大采高工作面端头静态胀裂切顶技术研究

大采高工作面回采过程中,端头后方顶板不易及时垮落。优选适应性高、安全高效的大采高工作面端头切顶技术与工艺,对于煤矿安全生产具有一定现实意义。通过对高效煤岩静态胀裂剂性能和现场工程应用实践的不断探索和深入,以大柳煤矿1405大采高工作面隅角悬顶问题为研究背景,采用高效煤岩静态胀裂切顶卸压技术,通过优化设计钻孔关键参数及数值模拟分析等技术手段,构建一套适用于大采高强矿压工作面的静态胀裂切顶技术与工艺,使端头顶板实现定向垮落。经实践表明,高效煤岩静态胀裂切顶卸压技术保证了顶板及时垮落,有效防止了端头处坚硬顶板悬顶距离过长对巷道内超前支护段造成强矿压影响。

钢筋混凝土结构损伤监测中的混凝土-钢界面单元

荷载作用下,钢筋混凝土中混凝土和钢筋两种材料之间存在交互作用。当界面受到严重破坏时,例如,出现了大的裂缝,大的滑动产生剥离时,界面传递荷载的能力突然下降。基于混凝土-钢界面集中模型的构成定律,进行了损伤钢筋混凝土梁的有限元分析。将表现界面变化特征的分级损伤参数与有限元公式相结合,用于静力响应的损伤鉴定程序。数值模拟显示,该方法对于监测钢筋混凝土梁中混凝土与钢筋界面的破坏是有效的。

一类求解含静态裂缝线弹性问题的预条件扩展有限元方法

基于几何型扩展有限元离散方法,研究含静态裂缝线弹性问题的高效区域分解预条件算法。为了构造Schwarz型预条件算法,采用一种特殊的裂尖型区域分解策略,将计算区域分解为包含所有分支增强自由度的裂尖子区域和仅包含标准有限元自由度与Heaviside增强自由度的常规子区域。基于该区域分解策略,推导一类高效的乘性和限制型乘性Schwarz区域分解预条件子,对裂尖子问题进行精确求解,而对常规子问题则非精确求解。数值实验验证了算法的有效性。

含裂缝线弹性问题的压缩预条件共轭梯度算法

基于几何型扩展有限元离散,研究含静态裂缝线弹性问题的高效压缩预条件算法。不仅构造适用于含裂缝线弹性问题的压缩子空间矩阵,而且给出压缩点的选点原则。为进一步提高计算效率,将该压缩技巧以乘性的方式与“裂尖型”区域分解预条件子相结合,提出一类高效的自适应压缩预条件共轭梯度算法,该算法能同时消去迭代求解中的高频误差和低频误差,数值实验验证了算法的有效性。