荷载与干湿循环协同作用下红黏土变形特性及裂隙扩展规律研究

为了研究不同初始含水率、压实度、上覆荷载和干湿循环次数对红黏土变形特性及裂隙扩展规律的影响,采用改进后的固结仪装置对贵州红黏土进行施加上覆荷载的干湿循环试验,定量分析其变形性能与裂隙发育。结果表明:提高初始含水率、施加上覆荷载、减小压实度可以有效降低红黏土的胀缩变形,施加上覆荷载时,红黏土胀缩变形幅度随干湿循环次数的增加而减小;红黏土变形特性的影响程度依次为上覆荷载、压实度、初始含水率、干湿循环次数;红黏土裂隙发育与初始含水率、压实度、上覆荷载呈负相关,与干湿循环次数呈正相关;红黏土绝对胀缩率与裂隙率、压实度可通过二元非线性函数关系拟合。

等离子射流在模拟液体发射药中扩展特性的数值模拟

为了深入认识液体工质电热化学炮中等离子射流的点火过程,开展了等离子射流在液体发射药LP1846模拟工质中扩展特性的研究,建立了等离子射流在液体中扩展的二维轴对称非稳态数学模型,并基于液体工质为水的文献实验进行模型验证。在此基础上对等离子射流在LP1846液体发射药模拟工质中的扩展过程进行数值模拟,分析等离子射流在扩展过程中形态的变化以及射流场压力、速度和温度的分布特性。结果表明,扩展过程中由于Taylor-Helmholtz不稳定性,等离子射流和液体发射药模拟工质两相间存在湍流掺混现象,并随着扩展逐渐加剧,表现为射流头部凸出并逐渐轴向拉长形成尖头,同时射流卷吸液体发射药模拟工质在Taylor空腔中产生液滴,且数量逐渐增多。此外,等离子射流扩展过程中近喷孔处由于液体发射药模拟工质回流而出现颈缩现象。射流场由于膨胀波-压缩波交替作用而存在波动现象,且在近喷孔处尤为剧烈,表现为压力场呈现高低压相间分布,速度场也呈类似分布。

X区块须家河组致密砂岩岩石力学特性与裂缝扩展特征

须家河组是四川盆地致密砂岩气勘探开发的重要领域,储层岩石力学、断裂力学特性以及裂缝扩展特征尚缺乏研究。本文采用热-固耦合三轴压缩实验和断裂韧性评价实验,获取致密砂岩的岩石力学性质参数和断裂韧性,分别计算储层岩石的弹性力学脆性指数和利用断裂韧性计算的脆性指数,对储层脆性进行评价;采用真三轴高温高压物理模拟实验系统,在60℃条件下,开展不同水平应力差、压裂液黏度、注入排量的裂缝扩展物理模拟实验,分析裂缝扩展规律。结果表明,须家河组致密砂岩储层岩石的弹性力学脆性指数为34.1~62.9,平均值42.99,断裂韧性计算脆性指数为7.68~9.39 m^(-1/2),平均值为8.54 m^(-1/2),为脆性储层;压裂液黏度越大,裂缝偏转角越大,岩样内裂缝贯穿深度越大;在压裂施工过程中,可根据条件适当提高泵注排量和压裂液黏度,来提高储层体积压裂形成复杂缝网的可能性;多簇压裂裂缝存在竞争扩展现象,射孔簇间距越小,缝间干扰越严重;增大泵注排量并结合暂堵技术,可促进多裂缝均衡扩展。研究成果可为须家河组致密砂岩压裂改造提供一定的理论支撑。

基于扩展频域时域反射法的在线光伏阵列故障检测信号特性研究

基于扩展频域时域反射法(Spread Spectral Time Domain Reflectometry,SSTDR)的光伏阵列故障诊断方法存在检测盲区和衰减特性,有必要研究检测信号的性质以提高故障检测性能。首先,对检测信号在光伏阵列中的传输行为进行研究,探究不同信号参数对检测范围和精度的影响;其次,根据光伏电池的动态模型和排布规律,搭建光伏阵列故障检测仿真平台,通过断路故障仿真实验对结果进行验证,结果表明,改善信号能有效增强相关峰辨识能力,使光伏组件检测数量增加4块;最后,综合考虑检测盲区和衰减特性对检测性能的影响,提出基于SSTDR的光伏阵列故障检测信号选择策略,用以确定测距范围和最优信号参数。

