围岩冲击破坏的关系,采用PFC数值模拟方法,分析了采动应力、动载荷和震源位置对巷道围岩冲击破坏与能量释放的影响规律。研究结果表明:相同动载扰动下,巷道围岩整体变形随采动应力的增大逐渐增大,较大动载荷会引起巷道顶板的显著下沉,且近震源侧的巷道帮部位移较大。低采动应力和动载荷条件下,动载扰动诱发巷道围岩破坏的能量释放主要集中于两帮煤体,表现出由巷道浅部向深部的多频次小能量释放,两帮煤体呈渐进式破坏;高采动应力和动载荷条件下,巷道两帮深部煤体表现为突然的大面积失稳和快速的能量释放。动载扰动下巷道围岩冲击危险除与动载扰动能量有关,还取决于围岩的能量释放量级。当采动应力或动载荷增大到一定程度时,围岩破坏能量释放量级增大,表现为突然的大能量释放,具有较大的冲击危险。研究结果可为深入了解煤矿动载扰动与巷道冲击破坏的关系及其防治提供参考。

采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律研究

为研究采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律,通过对现场围岩节理裂隙调查和钻孔取芯开展试验,获得了岩体节理裂隙产状分布及围岩基本力学参数,采用Hoek-Brown强度准则对不同层位岩体的力学参数进行修正,以离散断裂网络(Discrete Fracture Network,DFN)形式将节理裂隙数据导入FLAC3D软件,构建精细化数值模型并进行了模拟分析。研究表明:将岩体库仑破裂应力增量ΔCFS作为断层滑移失稳的定量判据,可有效预测断层的滑移失稳区域;当主应力沿断层上盘方向进行偏转时,ΔCFS随着偏转角度与断层倾角增大而降低,断层周边岩体不易发生损伤破坏;当主应力沿着断层下盘方向进行偏转时,ΔCFS随着偏转角度与断层倾角增大而增大,断层周边岩体的损伤破坏程度加剧;断层滑移失稳分可以为3个阶段,即滑移蓄能阶段、稳定滑移阶段与滑移弱化阶段;断层周边岩体应变能密度集中区为断层滑移失稳时能量释放位置,岩体应变能密度分布呈现出积聚—向下扩散—重新积聚现象;利用断层滑移失稳的能量公式,可估算出断层滑移失稳时的能量释放大小。

不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。

基于能量传递效率的煤冲击倾向性评价指标

冲击地压与煤体能量的积聚和释放密切相关,能量传递是评价冲击倾向性的关键参数之一。通过构建能量源扰动条件下的能量传递模型,关联冲击能量指数与弹性能量指数,提出能量释放比例φ,基于传递过程中的能量耗散模型提出了能量传递效率β,建立了包含2种参数的冲击倾向性评价方法。对煤矿11个煤层分层进行冲击倾向性鉴定试验,引用79个煤矿分层的冲击倾向性鉴定结果进行可靠性验证。结果表明:能量释放比例φ具有冲击地压边界条件的意义;能量传递效率β与泊松比具有负相关性,取值范围可以由模型边界条件推导获得;能量传递指数η的计算结果,与冲击倾向性鉴定的结果具有较高的一致性(88.61%),能够反映煤体的冲击倾向性,并且可以成为“*”结果的评价依据,是一种适用于现有冲击倾向性评价体系的有效指标。

燃烧过程与呼吸代谢的本质——氧化反应与能量释放

拉瓦锡(1743-1794)是法国化学家,被尊称为“现代化学之父”。他在化学上的杰出成就之一就是采用定量分析方法验证了质量守恒定律,从此推动了化学从定性走向了定量。他提出了燃烧的氧化学说理论,并明确表示动物的呼吸也是一种燃烧。拉瓦锡帮助构建了科学度量体系,提出了规范的化学命名法,撰写了第一部真正现代化学教科书《化学概要》,这标志着现代化学的诞生。拉瓦锡夫妇及其实验装置如图1所示。

Fe颗粒增强Al/PTFE反应材料的力学性能、冲击反应特性及能量释放效应

铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料是一种非常有前景的反应结构材料。为了提高材料的力学性能和反应性,将Fe颗粒加入Al/PTFE反应材料中。对Al/PTFE/Fe反应材料进行准静态和动态压缩试验,观察到明显的应变和应变率硬化现象,且当Fe含量为30%(质量分数)时,在5000 s^(-1)的应变率下,抗压强度达191.8 MPa,较Al/PTFE提升了39%。定向的PTFE纳米纤维丝能有效地阻碍裂纹的扩展。通过高速摄影对霍普金森杆和落锤冲击下的能量释放进程进行观察,且通过新设计的装置对反应活性进行定量表征。结合TG-DSC和XRD,明确了Al/PTFE和Al/Fe之间的反应。通过霍普金森杆的实验数据建立Johnson-Cook本构模型,模型结果与实验数据吻合较好。在冲击状况下,材料的反应性是多重行为的结果。

