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.      

分裂导线自阻尼振动特性研究

为了掌握线路的振动状态,确定线路抗振能力,保证线路安全,需要明确架空输电导线的风致振动响应．本文针对江苏境内某特高压工程LGJ-630/45型导线,建立其振动控制能量平衡方程,编制了Fortran程序以高效准确地求解该超越方程,计算分析了单导线及四种分裂导线微风振动状态下的振动及耗能特性．结果表明,单导线在风振平衡点处的双振幅最大值在最低频率上,约为导线直径的两倍;四种分裂导线风振平衡点处的幅值在15Hz附近达到最大值;导线单位长度功耗在60Hz附近达到最高,功耗能力在较低频域(10Hz~20Hz)上较弱,在较高频域(30Hz~80Hz)较强;导线分裂数越大,分裂导线的振幅越小,八分裂导线的防振消振效果相对最好;四种分裂导线在在10Hz~20Hz频域振动幅值大而单位功耗水平低,因此10Hz~20Hz频段是分裂导线的危险频段,防振措施应该针对这一频段设置．研究方法与成果为LGJ-630/45导线的抗振设计提供了科学依据．     

基于生活实践的工程流体力学启发性教学初探

工程流体力学教学中需要强调理论与实践的有机结合.本文提出基于生活实践案例以问题链形式进行启发性工程流体力学教学.以总流能量方程及水头损失计算教学为例,设计了"自来水水龙头堵住一部分出口后水流喷射的距离和流量如何变化"这一简单生活实践问题,将重要知识点贯穿其中.教学应用效果表明,启发性、开放性的生活实践问题,能够很好地引导学生综合运用理论知识,解决实际问题,同时能够培养学生的生活观察和独立思考能力.     

基于路径映射的埋入混凝土中PZT声能特性分析

利用ANSYS中路径映射方法将压电陶瓷辐射超声波的声压值分布映射到对应的路径上;通过改变路径和角度,并提取数据,分析在79k Hz频率下埋入混凝土中的压电陶瓷进行超声无损检测时声场声能量特性的变化规律。研究结果表明:随着压电陶瓷辐射的声场中扩散角逐渐增加,散射区域增大,声压下降,声能衰减均呈非线性变化,且半扩散角为60°时,声能衰减速度相对较慢;随着压电陶瓷辐射声波传播的距离增大,最大声压和最小声压分布也在发生非线性变化,当半径大于0.09m时,最大声压对应的位置偏离主声轴;当路径对应的半径小于0.08m时,最小声压值对应角度变化较小;当路径对应的半径大于0.08m时,角度变化幅度比较大,大体上是在45°~61°范围内变化;等长度地增加路径对应的半径时,超声波的声能并不是等量减小而是开始时衰减最快,然后逐渐减小。     

SDOF体系地震输入能及其分配问题研究

目前对地震能量方面的研究工作多集中在地震总输入能和结构总滞回耗能的估算上,忽略了能量反应的时变特征。本文基于能量平衡原理,通过Matlab自编程序对比分析了SDOF体系在弹性无阻尼、弹性有阻尼、弹塑性双线型和弹塑性三线型四种滞回模型下的地震能量时程反应,进而探讨了SDOF体系地震能量时程反应、总输入能及瞬时输入能分配的规律。结果表明:滞回模型选取对弹塑性SDOF体系非动能项影响较大;不同滞回模型下SDOF体系地震输入能的大小关系为:弹塑性体系弹性体系,弹性有阻尼体系弹性无阻尼体系,弹塑性三线型弹塑性双线型。     