基于磁特性参数的细观尺度下物理短裂纹扩展表征

细观尺度下,物理短裂纹扩展阶段占整个疲劳寿命的比例通常很高,扩展速率相对于长裂纹更快,对材料已经构成潜在危险。传统的无损检测技术不能有效地检测物理短裂纹等早期隐性损伤,因此,引入能够检测早期隐性损伤和应力异常集中的金属磁记忆技术对物理短裂纹扩展进行表征探索。针对细观尺度下物理短裂纹扩展特异性带来的参数表征难题,在细观实验基础上研究基于磁特性参数的物理短裂纹扩展表征规律与表征模型。以Q235钢三点弯曲试件为试验材料,采用TSC–5M–32金属磁记忆检测仪并配合LWD–1000长距离显微镜,原位观测并记录裂纹扩展演化过程及磁特性参数,获得在细观尺度下磁特性参数对物理短裂纹扩展的表征规律。结果表明:当长度为0~100μm时,短裂纹相互竞争,其扩展速率不断增加并出现峰值,磁场强度法向分量Hp(y)由–26.875 A/m变成7.250 A/m,出现极性跳变;切向分量Hp(x)由–17.24 A/m变成–68.78 A/m,绝对值大幅增加。当长度为100μm时,短裂纹汇聚形成主裂纹,裂纹扩展速率放缓,Hp(x)和Hp(y)剧烈跳变,合成ΔHp出现峰值。当长度为100~1 000μm时,主裂纹扩展速率再次变大且不断增加,Hp(y)与Hp(x)再次出现极性跳变与绝对值大幅增加,合成ΔHp呈上升趋势。进一步地,在实验数据基础上,基于磁特性参数分别建立细观尺度下短裂纹扩展速率、剩余寿命的表征模型,验证结果表明,模型中短裂纹扩展速率、剩余寿命的最大相对误差分别为6%、4%,为工程实际中早期隐性损伤的表征与评价提供了思路。

混凝土骨料影响下裂纹扩展特性的解析计算研究

混凝土骨料-浆体界面是局部裂纹等伤损的多发部位。为探究混凝土骨料影响下裂纹的扩展特性,基于弹性力学复变函数理论,提出骨料影响下裂纹尖端应力强度因子的解析计算方法;建立混凝土多尺度有限元模型并开展了现场试验,对比验证解析解的准确性;基于解析法分析了骨料位置、粒径及外部荷载等因素对应力强度因子及扩展角的影响规律。结果表明,经由解析法、有限元模型与试验结果反映出的裂纹扩展表现为相同的趋势;骨料与裂纹尖端的方位角大于45°时,骨料粒径越大,越加剧裂纹的Ⅰ型扩展,但能减轻Ⅱ型扩展;裂纹扩展在骨料半径为裂纹长半轴2倍、骨料位于裂纹尖端正上方、裂纹尖端与骨料边界重合时达到最不利状态,此时Ⅰ型应力强度因子为未考虑骨料时的1.35倍;裂纹呈偏于骨料方向扩展;当骨料位于裂纹尖端正上方,若荷载角度小于22.5°,骨料位置对裂纹扩展角影响较大;荷载角度为0°、裂纹尖端与骨料边界重合时,裂纹扩展指向骨料中心;若裂纹尖端与骨料边界不重合,扩展角在荷载角度为22.5°时达到最大值60°。

喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响

基于脉冲等离子体的电热化学发射是一种新概念超高速发射技术,脉冲等离子射流的喷嘴直径对其扩展特性影响较大。为研究喷嘴直径的变化所带来的影响,建立了等离子射流在大气中扩展的非稳态二维轴对称模型,根据等离子射流在大气中扩展的特点设计了计算区域,并对计算域进行了网格无关性验证。选用Fluent软件对等离子射流自由喷射进行了数值模拟,设计了等离子发生器并开展了实验研究,验证了模型的合理性。针对5 mm、6 mm、7 mm三种喷嘴直径,数值分析了等离子射流扩展特性及特征参数变化规律。结果表明:等离子射流在大气中扩展时,喷嘴附近流场参数变化比较剧烈,后期随着喷射时间的推移逐渐衰减;喷嘴直径越大,Taylor空腔的扩展能力越强,初期主要表现在径向扩展,而后期主要表现在轴向扩展;同时扩展过程中压力呈现高低压相间分布的规律,等离子射流与空气的掺混现象也在增强,等离子体射流的Taylor空腔破碎加剧,说明等离子射流扩展稳定性随着喷嘴直径的增大受到了影响。

煤炭洗选中振动筛大梁裂纹扩展特性的研究

采用有限元分析的方法,研究裂纹位置、深度、角度和支撑弹簧的刚度等方面对裂纹的影响,在了解不同方面对大量裂纹的影响后,有助于相关人员做好设备的维护工作,促进煤矿企业的健康发展。

单轴压缩下不同倾角煤岩组合体力学特性及破坏特征

为探究不同倾角下煤岩组合体失稳诱发冲击地压机制,利用颗粒离散元程序对0、15、30、45、60°这5组不同倾角煤岩组合体进行单轴压缩试验。研究结果表明:煤是煤岩组合体失稳破坏的主体;当煤岩组合体的倾角分别由0°增加至30°和由30°增加到60°时,煤岩组合体的单轴抗压强度分别下降2.01%和9.59%,细观裂纹数量分别下降22.9%和4.0%,声发射信号出现时间提前,说明倾角的增大导致煤岩组合体单轴抗压强度降低,失稳破坏时间提前但破坏程度降低;在单轴加载初期,不同倾角组合体界面处煤岩颗粒向界面处运动导致界面处存在扩容趋势,倾角影响界面附近煤岩颗粒的运动进而导致组合体破坏区域逐渐由煤体向煤岩交界面过渡;当煤体裂纹扩展至煤岩界面时,高倾角煤岩组合体产生的界面滑移效应导致其破坏形式由压剪破坏转变为滑移破坏,且30°倾角为分界线。

单轴压缩条件下裂隙几何特征对岩石力学特性的影响研究

为探究裂隙几何特征对岩石单轴压缩力学特性的影响,采用Rhino-Griddle软件建立不同裂隙几何特征的标准岩样模型,并通过FLAC3D软件对单轴压缩条件下裂隙岩体的变形破坏规律进行了模拟研究,探讨了倾角、张开度、数目与岩石单轴力学特性的关联,分析了多裂隙岩样的裂纹扩展规律。数值计算结果表明:随着裂隙倾角的增加或裂隙张开度的降低,岩样的单轴抗压强度和峰值应变均会有所增加,且裂隙倾角相较于裂隙张开度对岩石的力学性能影响程度更大;裂隙数目对应力-应变曲线的影响在峰后阶段较为明显,随着裂隙数目的增加,岩样的残余强度不断降低,三裂隙岩样的残余强度几乎为0;预制裂隙端部首先萌生裂纹,裂纹不仅向裂隙平行方向沿裂隙扩展,还沿着接近平行于轴向的加载方向向其他裂隙端部扩展,不同预制裂隙裂纹上下完全交汇贯通并与外部裂纹搭接,最终导致岩样完全失去承载能力。

基于能量法的泡沫铝Taylor杆动态特性研究

泡沫铝因具有密度低、耐高温、能量吸收高等优异的物理及力学性能而被广泛应用于航空、航天等领域。由于多孔材料的可压缩性,经典Taylor杆理论无法适用,该文在一定假设基础上,基于能量法分析Taylor冲击下多孔材料弹体的塑性变形特征,建立了Taylor冲击下多孔材料弹体的塑性变形分析模型,并通过泡沫铝Taylor冲击试验数据验证了模型的有效性。研究结果可以为多孔材料物理及力学性能结构参数的优化设计提供指导。

