Load-bearing characteristics and energy evolution of fractured rock masses after granite and sandstone grouting

Experiments on grouting-reinforced rock mass specimens with different particle sizes and features were carried out in this study to examine the effects of grouting reinforcement on the load-bearing characteristics of fractured rock mass.The strength and deformation features of grouting-reinforced rock mass were analyzed under different loading manners;the energy evolution mechanism of grouting-reinforced rock mass specimens with different particle sizes and features was investigated;the energy dissipation ratio and post-peak stress decreasing rate were employed to evaluate the bearing stability of grouting-reinforced rock mass.The results show that the strength and ductility of granite-reinforced rock mass(GRM)under biaxial loading are higher than that of sandstone-reinforced rock mass(SRM)under uniaxial loading.Besides,the energy evolution characteristics of grouting-reinforced rock mass under uniaxial and biaxial loading mainly could be divided into early,middle,and late stages.In the early stage,total,elastic,and dissipation energies were quite small with flatter curves;in the middle stage,elastic energy increased rapidly,whereas dissipation energy increased slowly;in the late stage,dissipation energy increased sharply.The energy dissipation ratio was used to represent the pre-peak plastic deformation.Under uniaxial loading,this ratio increased as the particle size increased and the pre-peak plastic deformation of grouting-reinforced rock mass became larger;under biaxial loading,it dropped as the particle size increased,and the pre-peak plastic deformation of grouting-reinforced rock mass became smaller.The post-peak stress decline rate A_(v) was used to assess the post-peak bearing performance of grouting-reinforced rock mass.Under uniaxial loading,parameter A_(v) exhibited reduction as the particle size kept increasing,and the ability of post-peak of grouting-reinforced rock mass to allow deformation development was greater,and the bearing capacity was greater;under biaxial loading,A_(v) increased with the particle size,and the ability of post-peak of grouting-reinforced rock mass to allow deformation development was low and the bearing capacity was reduced.The findings are considered instrumental in improving the stability of the roadway-surrounding rock by granite and sandstone grouting.

Research on Virtual DC Generator-Based Control Strategy of DCMicrogrid with Photovoltaic and Energy Storage

With the penetration of a large number of photovoltaic power generation units and power electronic converters,the DC microgrid shows low inertia characteristics,which might affect the stable operation of the microgrid in extreme cases.In order to enhance the“flexible features”of the interface converter connected to the DC bus,a control strategy of DCmicrogrid with photovoltaic and energy storage based on the virtual DC generator(VDCG)is proposed in this paper.The interface converters of the photovoltaic power generation system and the energy storage system simulates the inertia and damping characteristics of the DC generator to improve the stability of the DC bus voltage.The impedance ratio of DC microgrid was obtained by establishing the small-signal model of photovoltaic power generation system and energy storage system,and the Nyquist curves was applied to analyze the small-signal stability of the system.Finally,the simulation results were verified with MATLAB/Simulink.The results show that the proposed control strategy can slow down the fluctuation of bus voltage under the conditions of photovoltaic power fluctuation and load mutation,thus enhancing the system stability.

基于TFER及退化趋势相似性分析的轴承剩余使用寿命预测

为了解决传统退化指标对轴承退化起始点的敏感性差,以及退化指标趋势偏移导致无法准确预测风力机轴承剩余使用寿命(RUL)的问题,提出了一种基于Teager能量算子-故障能量比(TFER)与退化趋势(DT)相似性检测相结合的双指数轴承RUL预测方法。首先,通过计算原始信号的TFER值,根据4σ原则确定轴承退化起始点,提取了TFER值趋势特征作为退化指标;然后,采用历史TFER值拟合双指数退化模型,通过分析最新TFER值与拟合曲线的相似性,选取了最佳DT段;最后,通过外推相似性最佳的DT段至失效阈值,进行了风力机轴承RUL预测。实验结果表明:该预测方法对退化起始时间点的检测精度达到98%,与原始指数模型、长短期记忆神经网络(LSTM)以及支持向量回归(SVR)相比,该方法在轴承RUL预测精度上分别提高了10.04%、6.29%、5.22%。该方法不仅提升了风力机轴承的预测性维护精度,还对降低运营成本和提高维护效率提供了有力支撑。

