DIAGNOSTICS OF FATIGUE CRACK IN ULTERIOR PLACES OF LARGER-SCALE OVERLOADED SUPPORTING SHAFT BASED ON TIME SERIES AND NEURAL NETWORKS

To improve the diagnosis accuracy and self-adaptability of fatigue crack in ulterior place of the supporting shaft, time series and neural network are attempted to be applied in research on diag-nosing the fatigue crack’s degree based on analyzing the vibration characteristics of the supporting shaft. By analyzing the characteristic parameter which is easy to be detected from the supporting shaft’s exterior, the time series model parameter which is hypersensitive to the situation of fatigue crack in ulterior place of the supporting shaft is the target input of neural network, and the fatigue crack’s degree value of supporting shaft is the output. The BP network model can be built and net-work can be trained after the structural parameters of network are selected. Furthermore, choosing the other two different group data can test the network. The test result will verify the validity of the BP network model. The result of experiment shows that the method of time series and neural network are effective to diagnose the occurrence and the development of the fatigue crack’s degree in ulterior place of the supporting shaft.

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点,在混凝土中常加入钢纤维,端钩型钢纤维,作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注,中外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究,而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能,制作4根端钩型钢纤维混凝土梁及1根普通混凝土梁,对其进行受弯性能试验,根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。结果表明:端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似,均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏4个阶段;端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”;端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展,使得纤维混凝土梁变形能力增强;与一般混凝土梁相比,端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高,且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关;基于试验数据,对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化,开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正,极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ,经修正计算值可较好吻合试验值。

龙凤煤矿切顶卸压成巷围岩控制研究

为了提高煤炭采出率,基于龙凤煤矿生产条件,通过理论分析、数值模拟、现场监测等方法研究切顶卸压沿空留巷控制对策,提出“恒阻大变形锚索+单体和十字梁+可缩性U型钢”的联合支护方式。通过对巷道位移量、液压支架压力、巷道漏风量、沿空留巷甲烷浓度监测数据的分析,沿空留巷滞后工作面约130 m时围岩开始趋于稳定,巷道漏风率在2.14%~3.80%内,风量满足使用要求,沿空留巷回风流中的瓦斯浓度在留巷期间均低于1%,没有甲烷超限现象发生。经过现场观测,巷道顶板预裂切缝率高,液压支架压力明显降低,顶板卸压效果明显,取得了良好的留巷效果。

多裂缝形式下沥青混合料梁裂缝扩展研究

采用接近实际路面受力形式的平面支撑方式,对从参考标准高速公路搅拌、摊铺、碾压方式形成的沥青混凝土路面切割下的沥青混合料梁试件,开展表面、底部裂缝共存形式下路面面层裂缝扩展模拟,以期研究沥青路面面层顶部、底部裂缝共存形式下的裂缝扩展行为;针对沥青混凝土路面为包含沥青基质、骨料、空隙等的多相复合材料特点,基于ABAQUS平台建立沥青混合料梁细观异质模型,探讨了该模型下裂缝偏离跨中不同距离下裂缝扩展行为。在此基础上,进一步对复合小梁均质、细观异质模型偏裂缝形式下裂缝扩展过程中应力分布进行了对比分析,得出两者应力状态存在明显的不同,均质模型应力分布总体较均匀、突变不明显;细观异质模型则刚好相反,应力分布极不均匀,骨料周边应力突变较明显。两种模型对比而言,细观异质模型能够更好地解释试验过程中梁裂缝扩展沿着骨料周边进行,并且试验过程中骨料周边出现多裂纹的现象。梁细观异质模型数值模拟为建立更准确的路面裂缝扩展模型提供了参考。

压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板弹塑性屈曲载荷研究

为了研究含裂纹结构承载能力,采用有限元方法建立压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板模型,计算裂纹板弹塑性屈曲载荷,讨论相对裂纹长度(a/w)、裂纹倾角(θ)、板宽(w)、板厚(t)、边界条件对弹塑性屈曲载荷及其变化规律的影响。对于上下夹持中心裂纹板,随着裂纹长度和裂纹倾角的增大,板宽越大,中心裂纹板屈曲载荷对裂纹越敏感,中心裂纹板承载能力受到裂纹长度和裂纹倾角的影响越明显。弹塑性屈曲载荷随着板厚的增大而增大,并且随着裂纹倾角的增大,板厚越大,屈曲载荷的下降程度越显著。上下简支中心裂纹板与上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷变化规律基本一致,且上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷显著大于上下简支中心裂纹板的屈曲载荷。给出不同边界条件下弹塑性屈曲载荷与相对裂纹长度、裂纹倾角的回归关系式。通过中心裂纹板弹塑性屈曲试验发现,采用压缩力学性能计算弹塑性屈曲载荷更接近试验结果,试验屈曲载荷的变化规律与有限元模拟计算结果一致。研究结果对含裂纹结构的承载能力评价具有参考价值。

