基于能量法的矿柱稳定性分析

能量法因可以避免研究采场结构失稳破坏的中间复杂受力过程,所以受到研究者的青睐. 人工矿柱是地下矿山一种重要的采场结构,由于其失稳破坏过程的应力、应变较复杂,因此从能量守恒的角度对其承载上覆岩体的稳定性进行综合评判和研究. 通过对人工矿柱的受力特性和破坏模式进行分析,建立其力学模型,根据能量守恒原理得出考虑外载荷做功、自重势能和应变能条件下的人工矿柱总能量方程,推导出了人工矿柱势能函数表达式. 基于突变理论知识,构建了在考虑弹性模量、高宽比等参数条件下的人工矿柱能量极限状态方程,根据势函数的稳定判据得出外载荷的临界应力函数关系式,系统讨论和分析了外载荷变化过程对人工矿柱稳定性的影响,定量评判了人工矿柱受外界载荷的影响程度. 最后将所建立的临界应力函数关系式对焦冲金矿人工矿柱尺寸进行优化设计,经现场实测人工矿柱承受载荷约为其理论设计临界载荷的十分之一,达到安全支护规范要求;经过多年的金属矿山现场生产实践,人工矿柱及覆岩都较稳定,能够满足矿山安全生产的需要. 研究结果表明所建立的人工矿柱能量极限状态方程,可为地下金属矿山人工矿柱的合理设计提供理论依据.      

四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以三甲基氯硅烷、 γ-氯丙基三氯硅烷、 1,4-二氯丁烷和咪唑等为原料合成了一种新型的四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂([Si₄-4-Si₄im]Cl₂), 通过质谱(MS)和核磁共振氢谱(¹H NMR)证明所得产物为目标产物. 通过Wilhelmy板法测得其在25 ℃下的临界胶束浓度(cmc)为0.54 mmol/L, 水溶液的表面张力(γ_cmc)降至18.6 mN/m. 通过电导率法研究了其胶束形成热力学参数(Δ\begin{array}{c}{G}_m^{0—}\end{array},Δ\begin{array}{c}{H}_m^{0—}\end{array}和Δ\begin{array}{c}{S}_m^{0—}\end{array}), 表明在15~35 ℃下其胶束化过程是自发进行的, 且为熵驱动过程.     

岩体爆破近区临界损伤质点峰值震动速度的确定

质点峰值振动速度(PPV)是爆破开挖扰动的重要指标,研究确定岩体临界损伤PPV对爆破损伤控制具有重要意义。以溪洛渡水电站640 m高程马道下边坡岩体的爆破开挖为工程背景,依据岩体跨孔声波测试结果,采用基于LS-DYNA的二次开发技术对保留岩体的损伤演化过程进行了数值模拟,结合数值模拟结果研究了爆破近区PPV的分布特征及其与损伤程度的对应关系,结果表明PPV存在门槛值,当PPV大于该值时,岩体的损伤变量从零开始迅速增加至0.8左右,之后随着PPV的增大,损伤增长速度明显减慢,直至岩体完全损伤;分别基于岩体的损伤度、最大拉应力的PPV判据以及近区拉应力峰值与PPV的统计关系等3种方法确定岩体临界损伤PPV,从定量衡量损伤区范围看,常用的基于最大拉应力的PPV判据确定的临界损伤PPV偏小,而其余2种方法确定的临界损伤PPV相对精确。     

利用1H NMR探究混合离子型/非离子型表面活性剂临界胶束浓度降低的实质

利用¹H NMR技术研究了离子/非离子表面活性剂形成的二元混合体系,结果显示表面活性剂的混合导致各组分的临界胶束浓度（CMC）均比各自纯溶液有所降低,用吸附平衡理论清楚地解释了这个现象.通过定量分析,发现不同的表面活性剂混合使得其组分CMC降低的程度各异,可以理解为它们吸附于界面单分子吸附层上的分子之间相互作用的不同（相吸或相斥）引起的.由此揭示了"协同效应"的实质,可以为选择适当的表面活性剂类型和混合比例以达到预期的性能提供有力的参考.     