A Comparative Study on the Excitation of Large Volume Airgun Source with Different Combinations in Hutubi,Xinjiang,China

In order to study the excitation of large-volume airgun source with different combinations in Hutubi,Xinjiang,China,we conducted a targeted experiment.The method of timefrequency analysis is used to study the signals recorded by a seismometer on the shore of the excited pool,and it is concluded that different gun combinations will lead to different frequency of bubble pulse signals.Besides,linear combination method is used to analyze the signal-to-noise ratios of signals excited by different gun combinations which was recorded by seismic stations around the airgun source.In order to improve the signal-tonoise ratios,it is more effective to increase the activation energy(the number of excited guns at the same time)than to stack the excited signals with smaller energy repeatedly.

冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用率为评价指标,采用正交试验方法对主要工具结构参数进行了优化研究。研究结果表明:冲锤往复运动过程为加速度逐渐减小的非线性加速运动,节流喷嘴直径和冲锤运动行程是影响冲击功的主要因素,而冲锤质量、承压面积和腔体通孔面积是次要因素。节流喷嘴直径和冲锤承压面积是影响最大能量利用率的主要因素;而冲锤运动行程、冲锤质量和腔体通孔面积是次要因素。所得结论可为对冲击螺杆钻具的进一步优化设计和现场应用提供参考。

变位设计对斜齿轮系统动态特性影响研究

为了研究不同变位设计下斜齿轮的动态特性,以标准斜齿轮和变位斜齿轮为对比研究对象,基于拉格朗日动力学建立了斜齿轮传动系统动力学模型;采用解析法求解变位斜齿轮时变啮合刚度,分析了不同变位系数对啮合刚度的影响;将不同变位设计下的斜齿轮时变啮合刚度与动力学模型结合,分析了不同变位设计对斜齿轮系统动态特性的影响。结果表明,斜齿轮正传动修正能够减小时变啮合刚度,从而减小啮合力;负传动修正能够增大时变啮合刚度,从而增大啮合力。研究可为后续斜齿轮传动的设计和优化提供一定的参考。

弹性SDOF体系地震动输入能量的影响因素分析

按美国抗震设计规范ATC 3-06的分类标准将4种场地类别上的420条地震波记录分为12组,进行了大量的单自由度(SDOF)体系的弹性时程分析;重点研究了场地类别、地震设计分组及阻尼比对地震动输入能量的影响;通过回归分析建立了考虑不同阻尼比影响的地震峰值等效速度与地震特征周期的相关公式。结果表明:随着阻尼比的增大,地震动输入能量呈降低趋势;地震设计分组及场地类别对地震动输入能量有显著影响。

计及新能源幅相特性的新型多馈入短路比指标

为了合理评估高比例新能源并网的多馈入高压直流输电(multi-infeed HVDC,MIDC)系统电压支撑能力,该文首先分析MIDC系统结构特点,随后基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MISCR)指标,并结合新能源短路电流幅值和相位随机端电压变化的特性(以下简称“幅相特性”),提出多馈入暂态短路比(multi-infeed transient short circuit ratio,MITSCR)指标;其次,根据国家标准的要求分析以双馈风机(doubly-fed induction generator,DFIG)为代表的新能源在不同控制模式下的幅相特性,并通过MITSCR指标分析DFIG接入对MIDC系统节点电压支撑能力影响;最后,利用PSACD/EMTDC软件进行时域仿真分析,结果表明,MITSCR指标能有效表征节点的电压支撑能力,验证了该指标的有效性与优越性。