四股燃气射流在整装式液体中扩展特性的实验研究

为了探索控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,设计了多结构的圆柱及圆柱渐扩型观察室,利用高速数字录像系统记录了四股燃气射流的扩展过程,通过处理射流扩展过程的序列图,得到不同时刻燃气射流头部的平均轴向位移,对比了采用不同渐扩比的A型、B型和G型观察室以及在A型观察室中不同喷孔压力、喷孔直径、喷孔中心间距等参数对四股燃气射流在液体工质中扩展特性的影响。实验结果表明:多级渐扩型结构能够通过台阶的诱导作用,增强射流径向扰动,当渐扩比(ΔD/L)从0.3增加到0.6,射流轴向位移减小了10.8%;随着喷孔压力增大,气体射流强度增大,喷孔压力从9.18MPa增大到15.30MPa,t=4ms射流轴向位移增加了20.9%;当喷孔直径从1.4mm增大到2.0mm时,轴向位移较快,气液掺混较剧烈,t=5ms射流轴向位移增加了24.1%;增大喷孔中心间距,可以使径向扩展更加充分,减慢轴向扩展,当喷孔间距从16mm增大20mm时,t=5ms射流轴向位移减小了20.6%。

氮磷钾肥对高羊茅扩展性和根系特性的影响

通过3因素3水平田间正交试验,研究了氮(N)、磷(P)、钾(K)肥对高羊茅(Festuca arundinaceaSchreb.)单株扩展性和根系特性的影响,以期为西北地区高羊茅草坪合理施肥提供依据。结果表明:N肥是影响高羊茅地上扩展的主要因素,N肥施量越大,植株越高,覆盖面积和地上植物量越大,分蘖随N肥施量的增加呈先增大后减小的趋势,10 g/m2N肥高羊茅的分蘖数最多;P肥是影响高羊茅地下扩展的主要因素,P肥施量越大,根系越深,地下植物量、根系表面积和根系体积越大,根系扩展幅度随P肥施量的增加呈先增大后减小的趋势,10 g/m2P肥高羊茅的根系扩展幅度最大,3种肥料对地上、地下和综合扩展性的影响大小顺序分别为N>K>P、P>N>K和N>P>K;处理组合N15P15K8,即15 g/m2N肥1、5 g/m2P肥、8 g/m2K肥是促进高羊茅地上扩展的最佳施肥组合,处理组合N5P15K12,即5 g/m2N肥1、5 g/m2P肥1、2 g/m2K肥是促进高羊茅地下扩展的最佳施肥组合,处理组合N15P10K4,即15 g/m2N肥1、0 g/m2P肥4、g/m2K肥是促进高羊茅综合扩展的最佳施肥组合。

土体气压劈裂裂隙扩展特性及影响因素分析

气压劈裂是指土体在高压气体作用下产生裂隙并发展的过程。在分析气压劈裂裂隙扩展特性的基础上,考虑气体与土体相互作用机理,提出气压劈裂裂隙扩展模型适用条件;同时进行气压劈裂裂隙扩展模型中关键影响因素参数分析。参数分析结果表明,土体的透气性对于气压劈裂效果有显著的影响,裂隙最大宽度和裂隙半径随着土体中气体渗透系数的增大而减小,呈指数关系;喷气量的增加可以增大裂隙最大宽度和裂隙半径,尤其对增大裂隙宽度效果更为明显;喷气深度的改变对于裂隙半径影响显著,呈线性正相关性;裂隙最大宽度随着弹性模量的增大而减小,呈指数关系,当模量增大到一定程度时,裂隙宽度趋于极限值,裂隙半径与弹性模量呈线性正相关关系。

岩石损伤扩展力学特性的CT分析

将CT识别技术用于岩石损伤扩展研究，对岩石损伤扩展过程进行即时CT扫描。发现CT数的大小、分布规律及其变化情况与岩石损伤扩展密切相关，揭示了岩石损伤扩展过程中CT数与应力、应变间的定量关系，为建立岩石损伤扩展本构关系奠定了基础。

