端帮采场支撑煤柱峰值应力及塑性区宽度确定方法

为了保证边坡安全的同时回收更多的露天矿边帮压煤,首先采用离散元仿真软件模拟再现端帮煤开采全过程,监测并分析采硐群支撑煤柱受力和变形特征;然后构建不同采硐深度下的3种支撑煤柱竖向荷载分布模型,建立端帮采场采硐与围岩力学分析模型。结果表明:沿采硐延深方向,支撑煤柱竖向受力与变形呈现出典型的分段特征;自采硐口向内,随着采硐深度的增加,竖向应力首先呈线性增大,达到峰值后,在采硐末端前、后约3倍采硐宽度范围内骤然减小至坡体初始应力并保持不变;基于采硐施工前、后采场上覆岩体竖向应力恒定原理,得到不同采硐深度下的煤柱峰值应力确定方法;基于极限平衡理论和Mohr-Coulomb强度准则,推导出峰值应力作用下的煤柱单侧塑性区最大宽度估算公式。

爆破震动作用下高地应力巷道动力响应特征与稳定性研究

为了研究爆破震动作用下高地应力巷道的动力响应特征及其稳定性,以淮南潘三矿超前预裂卸压爆破扰动瓦斯综合治理巷为工程背景,通过理论分析建立了爆破作业扰动巷道围岩模型,并根据应力波传播理论及波前动量守恒定理推导出了爆破震动作用下巷道围岩振动方程。使用数值模拟研究了巷道围岩质点峰值振动速度(Peak Particle Velocity,PPV)的衰减特征,从应力分布规律的角度对理论分析进行了补充,并根据模拟结果对巷道围岩稳定性进行了分析。结果表明:巷道围岩振动方程显示,爆炸应力波入射角度的不同会导致巷道围岩不同区域的动态响应特征存在差异。随着爆心距增大,巷道轮廓面附近围岩PPV出现波动,并在自由面处获得最大峰值振速;地应力对巷道围岩PPV具有抑制作用,地应力越大抑制作用越明显,且不同位置围岩的PPV对地应力敏感度存在差异;随着地应力增大,爆破震动作用下巷道围岩受力状态从拉剪变为压剪,最大主应力和剪切应力也随之增大。研究认为随着埋深增加,在对爆破震动作用下巷道围岩的稳定性进行评估时地应力因素不可忽略。对于潘三矿超前预裂卸压爆破工程现场而言,除了巷道的直墙外,墙角、拱墙也是危险区域,应当着重予以加固并加强监测。

基于有限元法的峰值应力计算的影响因素

本文以疲劳设备渣锁斗的有限元分析计算为例,通过改变不同的变量(网格疏密、内倒角、外倒角、筒体/封头壁厚、接管壁厚、内伸、局部加厚、接管扩充)来观察峰值应力的变化规律,从而寻找最正确且经济的结构设计参数,优化疲劳容器的设计。

压气叶轮几何结构参数对峰值应力的影响研究

压气叶轮是船用涡轮增压器转子系统重要的零部件之一,为进一步研究压气叶轮几何结构参数对峰值应力影响,仿真分析了压气叶轮5种轴孔尺寸、4种轮盘厚度变化对峰值应力的影响。研究表明没有轴孔的叶轮结构是优于有轴孔的,随着轴孔增大,叶轮所受的最大应力增加。因此;轮盘厚度的选取对叶轮的应力极值影响较大,但只要叶片根部应力没有问题,则不应该过分的增加轮盘厚度。本文研究结果为指导压气机设计提供了参考,具有有一定的工程应用价值和实际指导意义。