Pt-Ga/CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)脱氢裂解双功能催化剂用于正丁烷催化制烯烃研究

正丁烷分子结构相对稳定,C-C键键能较高,难以有效利用,目前大部分作为低价值燃料,通过脱氢、裂解等反应将正丁烷转化为高附加值的轻烯烃研究具有重要的科学意义。采用分步浸渍法将Pt和Ga负载到CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)(CZA)载体制备PtGa/CZA催化剂,将Pt-Ga_(2)O_(3)引入作为脱氢位点进行脱氢反应(C4H10→C=4),CZA作为酸位点进行裂解反应(C=4→C=3,C=2),同时PtGa与CZA协同提高表面吸附氧含量降低正丁烷活化温度。结果表明,与负载单Pt或Ga催化剂相比,将Pt和Ga同时负载到CZA载体上,可极大提高反应的转化率和选择性,在500℃时,PtGa/CZA催化剂的正丁烷转化率为64.3%,比Pt/CZA和Ga/CZA催化剂分别高55.9%和53.9%,三者轻烯烃选择性均在95%以上。将PtGa/CZA催化剂制成涂层催化剂,提高了正丁烷转化率和催化剂稳定性。PtGa/CZA催化剂优异的活性归因于较低的Ce^(4+)还原温度和表面吸附氧脱附温度、较多的表面吸附氧位点含量和强酸位点含量。

松软破碎厚顶煤大跨度切眼变形破坏特征与控制技术

安阳主焦煤矿大断面切眼常采用被动支架沿顶布置,围岩变形量大、易漏冒,工人劳动强度大。针对上述问题,采用数值模拟方法研究了裂隙发育、位移和应力分布与切眼跨度之间的关系,提出了围岩控制策略和支护方案。结果表明,随着切眼跨度的增大,围岩塑性区范围逐渐增加,顶板以剪切滑移或拉剪破坏为主,两帮以泊松效应膨胀拉伸—剪切破坏为主;顶板下沉量、巷帮内挤和底鼓量均逐渐增大;顶煤、直接顶和基本顶部分岩层逐层渐次移动,顶板部分区域出现较大的裂隙,冒落拱以上深部顶板发生整体移动;巷道顶底板中有害拉伸应力区域范围呈现拱形分布,且逐渐增大。根据切眼围岩变形破坏特征,提出了高强度、高刚度、高预紧力的强力支护和被动单体液压支柱补强的主被动联合支护方法。现场工业性试验表明,切眼围岩得到了有效控制,可为类似裂隙发育托顶煤大断面切眼围岩控制提供参考。

聚苯乙烯催化裂解催化剂的制备

目前,全球对塑料制品的依赖性逐渐增大,但是,由于塑料制品的使用周期较短,不及时回收处理,能造成较大的资源浪费和环境污染。聚苯乙烯在人们的日常生产生活中使用频率较高,具有一定的回收利用价值。在目前已有的聚苯乙烯处理回收方法中,热裂解技术能够将聚苯乙烯转化为分子量较低的油气,作为补充燃料及化工原料使用,但是,产物的选择性较差,价值较低。基于热裂解技术,加入催化剂,能有效地改善产物的分布,得到高附加值产品。催化热解催化剂主要分为酸性及碱性2类,目前较常见的聚苯乙烯催化热解催化剂为固体碱催化剂,反应遵循碳负离子机理,能有效地降低乙苯产率,提高苯乙烯及二苯基烷烃的产率。

加肋钢悬臂支撑-底部钢板组合桥面拓宽技术

[目的]在桥面拓宽施工过程中,常出现新旧桥连接处纵向开裂、拓宽桥面横向开裂等典型问题,如何通过优化和改进桥面拓宽技术解决这些问题是桥梁工程的一个重要内容.[方法]以国内首座跨海大桥——厦门大桥的桥面拓宽工程为背景,提出了一种加肋钢悬臂支撑-底部钢板组合的桥面拓宽方法.该方法有机结合了钢-混组合梁、正交异性钢悬臂板、底部加固钢板等桥面拓宽加固方法,采用混凝土现浇板作为桥面板、湿接法连接新旧桥梁,然后通过外延加肋钢悬臂构建支撑结构,并兼做现浇桥面混凝土的永久性模板.[结果]厦门大桥桥面拓宽加固工程的三维有限元仿真结果表明,钢悬臂布置间距增大会导致拓宽部分混凝土桥面板的拉应力增加,而设置下部加固钢板对于拓宽桥梁结构的挠度和应力分布影响明显.[结论]通过合理布置钢悬臂支撑结构和底部钢板,可显著减少拓宽部分混凝土纵横向裂缝的产生,改善拓宽后的桥梁的力学性能.相关成果有效支撑了厦门大桥的拓宽加固改造施工,为同类工程提供了有益的参考.

