近距离煤层底板应力分布规律及巷道布置研究

为探究上煤层遗留煤柱对底板的应力影响及下煤层回采巷道的合理布置,以唐山沟煤矿为研究对象,运用理论分析和数值模拟等方法并综合多种影响因素构建了上煤层遗留煤柱与铰接岩块的协同承载结构模型和底板应力传递计算模型,对上煤层遗留煤柱下底板应力及影响因素展开研究。结果表明:上煤层遗留煤柱对底板的应力影响以垂直应力为主,影响程度随底板深度的增加而降低;遗留煤柱下底板应力增高区呈椭球形,对底板应力增高区的影响因素展开分析,得到了不同因素对应力增高区范围影响的量化关系,其中煤柱峰值应力对底板应力增高区分布起决定性作用;根据底板应力分布特征并结合理论计算及数值模拟结果,确定唐山沟煤矿8煤遗留煤柱与11^(-1)煤回采巷道合理错距值应为20~25 m。该研究揭示了上煤层遗留煤柱下底板应力传递机理,明确了底板应力增高区的分布及影响因素,并得到了巷道-煤柱合理错距值的确定方法,可为下煤层回采巷道的合理布置提供理论依据。

区段煤柱变形光纤光栅监测应用研究

针对近距离煤层下伏工作面过上覆遗留煤柱时,发生动静载叠加诱发强矿压显现,导致区段煤柱发生变形失稳造成人员伤亡和设备破坏。为探索基于光纤光栅实时监测区段煤柱变形发育特征,分析进、出遗留煤柱阶段矿压显现机理,将FBG、光栅应力计的光测方法相结合,结合现场实测的区段煤柱变形应力应变水平参量变化规律,研究煤柱应变空间分布规律及回采过程中工作面前方煤柱内部应变时域响应特征,验证光测方法在煤体应变水平观测的可行性。结果表明:工作面回采经过上覆遗留煤柱期间,区段煤柱顶板受集中应力影响,上部岩层块体破断并发生回转导致煤柱载荷增加,随着工作面推进覆岩断裂进一步向上传递,关键层断裂回转发生导致工作面来压,最终导致区段煤柱变形失稳。根据现场光栅应变增量幅度判断煤柱内局部变形的剧烈程度,在集中应力作用下,区段煤柱变形时发生最大应变为650×10^(-6),上覆岩层集中应力造成煤柱应变水平峰值位置为煤柱宽度11.5 m,沿煤柱宽度方向应变表现出先增加后减小然后趋于稳定的趋势,内部应变随采动过程中影响范围在5 m左右。综合研究工作面回采经过上覆遗留煤柱时应变对区段煤柱发生变形失稳的特点和规律,以及应变水平变化和煤柱物理力学性质,得到煤柱破坏的前兆特征,在外力作用下达到变形峰值前对煤柱提前进行卸压和防护的安全处理。

相依部件平均剩余强度的非参数贝叶斯估计

应力-强度系统是一种普遍的系统结构,估计系统平均剩余强度时通常假设部件间相互独立。然而,基于部件独立假设会造成平均剩余强度估计的不准确。利用copula理论建立部件强度间的相依关系,得到了系统平均剩余强度的表达式。采用非参数贝叶斯方法估计了系统的平均剩余强度,对串联系统和并联系统数据进行蒙特卡罗模拟,验证了方法的有效性。结果表明,在部件强度相依的情况下,基于独立假定的串联系统平均剩余强度被低估,并联系统的平均剩余强度则被高估。因此,系统部件间的相依影响不能忽略。

滚动轴承内圈不同曲率初始次表面裂纹的扩展仿真研究

滚动轴承内圈次表面裂纹的动态扩展将影响轴承工作的稳定性,继而影响轴承的剩余使用寿命。针对这一问题,研究了滚动轴承内圈上不同曲率的初始次表面裂纹对应力分布和裂纹扩展的影响规律。首先,基于扩展有限元方法,构建了承受径向载荷的圆柱滚子轴承有限元模型;然后,基于滚动轴承次表面裂纹的形态特征,模拟了滚道次表面不同曲率的初始裂纹在径向载荷下的动态扩展过程;最后,基于模拟结果,在相同工况下,分析并讨论了次表面裂纹尖端应力随裂纹曲率的变化规律,以及裂纹尖端应力对裂纹扩展的影响。研究结果表明:在径向载荷作用下,次表面裂纹尖端出现应力集中现象;裂纹的扩展主要受水平方向应力(S_(11))的影响;相同工况下,0.25 mm^(-1)~1.67 mm^(-1)曲率范围内的次表面裂纹,曲率较大的裂纹两端的应力较小;次表面裂纹的曲率越大,裂纹的扩展长度和角度均越小;通过比较相同径向载荷下不同曲率次表面裂纹的扩展长度、扩展角度等,发现曲率较大的次表面裂纹对轴承的损伤程度以及寿命的影响较小。这些研究结果可以为更好地理解和预防轴承损伤提供理论依据和参考。