不同应力循环路径下砂岩的能量演化特征

为从能量角度探究砂岩在循环应力作用下的力学响应,开展10 MPa初始峰值应力逐级递增、80 MPa初始峰值应力逐级递增及恒定100 MPa峰值应力3种循环路径下的加卸载试验,结合应力应变曲线和能量计算结果,分析砂岩各项能量随循环次数和峰值应力的演化特征。结果表明:随循环次数和峰值应力增加,初始峰值应力80和100 MPa时滞回环仅在第2次循环时向应变增大方向明显迁移。不同应力循环路径下单位体积耗散能表现出不同的阶段性演化特征,分级循环加卸载时,砂岩各项能量值随峰值应力增加由二次函数向线性函数增长特征转变,而峰值应力恒定为100 MPa等幅度循环加卸载时,随循环次数增加,砂岩单位体积能和单位体积弹性能呈开口向下的二次函数趋势下降,单位体积耗散能呈指数趋势下降。不同应力区间内循环路径对砂岩的能量影响有较大差异,分级循环加卸载与单次加卸载相比,峰值应力为80 MPa时各项能量相差均小于10%,峰值应力为100 MPa时各项能量相差达到22.74%~62.58%。

由峰值速度估算地震应力降

根据Ｂｒｕｎｅ（１９７０）提出的震源位错模式，用发生在滇西地震实验场区鹤庆ＭＳ＝５．３中强地震的地震数字化监测资料，计算了Ｓ波谱，测定了鹤庆地震序列的震源参数．在此基础上研究了地面运动峰值速度参数（ｒ．ｖ）对地震应力降Δσ的依赖性．由地震标定关系给出（ｒ．ｖ）∝Δσ２／３，导出了用峰值速度参数求地震应力降的３个关系：ｌｇ（ｒ．ｖ）＝ｄ１＋（１／３）ｌｇＭ０＋（２／３）ｌｇΔσ；ｌｇ（ｒ．ｖ）＝ｄ２＋（１／３）ＭＬ＋（２／３）ｌｇΔσ；ｌｇΔσ＝－１．０＋１．５ｌｇ（ｒ．ｖ）．假定对大小地震的平均应力降取３．０ＭＰａ，由鹤庆地震序列的观测资料定出常数ｄ１＝－３．８８和ｄ２＝－０．３８．序列震源参数测定结果给出，地震矩为１０１１～１０１５Ｎ·ｍ，破裂半径ａ＝２００～６００ｍ．根据峰值速度测定的应力降Δσ＝０．１～１０ＭＰａ，平均为３．７ＭＰａ．用这些标度关系求出的应力降结果与Ｂｒｕｎｅ模式求应力降的结果比较一致．本文的研究结果还表明，地面运动峰值速度参数对地震应力降的依赖性比对地震矩的依赖性更强．

重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究

掌握列车移动荷载作用下路基的动应力响应特性可为路基沉降预测、状态评估提供依据。建立重载铁路车辆-轨道-路基三维动力有限元模型,并在钢轨轨面引入中国三大干线不平顺轨道谱以实现轨道不平顺的模拟。通过数值计算,分析了轨道高低不平顺对路基面动应力分布的影响,统计了4种列车轴重下路基面3个位置(钢轨下方,线路中心)处的动应力峰值沿线路纵向的分布,对路基面动应力峰值的随机分布形式进行了正态性检验,对动应力峰值的最大值进行了预测。结果表明:轨道不平顺导致路基面动应力沿路基面中心不对称,路基面动应力峰值沿线路纵向服从正态分布。随着轴重的增大,动应力峰值离散程度增大,动应力峰值分布曲线变陡。动应力峰值的预测值和现场实测值相吻合,证明了有限元模型及统计分析方法的正确性。研究结果对路基动变形及累积沉降的可靠性分析提供依据。

45钢高温拉伸峰值应力和变形储能与Z参数的关系函数研究

通过Gleeble-1500D热模拟试验机进行高温拉伸实验，变形温度范围1123～1273K，初始应变速率范围0．01～5s^-1，并采用双曲正弦模型，研究了45钢在高温拉伸条件下的峰值应力、变形储能与Zener-Hollomon参数的关系函数。结果表明：峰值应力与Z参数之间能较好地满足双曲正弦关系，其激活能为336．0kJ／mol；同时，变形储能与Z参数满足△GD=0．1269（1nZ）^2-6．8262（1nZ）＋93．873函数关系，且随着应变速率的增加和变形温度的下降而上升，其值在2～20J／mol之间波动。