单孔双窄缝消能工收缩比对水力特性影响研究

单孔双窄缝消能工在高水头、大流量、窄河谷的水利工程中具有一定的推广价值,但在应用过程中发现中墩迎水面容易受水流冲击而破损,而收缩比对此现象和消能效果影响较大。采用TruVOF方法及RNG k-ε紊流模型进行三维数值模拟,研究在不同来流Fr数下收缩比对水舌流态、消能率、河床底板及挑坎收缩段压力分布变化规律的影响。结果表明:数值模拟与物理模型试验结果基本吻合,可通过调整收缩比β获得合适的高坎中墩水深来减弱高速水流对中墩迎水面的冲击;当β=0.3时,下游河床底板峰值压力P_(max)最小,且峰值压力核心区与传统窄缝相比前移60 m;β<0.3时,P max随着β的减小反而开始增大,而消能率随之减小,同时在挑坎收缩段中部附近位置出现冲击波交汇点,且流道内各断面中线压力沿水深分布在压力最大值前后其规律不同,与宽尾墩类似。虽然来流Fr数对分流比影响较小,但当2.43<Fr<2.82时,各体型方案的分流比k q增大幅度较大,导致双窄缝体型河床底板压力变化幅度较明显。

区域电网风光最优配比及储能优化配置研究

合理优化风光储容量配比是省级电网实现大规模区域电网新能源高效利用的基础,为优化风光储容量配比以及进一步降低弃电率,首先,基于某区域电网相关评价指标,对某区域电网风光出力特性进行分析,并使用风光出力场景生成方法生成某区域电网目标年的风光出力场景。其次,提出了面向提高新能源消纳的风光配比优化方法,包括新能源消纳模型和风光规划装机配比优化模型。随后,提出了面向提高新能源消纳的储能优化配置方法。最后,通过风光配比优化方法对某区域电网目标年弃电情况进行评估,并计算得到了某区域电网目标年的风光规划装机最优配比,通过算例验证所提方法的有效性。

煤柱-顶板结构能量演化特征及稳定性研究

煤矿事故的发生大多是由煤柱及其上覆顶板岩层失稳破坏引起的。为了研究不同煤-岩高度比对煤柱-顶板结构变形破坏及能量演化机制的影响,对煤-岩高度比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1及3∶1的煤-岩组合体进行了单轴加载及循环加卸载试验,研究了煤-岩结构体变形与能量演化之间的变化关系,利用加卸载响应比对煤-岩组合体的稳定性进行分析,对煤-岩组合体稳定性进行定量评价。结果表明:煤-岩组合体在单轴加载及循环加卸载作用下的峰值强度均随着煤-岩高度比的增加而逐渐降低,煤-岩组合体在循环加卸载作用下的峰值强度均低于单轴加载试验中的峰值强度,煤-岩高度比越大,循环载荷作用下组合体峰值强度降低率越小;组合体输入能、弹性能和耗散能随应力增加呈非线性增加,煤-岩高度比与组合体循环载荷过程中产生的平均弹性应变、平均弹性能、平均残余应变、平均耗散能、总残余应变和加卸载响应呈正比关系,与总弹性应变、总弹性能和总耗散能呈反比关系。