基于传热窄点分析的跨临界CO2系统稳态性能研究

基于传热窄点研究了固定气体冷却器进出口水温时,高低不同的进水温度、不同的出水温度、排气压力、蒸发温度、过热度以及换热面积对于系统性能的影响。结果表明:随着进出口水温的升高和换热面积的减小,系统COP逐渐减小,并且最优高压压力逐渐升高;随着蒸发温度的升高,系统COP逐渐增加,最优高压压力逐渐升高;增加过热度只会在排气压力较低时提高系统的COP。当处于部分负荷工况时,冷端温差随负荷率的增加而减小;对于气冷器进出口水温温差大的工况,当负荷率小于1时传热窄点会位于换热器中间位置。在负荷率到达1时,传热窄点恰好移动到冷端。当负荷率大于1时,传热窄点一直稳定在冷端;对于气冷器进出口水温温差小的工况,当负荷率小于1时,传热窄点就已经到达冷端,并随着负荷率的增大一直稳定在冷端;部分负荷下的COP总是小于设计负荷下的COP,实际负荷偏离设计负荷越远,系统的COP越小。     

金属封装内冷型高温复合超导体电磁特性的有限元分析

基于工程化高温超导带材的内冷型复合超导体电磁特性受磁场各向异性影响较大,采用有限元方法分析了内冷型复合超导体的电磁特性。利用COMSOL Multiphysics建立了基于商品化高温超导带材的金属封装内冷型高温复合导体的有限元计算模型,并对其进行电磁仿真分析,得到了内冷型复合超导体的磁场分布,应用高温超导材料在磁场下的Jc-B曲线关系,获得内冷型复合导体在77K液氮温区下临界电流受磁场影响的变化规律。采用电场强度与电流密度进行面积分的方法,计算得到了不同频率、不同通流下内冷型复合导体的交流损耗情况,计算表明,相同频率下交流损耗随激励电流的增大而增大,相同激励电流条件下交流损耗与通流频率成正比关系。     

超临界水临界区域判定方法研究

对超临界水在临界区域进行合理的判定和区域划分,对于深入理解超临界水在临界过渡区域的流动和换热相关特征具有重要的作用。本文分析了超临界水从拟液态区向拟汽态区过渡的过程中,其导热系数、动力粘度、定压比热和膨胀系数等相关参数的变化规律特征,并归纳了已有超临界水在临界区域的划分判定模型。分析结果表明,在临界过渡区域,超临界水的流动特征参数和换热特征参数均会发生一系列连续剧烈的变化;只有同时考虑超临界水的膨胀特性和最大比热特性,才能更加合理地对临界区域进行划分。在此分析基础上,本工作完善了超临界水的三区分析判定模型,得到了新的超临界水在临界区域的判定划分数据,并由此拟合得到了新的超临界水分区边界计算关系式。新的计算关系式的误差范围在±0. 3℃之内,满足计算分析的要求。     

球面上皱褶花样的演化

文章从理论和实验两方面研究了通过控制柔性衬底的曲率来调控球面上应力诱导之皱褶花样的可行性.研究以Ag内核/SiO2壳层微结构为对象.结果表明,当球形衬底的曲率较小且应力刚超过临界值时,皱褶花样为三角铺排的凹痕结构;而当应力进一步增大和/或衬底的半径增大时,则出现迷宫形的花样.皱褶的周期长度和临界屈曲应力都随衬底半径的增大而增大.此方向上的研究对于理解大自然中许多花样(比如花叶序与皱纹)的产生和演化具有重要的意义.     

莫尔-库仑准则下高强度混凝土的临界爆裂蒸汽压力

高强度混凝土高温爆裂概率随含水率的增大而增大,表明蒸汽压力是诱发爆裂的重要因素之一,该压力通过改变有效应力影响了强度。为定量研究蒸汽压力对强度的影响,基于莫尔-库仑准则和有效应力原理,推导了临界爆裂蒸汽压力的求解公式,并从数理角度证明了其严密性,结果表明:(1)公式物理意义明确,并与现有的研究成果和实际工程灾害一致性好;(2)理论分析尚不能完全考虑材料物理特征对爆裂的影响,还需结合模型实验开展极端高温环境下理论模型中相关系数的测定;(3)应结合火灾后建筑物不同部位构件的破坏形态,从受力状态与破坏特征两方面去分析和反馈其中的机理,完善理论分析中的不足。