储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性及裂缝扩展影响研究

储层岩石是一种具有复杂孔隙结构的天然非均质材料,微观结构影响岩石的宏观力学特性和破裂特性,认识储层岩石微观孔隙结构及其对岩石力学特性的影响对油气开采和储层改造具有重要意义。为此,利用CT扫描试验和数字图像处理技术,定量表征储层岩石微观孔隙结构;据此建立微观孔隙结构的三维模型,根据单轴压缩试验获取模型的细观参数,并在PFC3D中进行单轴压缩模拟,分析微观孔隙结构对岩石力学特性和裂缝扩展的影响。结果表明,储层岩石微观孔隙结构概率分布满足对数正态分布,几何形状复杂,孔隙分布具有分形特征;微观孔隙的存在造成单轴抗压强度的降低,分形维数越大,单轴抗压强度越小,两者呈近似线性关系;孔隙结构对裂缝起裂位置、扩展及贯通方向具有决定性作用,裂缝起裂位置多出现在孔隙尖端处;在平行于加载方向的平面内,裂缝多沿孔隙尖端近30°方向和平行于加载方向扩展;在垂直于加载方向的平面内,裂缝沿裂隙轴线方向延伸或使孔洞直径增大;加载过程中裂缝易造成孔隙之间的贯通。

温室黄瓜叶面积扩展与光合特性对土壤水分的响应研究

温室盆栽试验研究土壤水分对黄瓜叶面积扩展与光合特性的影响结果表明,黄瓜叶片扩展经历了指数生长(EG)、线性生长(LSG)和稳定生长(SCG)3个阶段。随土壤含水量的增加,叶面积(LA)显著增大,叶片生长速率(LGR)的最大值明显提前。叶片相对扩展速率(RER)在指数生长阶段迅速增加,但在线性生长和稳定生长阶段则逐渐减小。土壤含水量显著影响了叶片的扩展和光合特性。叶片生长进程中,叶绿素含量和净光合速率(Pn)逐渐增加,处理间差异明显,不同水分处理的叶片净光合速率日变化均表现为单峰曲线,其表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)具有显著差异。

多效唑对高羊茅扩展性和根系特性的调控效应

在盆栽条件下，研究了喷施多效唑对高羊茅Festucaarundinacea单株扩展性和根系生态特性的影响．结果表明：在100～1900mg／L质量浓度范围内．多效唑能有效抑制高羊茅植株的生长速度、地上枝叶的水平扩展、地上植物量的积累和根系生长，提高根系的表面积、体积和根冠比，促进分蘖和地下植物量的积累，质量浓度越高，调控效应越明显。质量浓度大于1000mg／L时，对分蘖的影响趋缓；大于1300mg／L时，对地上最大扩展距离、覆盖面积和地上植物量的影响趋缓。质量浓度为1300mg／L时，地下植物量、根系体积最大．根冠比最高。

枯草芽孢杆菌BS-421发酵液对扩展青霉的抑菌特性

研究不同环境条件下枯草芽孢杆菌BS-421发酵液对扩展青霉抑制活性的稳定性，初步确定其抑菌活性成分；考察发酵液对圆弧青霉、皮落青霉、黄柄曲霉、矮棒曲霉、黑曲霉等霉菌和金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、肠球菌、化脓链球菌、表皮葡萄球菌等食源性病原菌的抑制作用。结果显示：热处理对发酵液的抑菌活性无显著影响；121℃下保温30min或pH4～8下处理24h后的发酵液仍能保持80％以上的抑菌活性；对紫外光的耐受时间为6h；K＋、Na＋和Mg2＋对抑菌活性有一定促进作用，Zn2＋和Fe2＋对抑菌活性有抑制作用。发酵液中的多糖无抑菌活性，蛋白质或肽类是其主要抑菌成分。BS-421发酵液对11种病原菌有抑制作用，其中对大肠杆菌和扩展青霉的抑菌作用最强。

裂纹扩展对转子动特性的影响

基于转子安全运行要求 ,对裂纹扩展过程进行动力学仿真·用非线性开闭裂纹模型 ,研究裂纹扩展过程中挠性裂纹转子动特性及不平衡量e和裂纹角 β两参数在扩展中的影响·研究表明 ,系统响应具有多种非线性振动形式 ,有多种途径出入混沌状态·研究为在线监测。