不同高比灰岩-煤组合体变形破坏特征实验研究

为探究不同岩煤(高度)比的灰岩-煤组合体试样变形破坏特征,首先,对5组组合体试样进行了单轴压缩试验;其次,基于声发射系统和XTDIC三维全场应变测量系统,采集了加载全程试样声发射信号及其表面应变信息;最后,从变形场演化、回弹变形、能量耗散和声发射特征等方面,定量揭示了组合体试样的变形破坏特征。研究结果表明:随着岩煤高比增大,组合体试样单轴压缩强度和弹性模量均呈增大趋势,其破坏均发生在煤样内,由张拉破坏向拉-剪混合破坏转变,塑性破坏增强;变形局部化带首先出现在煤样原生裂纹区域,且随着裂纹的起裂、扩展而发生交汇,进而诱发煤样破坏;同时,煤样破坏导致灰岩回弹变形,随着岩煤高比增大,灰岩回弹变形量由0.042 mm递减至0.008 mm,回弹变形率由0.210%递减至0.010%,回弹变形量和回弹变形率整体呈递减趋势。随着岩煤高比增大,组合体试样峰前弹性能密度占比由98.56%递增至99.86%,外界能量转化为弹性能的能力增大,峰后弹性能转化为峰后释放能和剩余弹性能的能力增大,破坏后宏观裂纹增多且动力显现程度增大。组合体试样声发射能量率信号具有明显的时效特征,分为波动、静寂、活跃和骤增4个阶段,当组合体试样发生整体破坏时,声发射能量率信号达到最大值。

轮毂比对无轴泵喷推进器性能的影响

为了探究轮毂比对无轴泵喷推进器内流特性的影响,本文基于RNG k-ε湍流模型和多重坐标系对无轴泵喷不同轮毂比(0.20、0.23、0.25)下的内部流动进行了非定常数值计算与分析。结果表明:随着轮毂比的增大,模型泵喷扬程、效率和推力均有所降低;叶片表面压力从叶梢到轮缘的压力梯度变小;叶轮中部速度略微减小,叶轮中心速度逐渐增大;叶轮出口漩涡强度先增强后减弱,漩涡面积朝着出口延长段出口逐渐扩大;叶轮中部压力脉动略微增大,叶轮轮缘和中心处压力脉动变化较小。无轴泵喷进口和出口中心处的主频略低于轴频,其余各点主频为轴频。轮毂比增加至0.25时,叶轮出口及出口延长段中心压力脉动主频处幅值大幅增加。研究结果能够为无轴泵喷推进器结构的优化设计提供一定参考。

直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度,为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明,由于直流分量可能更多地转化成励磁电流,使得铁心励磁特性变差,从而对误差造成更大的影响,比值误差差影响最高在1%左右;而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧,所以谐波分量对误差的影响较小,比值误差影响不超过0.1%。

基于旋转内凹六边形的负泊松比结构力学性能研究

为提升负泊松比结构的力学性能,基于旋转刚体结构与内凹多边形结构的变形机理,将常规内凹六边形旋转一定角度,得到旋转内凹六边形负泊松比结构。首先,推导了该结构的相对密度、等效弹性模量、等效泊松比等等效性能的理论公式,并通过仿真计算加以验证。利用有限元软件LS-Dyna进行模拟计算,对比分析了旋转内凹六边形与常规内凹六边形在不同冲击速度下的动力学特性,讨论了旋转内凹六边形负泊松比结构的吸能特性与胞壁厚度、旋转角度、夹角等结构参数之间的关系。结果表明,该结构的名义应力-应变曲线具有多段平台应力特征,与同质量的常规结构相比,该结构平台应力段更长,能量吸收性能更优异。该研究为提升多胞结构的抗冲击动力学性能提供了思路。

甲醇替代率对甲醇/柴油双直喷发动机性能的影响

为了实现甲醇/柴油双燃料发动机的高热效率和低排放,在一台单缸柴油机上搭建了独立的双直喷系统,开展了甲醇/柴油双直喷发动机运行范围的试验研究。结果表明:在低负荷率工况下,随着甲醇替代率的增加,发动机热效率降低;在中、高负荷率工况下,甲醇的加入有利于提高发动机热效率。在负荷率为79.5%、甲醇替代率为52.4%的工况下,发动机指示热效率达到最大值(43.4%)。同时,随着甲醇替代率的增加,发动机NOx和碳烟排放降低,而HC和CO排放呈现出增加的趋势。此外,在全负荷工况下,探究了最大甲醇替代率及其对发动机热效率的影响,发现双直喷发动机的最大甲醇替代率可以达到96.0%。随着甲醇替代率的增加,发动机指示热效率呈现出先提高后降低的趋势,最高指示热效率发生在甲醇替代率为50.0%的工况下。该研究结果可为甲醇/柴油双直喷发动机性能和排放特性的进一步优化提供试验和数据支持。