基于巴西劈裂法的饱水煤样能量耗散特征研究

为研究饱水煤样拉伸破坏过程中的能量耗散规律,利用RMT-150B岩石力学实验系统对赵固二矿二1煤层煤样在自然和饱水状态下进行巴西圆盘劈裂实验,探讨了自然与饱水状态下煤样的应力、强度及能量变化。结果表明:巴西劈裂实验时,加载过程应力-时间关系与实验控制方式有关。采用载荷控制方式时,峰值前拉应力与时间呈良好线性关系,达到峰值时应力瞬间跌落为零,表现出明显脆性破坏特征;采用变形控制方式时峰值前拉应力与时间呈非线性关系,峰值后出现分次破坏特征;采用两种控制方式在巴西圆盘劈裂实验破坏前没有本质区别;两种状态下不同层位煤样抗拉强度和峰值能率存在差异,自然状态下层位煤样抗拉强度较高(1.80MPa),中层位煤样抗拉强度较低(1.23MPa),上层位煤样抗拉强度介于两者之间(1.52MPa),饱水后上中下层位煤样的抗拉强度和峰值能率均有不同程度降低,抗拉强度平均软化系数分别为0.65,0.61和0.61,平均峰值能率降幅为36.0%,56.1%和40.6%;两种状态下煤样抗拉强度与峰值能率大致呈线性关系,表明抗拉强度越高的煤样,能量耗散越少,煤样抗拉强度越低,能量耗散越多。     

一维周期性梁结构等效性能计算方法讨论

具有轴向周期微结构的复合梁结构,通常在宏观上简化为一维欧拉-伯努利梁。由于缺乏基于严格数学理论、同时考虑降维及均匀化的等效性能计算方法,已有研究或采用基于平截面假定的弯曲能量近似方法,或采用基于三维周期性介质等效性质的方法。本文首先介绍了基于一维周期性梁的渐近均匀化理论求解新方法,并在此基础上与上述两种方法进行比较。结果表明,基于平截面假定的近似方法忽视了这类梁结构内的三维应力状态,过高地估计了梁的等效性质。     

全局性能水准与构件局部损伤状态

传统的最大层间位移作为一个全局性的性能指标,超出给定的性能极限状态阈值就不能映射构件局部损伤状态。本文基于能量平衡原理,将塑性能量耗散和塑性铰的等效能相比得到累积塑性应变,将累积塑性应变这一反映局部损伤状态的损伤指标作为工程需求参数,假定一系列累积塑性应变阈值建立局部构件的易损性曲线族。以传统的最大层间位移作为反映全局性能水准的工程需求参数,建立结构全局性能极限状态下的易损性曲线。对比全局和局部易损性曲线,发现全局性能水准和局部构件损伤状态之间存在良好的相关性,通过易损性曲线的吻合程度可获得给定全局性能水准相对应的累积塑性应变阈值。进而也建立起全局性能指标与局部损伤状态的映射关系。基于累积塑性应变的机构易损性分析是一种更精确的易损性分析方法。     

小型球形脉冲氙灯光谱分析与实验测定

作为分析仪器和医疗仪器光源,脉冲氙灯的光谱特性直接影响着仪器的整体性能。为了研究脉冲氙灯放电回路参数及几何参数对其光谱特性的影响,利用气体放电理论分析了脉冲氙灯发光过程,设计了光谱检测系统,实验测定了脉冲氙灯在不同放电参数下的光谱特性。结果表明：脉冲氙灯光谱由连续谱和线状谱组成,连续谱有离子复合和韧致辐射产生,线状谱由电子能级跃迁产生。相对光谱辐射能量随着放电电压升高呈近似线性增长、并随着储能电容的变大而变大。在放电电压较低时,弧长较短时相对光谱辐射能量较大;在放电电压较大时,弧长越长相对光谱辐射能量越大。对于脉冲氙灯工作参数选取以及应用生产具有重要的意义。     

基于双波前传感器自适应光学技术的太阳光栅光谱仪

为了研究不同太阳大气高度的热力学特性,具有良好成像质量的成像型光栅光谱仪是实现这个目标的重要仪器。然而作为地基式太阳望远镜重要的终端仪器之一,光栅光谱仪的光谱成像性能不可避免的会受到动态波前像差和系统静态像差的影响。动态波前像差常通过在太阳望远镜系统中集成自适应光学系统进行补偿。针对光学系统中的由装调和光学元件加工等引起的静态波前像差,提出了一种基于自适应光学技术校正光栅光谱仪中静态波前像差的方法,并进行了数值模拟仿真和实验验证。实验结果表明,校正后系统的残余波前像差RMS≈0.025λ,此时波前像差对光谱分辨率和能量利用率的影响可忽略,提高了光栅光谱仪的光谱成像质量,证明了所提出的方法的有效性。此外它具有降低光学系统装调精度和光学元件加工精度要求的优点。