液压支架立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀有限元分析

以ZDL2400-14-22型液压支架为研究对象,介绍一种基于有限元分析的液压支架立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀分析方法。该方法通过有限元模型的构建,分别从缸筒裂纹深度、裂纹宽度与浓缩液等角度出发,模拟分析裂纹顶端应力腐蚀的变化情况,以此寻找出立柱缸筒内壁裂纹应力腐蚀的主要影响因素,有利于立柱缸筒的优化设计,确认有限元分析法具有一定应用价值。

大采高松软煤层柔性充填沿空留巷技术应用研究

针对梁北矿厚煤层沿空留巷围岩稳定性问题,本文提出“预裂切顶-超前加固-高水充填”三位一体沿空留巷围岩协同控制技术。通过室内试验、理论分析、工程类比、数值模拟等方法,确定了梁北矿21051东工作面机巷沿空留巷预裂切顶、超前加固和高水充填支护参数。现场监测结果表明:梁北矿21051东工作面沿空留巷在滞后工作面120 m范围内围岩变形呈增长趋势,120 m后趋于稳定,最终变形量在可控范围,留巷取得成功。相关技术方法可为类似矿井沿空留巷工程提供一定参考。

钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂弹性阻尼支撑处治技术

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),将斜腹杆局部切除并安装EDSD,通过EDSD中设置的弹性阻尼单元耗散外部荷载输入结构的大部分能量,保障结构在长期车辆荷载等作用下的安全性和正常使用性能。结合某斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂处治需求,开展了该处治技术实桥应用,并对其进行有限元分析及实桥监测。结果表明:钢箱梁内斜腹杆局部改造安装EDSD后可大幅降低斜腹杆应力水平,有效降低斜腹杆疲劳易损部位开裂风险,增加疲劳寿命;安装EDSD的斜腹杆上的既有裂缝均无扩展。

工作面膨胀致裂切顶技术应用研究

为了解决大面积悬顶难垮难落造成支护困难的问题,对膨胀致裂进行研究,首先利用数值模拟软件对膨胀致裂切顶卸压可行性进行研究,发现经过切顶卸压后顶板垮落情况得到明显加强,同时根据实际地质情况,设计了膨胀致裂切顶卸压技术方案,经过对胀致裂切顶技术方案进行工业化验证,发现膨胀致裂切顶后支撑压力在7 h后出现明显的下降趋势,支撑压力值从26 MPa快速降低至16 MPa,下降效果明显,切顶方案可行,为矿井安全开采做出一参考。

高地应力水平岩层隧道初期支护适应性研究

研究目的:蒙华铁路宜川县境内隧道地层多为水平砂泥岩互层地层,区域水平地应力高,在地应力和水平岩层共同作用下,隧道初期支护发生大面积起皮、开裂、掉块、钢架扭曲,对施工带来较大安全隐患,针对高地应力水平岩层采取什么类型的措施是亟须研究解决的问题。本次共研究了常规支护、加强型支护、加筋底板+长锚杆、限阻耗能型支护四种支护类型,结合3DEC离散元软件以及现场实际变形应力量测数据对四种支护类型效果进行对比分析,从而得出高地应力水平岩层应对工程措施。研究结论:(1)高地应力水平岩层开裂主要表现为拱顶喷混凝土剥皮、掉块、钢架扭曲;(2)单一加强支护参数方案、加筋底板+长锚杆支护方案对控制变形收敛具有效果,但拱部仍然存在开裂掉块现象,不能完全解决施工安全风险;(3)限阻耗能型支护可达到释放围岩压力的效果,限阻结构变形后初期支护未出现开裂现象;(4)在高地应力水平岩层中采用限阻耗能型支护在经济性、安全性上成效显著,推广应用效果良好。

