开挖作用下滑剪破坏下盘边坡扰动范围计算及稳定性评价方法

滑剪破坏型下盘边坡是矿山工程中经常出现的一种顺层边坡,具有突发性强、破坏范围广的特点。如何快速、准确地确定开挖塑性扰动区并评估其稳定性对边坡安全控制至关重要。本文首先通过数值模拟揭示了该类边坡的破坏模式和特征。然后,根据其破坏模式,建立了描述开挖扰动区的数学方程。最后,提出了一种计算下盘边坡开挖扰动区和稳定性的力学截断新方法(MTM)。主要结果有,MTM方法考虑岩体单轴抗压强度,计算过程无需一般极限平衡方法需要的多次循环迭代,计算过程简便。MTM方法可以准确地表征扰动区,计算得到的极限边坡高度、扰动厚度和安全系数与数值模拟结果较吻合,且评价结果比数值模拟更安全。扰动区的最大厚度决定了锚索锚固端的深度,分区是为了指明加固的重点范围。该方法为下盘边坡的工程施工和监测提供指导。

基于能量法的强夯频域分析

强夯分析一般基于时域,利用能量方法,在频域中对强夯作用下地基动力响应进行研究与计算。由于地基模态密集,提出以能量响应信息的收敛作为模态截断的判断指标,建立能量范数和能量判据,计算强夯动力响应的模态截断阶数。根据能量方程研究强夯过程中地基应变能和动能的响应规律,研究结果表明大量的夯击能都转变为波动能量,可以认为除了表层土直接受夯锤的冲击力作用外,深层土主要是受波动影响。

近自由面水下爆炸冲击载荷特性三维数值模拟

基于三维SPH方法,对传统链表搜索算法进行了变光滑长度改进,并提出了具有较好稳定性的多相物质交界面的处理方法,模拟了三维无限域水下爆炸问题,验证了改进的三维SPH方法模拟水下爆炸问题的可行性和有效性。在此基础上,建立了水下爆炸三维数值模型,模拟了近自由面水下爆炸过程,研究了冲击波传播特征、自由面下压力场和能量场特性以及水柱的产生过程。结果表明:自由面可将冲击波压力峰值和压力冲量最大衰减到1/3和1/7;爆深的增加会导致压力比和冲量比的等值柱面曲率变小,产生的水柱也逐渐由破碎的喷柱向高而窄的水冢过渡。

柔性并联机构残余振动控制

基于已建立的柔性并联机构的刚-弹耦合非线性动力学模型,通过模态理论,截取系统前r阶低阶模态,导出该类刚柔耦合系统的振动控制方程。基于Lyapunov稳定性理论,采用指数趋近律函数,设计了滑模变结构控制器。通过仿真和实验,与应变率反馈控制进行比较,验证了滑模变结构控制器在抑制并联机构柔性连杆弹性振动方面的有效性和优越性。研究结果为高速精密定位平台的设计提供理论支撑。