上覆煤层遗留煤柱下临空巷道布置技术研究

为解决遗留煤柱下临空巷道布置及支护技术难题,依据理论分析、数值计算方法,研究了上覆煤层遗留煤柱下临空巷道围岩应力分布和破坏机理,并在81203回风巷和低位抽采巷进行了现场试验。研究表明:当煤柱中心正下方垂直附加应力达到煤柱支承应力的10%时,影响深度可达6倍煤柱宽度以上,据此,判断15#煤回采巷道受3#、8#煤层遗留煤柱叠加应力影响;“遗留煤柱+临空扰动”应力环境可分为低应力区、临空支承应力影响区、遗留煤柱+临空扰动应力联合影响区、遗留煤柱应力影响显著区、遗留煤柱应力影响微弱区;回风巷应尽量避开临空支承应力影响区、遗留煤柱-临空扰动应力联合影响区,同时最大程度回收煤炭资源,选取20 m护巷煤柱;低位抽采巷“纵向布置”充分利用围岩自承能力,“横向布置”尽量减小动压影响;采用高强度、高预紧力、高延伸率预应力支护技术,巷道表面位移控制在合理范围。

港口起重机疲劳破坏成因与修复措施探讨

从构件母材、焊接残余应力等方面对港口起重机金属结构件的疲劳破坏成因进行了分析 ,提出了焊接接头的抗疲劳设计方法 ,并阐述了金属结构件焊缝裂纹焊补的相关工艺措施 ,所述方法在工程实际中被证明是可行的 .

超声波检测和消除铝合金焊接残余应力的应用现状

铝合金在机械行业的应用越来越广泛,铝合金的焊接应力问题备受关注,超声波应力测试技术在近几年得到了较大的发展,但对用超声波消除铝合金的焊接残余应力问题的研究尚不深入。介绍了用超声波检测和消除铝合金焊接残余应力的原理及其国内外的一些相关研究,指出了目前存在的若干问题及进一步完善的方向。

螺栓材料的应力松弛特性研究

基于金属应力松弛的基本特征，提出一种可用于描述高温应力松弛行为的数学表达式。几种螺栓材料的松弛试验数据验证结果表明，该表达式具有广泛的适应性和良好的拟合精度。利用该表达式，还分析了应力松弛特性，讨论了不同初应力时剩余应力的计算、试验数据外推以及松弛应变速率等问题。分析结果表明，松弛曲线并不存在真正的线性阶段，因此按线性外推所得结果与实际情况相去甚远。

40CrNi2MoV钢应力松弛特性研究

为获得４０ＣｒＮｉ２ＭｏＶ钢的高温松弛性能，对该材料进行了松弛试验研究。试验数据经回归，得到了所有用于表征材料抗松弛性能的材料常数，并得到了与试验结果吻合良好、可反映松弛全过程的松弛曲线表达式。试验结果表明，该材料具有良好的抗松弛性能。还对工程应用中的不同初应力、松弛应变速率和试验结果外推等问题进行了讨论，认为当材料的松弛极限较高时，在强度允许的条件下，有可能通过加大初应力来延长服役周期或减小螺栓截面尺寸。

硬度法评价热处理残余应力

利用 40 Cr钢制造的偏心环形试样研究了淬火回火后的维氏硬度和残余应力的关系 ,结果表明 ,用维氏硬度评价残余应力是可能的 。

提高薄壁主动齿轮综合机械性能的工艺研究

分析影响薄壁主动齿轮性能的主要因素,提出提高薄壁主动齿轮性能的制造工艺方案,即严格卡控关键制造工序,从原材料、热处理、强化喷丸、提高齿根粗糙度和降低组装过盈量等方面来提高齿轮的疲劳强度和运行寿命。

堆焊层的界面特征与裂纹形成的关系

运用扫描电镜对牙轮钻头牙掌堆焊热处理后的界面特征和裂纹的性质进行了分析 ,并采用X -射线衍射仪测定了试件的残余应力。结果表明 ,堆焊层界面缺陷是造成裂纹形成的主要原因。堆焊层表面拉应力导致裂纹的进一步产生与扩展。