基于能量释放理论的丹东滨海湿地黏性冻土本构模型

丹东滨海湿地黏性冻土结构复杂,受温度、应力等因素影响,该地带工程竣工后易产生路面不均匀沉降等问题。为此,建立基于能量释放理论的三轴本构模型。为了描述不同温度、围压交互耦合作用下黏性冻土的应力-应变变化规律,采用MTS815试验系统对黏性冻土开展力学特性试验,分析温度、围压对能量演化规律的影响,并结合能量释放理论对传统本构模型进行修正。结果表明:基于能量释放率应力-应变关系的本构计算值与试验值有着良好的吻合度,二者相关系数均在0.95以上,拟合数据和试验数据趋于一致。

金属矿山岩层能量释放规律及相应的安全预警系统

基于对岩层变形进行长期观测的基础上,提出岩层能量释放的分析方法,通过对地层能量释放时间序列数据进行相空间重构,揭示了岩层能量释放点之间距离的演化规律,建立了岩层能量释放预测模型。结果表明,岩层能量释放具有混沌特征,充分显示其内在规律,建立岩层稳定预警系统为安全开采提供技术保障。

真三轴多面快速卸荷岩爆多余能量特征实验研究

利用自主研发的真三轴岩爆实验系统,进行了一系列真三轴高压加载下水平方向不同快速卸荷面数的滞后性岩爆实验。基于能量理论,实验研究了不同卸荷面数下的岩爆储能特征、多余能量(ΔE)、多余能量释放速度(EERR)以及AE裂纹演化特征。实验得出了以下主要结论:1)岩爆的发生相较于岩石单轴加载静态破坏,主要是由于多余能量ΔE的产生,多余能量ΔE取决于岩石在岩爆前所存储的弹性应变能、峰后设备输入的能量以及残余弹性应变能,随着卸荷面数的增加,ΔE逐渐减小,但多余能量释放速度EERR却增大,导致岩爆现象变得更为剧烈;2)在真三轴高压加载条件下进行快速卸荷,会使应力应变曲线出现卸荷平台,卸荷损伤主要以张拉破坏为主,并主要集中在临空面附近,随着卸荷面数的增加卸荷损伤逐渐增大;3)在砂岩的损伤演化过程中,拉伸裂纹占据主导地位,而在最终临近岩爆阶段,剪切裂纹曲线的斜率大于拉伸裂纹,表明剪切裂纹是导致试样失稳破坏的关键因素。

基于能量耗散与释放原理的岩石强度与整体破坏准则

讨论了岩石变形破坏过程中能量耗散、能量释放与岩石强度和整体破坏的内在联系。指出岩石变形破坏是能量耗散与能量释放的综合结果。能量耗散使岩石产生损伤,并导致岩性劣化和强度丧失;能量释放则是引发岩石整体突然破坏的内在原因。定义了单元耗散能、可释放应变能、强度丧失和整体破坏的概念。给出了基于能量耗散的强度丧失准则和基于可释放应变能的整体破坏准则,分析了各种应力状态下岩石单元整体破坏的临界应力。并应用上述准则讨论了隧洞围岩发生整体破坏的临界条件。

高地应力下地下工程稳定性分析与优化的局部能量释放率新指标研究

针对地下工程稳定性分析与优化的常规指标在高地应力条件下的局限性及传统的能量释放率岩爆指标把岩体看成不发生脆性破坏线弹性体的不足,提出局部能量释放率新指标。该指标的实现是通过在数值计算中追踪每个单元弹性能量密度变化的全过程,记录单元发生脆性破坏前后的弹性能密度差值,得到单位体积岩体突然释放的弹性能量。该指标可更好地定量预测高地应力下地下工程开挖过程中岩爆发生的强度、破坏位置与范围,由该指标求出的围岩释放能又可作为地下工程开挖方案的优化指标。对太平驿水电站引水隧洞工程不同开挖步长下能量释放率指标的算例进行分析。分析结果表明,该指标具有一定的科学合理性。最后将该指标应用于黄河拉西瓦水电站大型地下厂房的开挖方案优化,用于指导该工程的科学设计与施工。

用剩余能量释放速度判定煤岩冲击倾向性

在实验测试的基础上,对现行冲击倾向性指标的特点及不足进行了分析,指出煤岩冲击倾向性是一个关于能量与时间的函数,提出了新的剩余能量释放速度指数,其物理意义是指煤岩破坏过程中单位时间内释放的剩余能量,从能量与时间的角度揭示了冲击倾向性,并给出计算公式.进而指出通过改变弹性能量指数测试时的加载方式为载荷控制,同时提高煤岩破坏时AB段的采样频率即可以得到计算剩余能量释放速度指数所需要的全部参数的测试方法,并针对冲击地压矿井进行了实验研究,初步归纳出了相应的判别指标.