含裂纹反应堆支承结构偏心承载能力研究

针对偏心载荷下含裂纹反应堆支承结构的安全性评定和剩余承载力评估问题,本文开展了支承结构材料断裂力学性能试验。结合数值模拟和双参数失效评定法,探讨了不同裂纹长度和载荷偏心度对支承结构承载能力的影响。结果表明:裂纹长度和载荷偏心度对支承结构的剩余承载力均有显著影响,在进行含裂纹支承结构完整性评定时要考虑载荷的偏心特点,但不同裂纹长度下的双参数失效评定曲线有较为明显的区别,不同载荷偏心度下的评定曲线差别不大;轴向拉伸载荷下的剩余承载力与裂纹长度近似为线性相关,偏心拉伸载荷下具有一定非线性特征。研究成果为核动力系统生命力评估提供方法和数据库。

一台CF-C-300型锅炉的集汽集箱支座角焊缝开裂原因分析及预防措施

本文针对CF-C-300型锅炉集汽集箱支座角焊缝开裂问题展开研究。通过详细分析开裂原因,包括管道结构不均匀载荷分布、角焊缝焊接质量不高、弹簧支座摩擦力等方面的问题。提出了改进措施,包括重新平衡载荷、优化焊接工艺、降低摩擦力、引入结构监测系统等。

先简支后桥面板连续体系桥面板抗裂性能研究

先简支后桥面板连续体系是一种新型钢混组合结构,在该体系的中支点处设置一定长度的钢梁-混凝土桥面板分离段,可以改善桥面板负弯矩区的受力状态。目前对于该体系桥面板负弯矩区这一薄弱环节的试验研究尚属空白。本研究首先根据实际一座先简支后桥面板连续的钢混组合梁桥,设计制作了两跨1/4比例的缩尺模型,并通过安装、拆除带套筒剪力钉对中支点处的分离段长度进行调节。然后通过在两跨桥面上模拟单轮重轴荷载进行逐点加载试验,研究了分离段长度对桥面板受力状态和抗裂性能的影响。最后对原桥的抗裂性能进行了分析。结果表明,中支点处设置分离段的先简支后桥面板连续体系可显著改善结构的抗裂性能。本研究有助于推广先简支后桥面板连续体系在钢混组合结构中的应用、推动桥梁结构预制装配技术的发展。

盛平煤矿动压节理化窄煤柱锚注支护技术实践

针对盛平煤矿一段孤岛工作面巷道断面严重收缩变形的问题,分析沿空掘巷上覆岩体破断结构特征,揭示锚杆支护悬吊理论、组合梁理论等对试验沿空掘巷围岩的控制机理,得出沿空掘巷锚杆支护的技术参数,确定孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制的薄弱区域,并对其薄弱区域提出注浆加固方案。通过采用理论分析、力学分析、数值模拟与现场实测的方法,对其设计方案进行试验效果分析验证。现场实测表明:两帮及顶板位移从12 mm、20 mm,分别增长到127 mm、158 mm,并且逐渐趋于稳定,顶部锚杆测力计最大数值为28.4 MPa,帮部锚杆测力计最大值为13.5 MPa,锚注支护效果显著,可以有效控制盛平煤矿孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩的变形。

大体积砼基础防裂缝措施及冷却管兼做钢筋支撑架的研究

针对大体积砼筏板基础中常见的裂缝问题,进行了理论分析和深入研究。在此基础上,提出了多种有效的防裂缝措施,如优化配合比、采用低水化热水泥、设置冷却管等。特别地,本文还探讨了利用冷却管兼做钢筋支撑架的方案,为解决裂缝问题及降低施工成本提供了一种新颖的思路。通过理论分析和工程实例,证明了这些措施的有效性和可行性。

岩石张拉、剪切裂纹划分方法及其在岩爆前兆中的应用

提出一种利用支持向量机划分张拉裂纹和剪切裂纹的方法,采用巴西劈裂试验和直剪试验的验证结果证明该方法合理有效。在此基础之上,对砂岩应变岩爆全过程裂纹类型进行划分,并分析各类裂纹事件数、事件增长速率及占比变化规律。研究结果表明:岩爆全过程经历张拉裂纹主导、张拉和剪切裂纹共同作用、岩爆发生3个阶段;在岩爆时刻前张拉和剪切裂纹都出现突增的现象,且张拉裂纹事件增速大于剪切裂纹增速,但张拉裂纹累计占比下降、而剪切裂纹累计占比上升。岩爆前张拉裂纹累计占比下降的现象早于裂纹事件数和事件率突增的现象,且具有较强的前兆响应能力,可作为岩爆的一种前兆特征。