NiTiNb形状记忆合金的应力松弛研究

为了解NiTiNb形状记忆合金的高温松弛性能,进行了高温下的松弛试验。由应力松弛与蠕变的关系,推导得到松弛曲线表达式。通过实验数据回归,发现松弛曲线表达式与实验结果吻合良好,并得到了表征材料抗松弛性能的材料松弛特征系数和剩余应力比。结果表明,温度越高,初始应力越大,应力松弛越明显;当温度在300～400℃,初始应力在260～360MPa时,NiTiNb的应力松弛很小;在高温下NiTiNb的抗松弛性能优于NiTiFe,更适合于高温下使用。

磁声发射在钢轨性能无损检测中的应用研究

根据磁声发射（ＭＡＥ）强度与应力的依从关系，对退火钢轨进行了应力标定，并测量了Ｕ７４新轨的残余应力。又根据ＭＡＥ强度随材料相对疲劳度的变化规律，探讨了用ＭＡＥ法估测钢轨剩余寿命的可行性。

综放沿空异形煤柱留巷系统力学场演化规律

研究了不同煤柱宽度时综放沿空异形煤柱锚网支护留巷系统围岩应力分布和破坏特征.揭示了煤体边缘水平应力和垂直应力峰值不耦合的规律以及巷道顶板应力峰值随煤柱宽度不同而演化的轨迹.深入探讨了综放沿空留巷岩石力学系统的控制变量,并根据控制变量的取值对系统稳定性区域进行了划分,对不同煤柱宽度时的巷道系统稳定性进行了综合分析和评价,对综放沿空留巷合理护巷煤柱宽度提出了建议.提出并实施了“以加固沿空异形煤柱为主、悬承锚网支护留巷圈为辅”的综合控制技术.

激光焊接的温度场及焊缝残余应力分析

激光焊接过程是一个快速不均匀的热传导过程,由于激光与材料相互作用的复杂性,使得激光焊接质量难以保证。本文根据激光焊接的特点与实际加工环境建立了激光焊接的热力学模型,利用有限元分析软件ANSYS对焊接结构的温度场及残余应力进行分析,可实现焊接结构的质量和使用性能的预测,便于工程应用。

电化学腐蚀法测试冷弯薄壁型钢的残余应力

主要探讨了用电化学腐蚀测试冷弯薄壁型钢残余应力的实施方法 ,并对冷弯卷边角钢的残余应力用这种方法进行了测试

存留壁和髓室底厚度对磨牙桩冠修复的应力分析

目的:研究不同牙体存留壁厚度及髓室底厚度的磨牙桩冠修复后,存留牙体组织的应力大小及分布状况,为临床牙体大面积缺损的桩冠修复提供理论依据。方法:对不同牙体存留壁和髓室底厚度进行量化分级,分别建立上下颌第一磨牙牙体缺损的量化分级三维有限元模型。其中牙体预备后存留壁厚度分别设定为1mm、1.5mm及2mm;髓室底厚度分别设定为0.5mm、1mm及2mm。计算分析三种牙体缺损状况时存留牙体组织的应力及分布状况。结果:存留壁的应力值是随着存留壁厚度的增加而减小;髓室底的应力值是随着髓室底厚度的增加而增大。结论:牙体预备后的存留壁厚度不小于1mm时,桩冠修复后牙体组织的应力值均小于牙本质的抗力强度。髓室底的薄厚对桩冠修复后髓室底的抗折强度无不利影响。

容器焊缝错边残余应力与载荷应力的测定研究

本文对焊接容器错边和不错边的焊接接头进行了电测法的残余应力测试 ,确定了焊接残余应力的大小及方向 ,并在加载的条件下 ,对各焊接接头测点进行了综合应力测试 ,并给出了受载条件下的应力分布。

基于温度及芯模变形作用的复合材料缠绕张力设计

基于复合材料缠绕成型过程对工艺参数的要求,针对缠绕过程中芯模变形和加热温度对缠绕层应力分布影响等问题,建立温度和芯模变形作用下的缠绕张力设计数学模型。研究了温度引起缠绕层的应力分布解析模型,分析了缠绕内层和芯模在外层压力影响下制品的应力分布,结合3种典型的张力缠绕模型,研究了芯模内外径比以及张力锥度系数对缠绕层剩余张力的影响。提出实现缠绕制品等剩余张力下,初始缠绕张力和温度的理论关系。计算解析解与现有文献一致,文章考虑芯模变形和温度对制品应力影响,计算方法更符合实际,研究结果可用于缠绕张力设计和固化应力分析。