根据构造环境应力场预测峰值水平加速度

在分析了对峰值加速度 PGA 的影响因素之后,我们发现构造环境剪应力场参数τ_0对 PGA起了重要的作用,将τ_0引入 PGA 的预测公式中,同时考虑了 PGA 对频率的依赖性。大地震的PGA 的优越频率 f_a 较低,小地震的 f_a 较高.因此,小地震的衰减系数较大,PGA 衰减较快。基于上述两点改进,提出了新的 PGA 预测公式。在该公式中,构造环境应力场、震级、距离和场地条件是预测将来强地面运动的重要变量。此公式有很大的适用范围,可以用于大地震(矩震级 M_w=6—7.8),也可以用于较小地震(M_w=3—6)的 PGA 预测;在考虑了世界各个地区不同的构造环境应力值水平以后,新预测公式可以应用于世界不同地区(例如美国加州和中国华北、西南等)。用实际观测资料检验结果表明,预测效果良好。

多轴应力下塑性混凝土峰值后变形特征

通过单轴压缩试验以及侧压恒定和侧向位移恒定的2类真三轴压缩试验,研究了塑性混凝土峰值后变形特征.结果表明:塑性混凝土峰值后变形特征与试验的侧限条件密切相关.塑性混凝土在单轴受压情况下,峰值后变形呈现软化特征;在侧压恒定的真三轴压缩试验下,峰值后变形呈现理想塑化或近似塑化特征,试件的破坏主要表现为双向剪切破坏,且破坏方向与最小主应力方向一致;在侧向位移恒定的真三轴压缩试验下,峰值后变形呈现硬化特征,试件的破坏主要表现为轴向过大的压缩变形.当变形参数D2>0时,峰值后变形表现为硬化;当-0.1≤D2<0时,峰值后变形表现为理想塑化或近似塑化;当D2<-0.1时,峰值后变形表现为软化.

宽带随机振动峰值应力分析与试验研究

考核结构件在宽带随机激励下的强度,需要考察结构的峰值应力响应.利用随机振动和正弦振动之间的峰值等效原理,通过正弦振动在共振频率点的应力响应来计算随机振动的峰值应力.以某结构件为例,利用有限元分析软件MSC.NASTRAN,对该结构件进行了模态分析、频响分析、随机振动加速度响应及峰值应力响应分析;同时实施了随机激励下的应力测试试验.比较分析与试验的峰值应力,误差在10%以内,表明了该工程分析方法和技术途径是合理的.

半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素

目的探讨沥青路面面层剪应力峰值变化规律和影响因素.方法运用多层弹性体系理论,双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、模量变化以及层间状态的不同,分析半刚性基层沥青路面剪应力峰值的变化规律和影响因素.结果沥青路面剪应力峰值会随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而增大;沥青路面使用过程中面层模量变化以及设计选取基层模量过高会导致剪应力峰值的提高;层间出现滑移也将导致沥青路面剪应力峰值的大幅度增加.结论路面结构层模量变化及层间连接状态的不同对沥青路面剪应力峰值有显著的影响;路面结构层厚度对沥青路面剪应力峰值的影响相对较小,但也不容忽视.设计和施工过程中应充分考虑沥青路面剪应力的影响因素并加以控制.

随机振动结构Von Mises应力过程峰值概率密度函数的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂,利用Von Mises应力准则将多轴应力转换为单轴应力是一条简单而有效的途径。在频域利用Von Mises应力对结构进行多轴疲劳分析的前提是必须获得Von Mises应力过程中应力循环的概率密度函数。本文利用平稳随机过程的穿越分析和极值的概率分析,给出了计算Von Mises应力过程峰值概率密度函数的公式,为进一步进行疲劳损伤及寿命分析打下了基础。