基于能量释放的深井巷道断面形状优化

选取矩形、直墙拱形、梯形、圆形和椭圆形共5种典型断面形状的巷道,基于UDEC程序分析巷道的围岩能量释放特征、应力及塑性区分布规律,并分析水平构造应力对它们的影响。研究结果表明:巷道围岩稳定性受断面形状影响显著,巷道边界线越光滑,能量释放量越低,主应力差不均匀区域及塑性区范围越小;深井巷道的最优断面形状为圆形及椭圆形。针对围岩的不同应力状态选择不同的断面形状,能够有效减少围岩塑性区及主应力差分布不均匀区域的范围,降低巷道的冲击危险性。

工作面回采速度影响下煤层顶板能量积聚释放分析

为了揭示工作面回采速度与顶板弯曲变形能相关性,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,首先研究了回采速度效应下顶板能量积聚规律,然后分析了顶板能量释放特征,最后探讨了回采速度影响下顶板能量积聚释放机制。结果表明:随着加载速率增大,岩梁的抗拉强度呈线性增大趋势,而积聚能量呈指数型增加趋势;随着回采速度增加,顶板释放能量也呈指数型增加趋势;工作面回采速度为5.0～6.0 m/d时,微震活动为高能量低频次,而保持在4.0 m/d左右时,微震活动为低能量高频次;回采速度由慢变快时,顶板积聚能量增加的本质是受到的加载速率增大,而能量释放的本质是增加的弹性能致使煤岩系统的非稳定动态平衡被打破,从而诱发冲击地压。

含铝温压燃料爆炸抛撒过程中能量释放效率研究

通过研究不同含铝、镁、硼燃料试样在氧气、空气和氩气环境中燃烧热值的不同,分析金属添加剂种类、含量和颗粒度对燃料爆炸过程中能量释放效率的影响.同时根据不同燃料试样爆炸冲击波强度、爆炸火球的亮度和高温火球持续时间定性分析不同燃料添加剂在爆炸过程中能量的释放速率.结果表明,金属添加剂的物理化学性能、形状和颗粒度对能量释放效率具有重要影响;超细片状铝粉在爆炸过程中能量释放效率和能量释放速率均较高,是温压燃料配方的理想高能添加剂.

含铝炸药Miller能量释放模型的应用

AUTODYN数值模拟结果揭示Jing Ping Lu提供的PBXW-115点火生长模型参数低估了后期铝粉的燃烧放热。讨论了人工粘性、网格密度对计算结果的影响:较大的人工粘性系数和较粗的网格会严重抹平冲击波峰值压力,但对冲量影响较小。根据Bocksterner水下爆炸实验测试峰值压力和冲量反推Miller能量释放模型参数,目标函数中冲量的加权系数取峰值压力加权系数的两倍,反推出的Miller能量释放模型参数更能反映含铝炸药的能量输出结构。

巷道开挖围岩能量释放与偏应力应变能生成的分析计算

巷道开挖,围岩能量释放,同时在围岩中产生偏应力。围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏。在静水压力p0和岩体体积应变为0的条件下,利用文[1]在弹性、非线性软化本构模型导得的巷道围岩应力分布表达式,用重积分计算了围岩弹性区和软化区中的偏应力应变能Ud,证明了Ud可以简捷地用地应力p0关于巷壁位移ua做一次积分再乘巷壁周长的途径来得到,阐述了该计算途径的原理。巷道开挖过程围岩释放的能量等于围岩压力pa关于ua的积分乘巷壁周长。由此,可通过p0～ua曲线、pa～ua曲线所围面积的几何形式,表示围岩偏应力能、围岩弹性能释放量随ua变化的情况。所得研究结果可以深化围岩由于开挖产生的力学响应及挖成后围岩工况规律的认识。

活性材料能量释放特性实验评估方法

为评估与表征活性材料在撞击作用下的能量释放特性,基于VCC实验方法,对动态能量释放特性的测量装置进行了改进,建立了活性材料动态能量及反应效率与准静态压力的函数关系,并针对3种典型活性材料进行了验证。利用压力传感器和高速摄像机获取活性材料发生撞击反应后容器内的准静态压力及火球的变化过程,根据最大准静态压力值计算了活性材料释放的比化学能和反应效率。结果表明,在实验条件及配方相同的条件下,所获得的比化学能及反应效率的一致性均较好,证明该方法可靠。