负泊松比曲边内凹同心蜂窝结构冲击吸能特性研究

基于传统内凹六边形蜂窝,引入机械超材料设计理念构造了一种曲边内凹蜂窝结构,并结合仿生学原理,设计了双同心及三同心蜂窝结构.在不同冲击速度载荷下对各种蜂窝结构的变形模式和吸能特性进行了比对分析,结果表明:相比于单胞数蜂窝结构,多胞数同心蜂窝结构的变形模式存在差异,在低、中、高冲击速度下均具有更高的平台应力和比吸能,且随着同心胞数增加,抗压溃能力和吸能能力越强.结合功能梯度材料设计理念,构造了四种具有同心梯度的蜂窝结构,对其在低速下的变形模式和吸能效果进行了分析,发现同心梯度的分布顺序对蜂窝结构的变形模式和吸能特性影响较大,单向逆同心梯度设计的蜂窝结构表现出较好的能量吸收特性,通过同心梯度分布设计,能够调控蜂窝结构的变形模式和吸能效果.

矿用电磁先导阀自适应电流驱动控制策略研究

矿用电磁先导阀是液压支架电液系统实现高精度、自动化控制的重要元件。为提高其动态响应性能,降低能耗损失,结合数学模型提出一种采用四电压源的自适应电流驱动控制策略,并搭建了Maxwell+AMESim联合仿真模型验证数学模型的正确性;通过仿真试验分析其响应特性、能耗特性、占空比特性。结果显示:自适应电流驱动控制策略相比单电压驱动总启闭时间减少了22.6 ms,响应性能提高22.5%,可控占空比提升5.7%,功率损耗减少34.6%,有效提高了先导阀响应性能、降低了能耗。

考虑楼层刚度的新型消能伸臂结构动力特性研究

新型消能伸臂结构将伸臂与外框架柱节点断开并垂直连接黏滞阻尼器后利用两者之间的相对变形能获得较大能量耗散,已应用于越来越多的超高层建筑中。基于考虑普通楼层刚度提出新型消能伸臂结构简化等效模型并与ETABS计算结果进行对比,在此基础上分析楼层刚度、楼层数量及楼层梁跨度比等对整体结构主振型阻尼比、频率、最优阻尼系数等影响规律。结果表明:简化等效模型与ETABS计算结果吻合较好,附加阻尼比最大误差为13%;考虑楼层刚度后消能伸臂结构主振型附加阻尼比减小、频率增大;随着楼层梁刚度减小,附加阻尼比增大,最优阻尼比伸臂位置上移,最优阻尼系数增大;利用能量法提出的等效公式能反映楼层刚度对消能伸臂结构的动力特性影响并能简化分析过程,为新型消能伸臂结构的进一步工程应用提供了理论依据。

A study of the strong pulses detected from PSR B0656+14 using the Urumqi 25-m radio telescope at 1540 MHz

We report on the properties of strong pulses from PSR B0656＋14 by analyzing the data obtained using the Urumqi 25-m radio telescope at 1540 MHz from August 2007 to September 2010.In 44 h of observational data,a total of 67 pulses with signal-to-noise ratios above a 5σthreshold were detected.The peak flux densities of these pulses are 58 to 194 times that of the average profile,and their pulse energies are 3 to 68 times that of the average pulse.These pulses are clustered around phases about 5-ahead of the peak of the average profile.Compared with the width of the average profile,they are relatively narrow,with the full widths at half-maximum ranging from 0.28 ° to 1.78 °.The distribution of pulse-energies follows a lognormal distribution.These sporadic strong pulses detected from PSR B0656＋14 have different characteristics from both typical giant pulses and its regular pulses.