峰值速度和加速度对环境剪应力的依赖性

从导出的地震定标律和地震破裂过程的断裂力学模式出发,得到了震源平均位移、速度和加速度谱的表达式,进而又推导出震源的峰值位移d_m,速度v_m和加速度a_m的表达式:d_m=k_dM_0~2/~3τ_0^(2/3),v=k_vM_0^(1/3)τ_0^(4/3),a_m=k_aτ_0~2式中M_0是地震矩,τ_0是环境剪应力值,k_d,k_v,k_a为适当的常数.我们选用了66个地震的观测资料,这些地震的矩震级范围包括了从1级左右的极微震,3—5级的小震,直到6—7级的大震;地震矩从10~9—10^(20)Nm,跨越了10个数量级,并用这些地震检验了上述公式. 令所有地震的平均应力为5MPa,定出常数k_d,k_v,k_a,进而由速度和加速度观测资料求得66个地震的环境剪应力τ_0值,这些数值相当稳定.多数极微震的τ_0值在2—4MPa之间;小震的τ_0值多数在4—8MPa左右;大震的τ_0值为10MPa左右。τ_0值对震源深度和断层类型有明显的依赖性.一般深度很浅的小震和极微震,τ_0值很低;正断层地震的τ_0值相对较低;逆断层地震的τ_0值较高;走滑断层地震的τ_0值则居中.

基于有限元计算的Ⅰ型凹痕管道峰值周期应力分析

凹痕缺陷是影响管道疲劳寿命的重要因素之一,它会大大降低在役管道的疲劳寿命。而凹痕管道上的峰值周期应力则是计算管道疲劳寿命的关键参数。针对管道上的Ⅰ型典型凹痕缺陷建立不同情况下的有限元模型;对大量计算结果进行整理、归纳、作图,在此基础上,对结果进行单因素和多因素分析;采用非线性回归分析方法,利用Matlab对大量计算结果进行拟合,得到一定适用范围下凹痕管道峰值周期应力与凹痕深度、管径、壁厚以及凹痕纵向长度之间的具体关系表达式。

三轴压缩围压与峰值应力、应变关系的改进粒子群神经网络研究

岩石三轴压缩试验中,峰值应力和应变是应力-应变曲线重要的控制数据,通常情况下,随着围压的增大,峰值应力和应变也会相应增大。试验结果表明,围压与峰值应力、应变之间并非简单的线性关系。使用模拟退火技术对粒子群神经网络进行了改进,提出采用改进粒子群神经网络建立围压与峰值应力、应变非线性关系的方法。通过实例,说明所提方法是可行的。

应力波峰值变化与岩体结构关系的试验研究

选择了3种有代表性的岩体结构进行冲击试验,分析研究了波形最大峰值变化与岩体结构的关系。试验结果表明:震动峰值随空间衰减、震动峰值延时及其离散性变化均能有效反映岩体结构特点和受扰动程度,也能反映岩体的各向异性。

空间相机支撑杆峰值应力分析与试验验证

考核某空间相机主镜组件支撑杆在宽带随机激励下的强度,直接获得支撑杆的峰值应力响应在工程上存在一定困难。为了提高支撑强度,加强星上载荷的安全性,采用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN进行有限元建模,对主镜组件进行单位加速度载荷下的频率响应仿真,分析获得了正弦振动下结构的峰值应力。利用随机振动和正弦振动之间的峰值等效原理,获得了共振频率点处的随机振动的峰值应力。对支撑杆进行了随机激励下的应力测试试验。比较仿真分析与试验的峰值应力结果,误差在7%以内,说明工程分析方法和技术路线是合理可行的,为进一步展开力学分析和结构优化设计奠定了基础。

竖向荷载作用下夯实水泥土楔形桩桩身峰值应力变化规律研究

运用数值模拟与试验验证相结合的方法,研究竖向荷载作用下夯实水泥土楔形桩桩身峰值应力变化的规律。研究结果表明,当楔形桩楔角相同时,桩身峰值应力所对应的深度基本为一个定值,且与竖向荷载大小关系较小,进而提出桩身峰值应力深度比的概念;桩身峰值应力深度比与楔形桩楔角的关系,在数值上可以近似用直线与抛物线分段拟合,且拟合程度较高。

峰值应力基本特性分析和讨论

对峰值应力是否仅是沿壁厚非线性分布的分量,是否都具有自限性进行分析、讨论。