煤岩瓦斯抽放固结数学模型及应用

基于煤岩弹性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了煤岩瓦斯抽放的弹性固结数学模型,给出了模型的有限元离散方程,并开发了相应的数值计算程序.利用建立的模型和程序模拟了辽宁某瓦斯抽放井抽放过程,结果表明由于考虑了煤岩应力和变形对瓦斯渗流的影响,瓦斯压和应力分布更符合实际情况,这为煤层瓦斯抽放模拟提供了一个新的手段.但没有考虑煤岩破坏对瓦斯渗流的影响是模型的一个缺陷.     

考虑损伤的含瓦斯煤有效应力方程

 煤层开采和瓦斯抽放引起的煤体损伤演化不仅使煤体力学性质发生改变,而且还影响煤与瓦斯的相互作用。本文基于损伤力学与多孔介质理论,并考虑煤体吸附瓦斯膨胀变形效应,建立了压缩条件下含瓦斯煤体的有效应力方程,得到了与含瓦斯煤体损伤演化相关的孔隙压有效应力系数和吸附有效应力。利用含瓦斯煤体有效应力方程和线弹性本构模型,计算分析了不同应力条件下含瓦斯煤体的变形与有效应力系数演化特征。结果表明,计算值与试验结果一致性较好,可以有效描述含瓦斯煤体的损伤力学行为。     

均质度对脆岩压缩破坏及裂纹扩展的影响规律

为研究均质度对脆性岩石单轴压缩力学特性、破裂特征及裂纹扩展的影响规律,应用离散元UDEC软件建立了Voronoi块体集数值试件,借助FISH语言及Weibull分布函数实现了块体弹性模量及块体接触面抗拉强度的非均匀分布,开展了不同均质度系数下脆性花岗岩的单轴压缩模拟试验.结果表明:试件的抗压强度、弹性模量均随均质度系数增大而增大,而破坏前变形量则随均质度系数增大而减小,并都趋于稳定;试件宏观破裂形态呈X形共轭斜面剪破坏,细观破坏类型包括晶粒间及晶粒内部的拉、剪破坏;应力峰值前试件以拉破坏裂纹扩展为主,峰值后以剪破坏裂纹扩展为主;均质度系数越小,裂纹扩展及分布越分散,裂纹累计长度也越小,但在轴向应变小于0.2%时,拉破坏裂纹长度与均质度系数变化成反比,说明非均质程度较高的试件在压缩初期已开始出现拉破坏裂纹的扩展;此外,均质度系数为6.0的试件与均质试件的力学特性及裂纹扩展已较为接近,故在采用Weibull分布来描述岩石的非均质性时,均质度系数的取值不应过大.     

煤与瓦斯突出固气耦合方法研究

为了解决煤与瓦斯固气耦合的预测问题.煤与瓦斯突出、瓦斯抽放等从力学的角度看其基础都是一致的,都涉及到耦合作用下气体的流动和煤岩体的变形与破裂问题.耦合作用下瓦斯气体的流动和煤岩体的变形与破裂规律的研究,是研究煤与瓦斯突出机理、煤层瓦斯抽放的理论基础.阐述了煤与瓦斯突出的固气耦合机理,重点介绍了国内外煤与瓦斯突出研究方法.,     

保护层开采穿层拦截钻孔替代底板抽采巷瓦斯治理技术

保护层开采过程中,上覆煤岩体收采动卸压影响,煤体发生膨胀变形,煤层透气性大幅度增加,透气系数增大引起瓦斯流量增大,发生卸压增流效应。这样有利于瓦斯的抽采,通过高效的瓦斯抽采方法,可以达到消除被保护层煤与瓦斯突出危险性的目的。其中,使用底抽巷结合网格式上向穿层钻孔作为一种高效     

岩石非均匀特性的DDA方法模拟

采用非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法,根据Weibull分布函数引入岩石细观非均匀性模型,对巴西圆盘的劈裂实验进行计算机模拟.在非均匀性模型中考虑弹性模量、泊松比和强度参数的非均匀性.非均匀圆盘和均匀圆盘模拟结果的对比表明,非均匀模型的引入使得细观尺度下采用线性本构能够得到岩石的宏观非线性力学响应,并且非均匀性的引入使得岩石表现出更低的宏观强度特性.通过对比只考虑弹性模量、泊松比的非均匀性和同时考虑弹性模量、泊松比和强度的非均匀性的模拟结果,发现考虑强度非均匀性的巴西圆盘宏观强度更低且裂纹的产生更加分散.研究工作有助于对岩石非均匀和非线性特性的理解及其数值模拟分析.     

混凝土块体碰撞过程中的动能损耗

分析了混凝土块体碰撞过程中动能的损耗机理以及在结构倒塌分析中考虑混凝土块体碰撞的基本方法.推导了相关文献中定义的碰撞恢复因数与动能损耗系数间的对应关系.基于根据试验和数值模拟相结合的方法提出的碰撞力学模型,研究了碰撞恢复因数和动能损耗系数的定量确定方法.方法中考虑了质量比、初始碰撞夹角、混凝土抗压强度和块体初始碰撞速度比等因素对混凝土块体碰撞性能的影响,为建立更精确的混凝土块体间的碰撞模型提供了依据.     

结合面静摩擦因数三维分形模型

摩擦磨损导致部分能源的消耗,且主要发生在接触区域,其接触特性依赖于接触表面之间的微观弹塑性变形.本文在三维接触分形理论的基础上,考虑微凸体的完全弹性和完全塑性阶段的变形机制,建立了结合面静摩擦因数的三维分形模型,推导了静摩擦因数f的解析解.通过仿真研究了分形维数D、无量纲分形特征尺度参数G＊以及无量纲法向总载荷P＊等因素对静摩擦因数的影响规律.结果显示,结合面静摩擦因数f先随着分形维数D的增大而增大,然后随着分形维数D的增大而减小;随着无量纲法向总载荷P＊的增大而增大;随着G＊的增加而减小.     

各向异性和非均质性对煤层抽采钻孔瓦斯渗流的影响作用机制

为提高深部煤层瓦斯抽采效率,研究抽采钻孔周围煤体的瓦斯渗流规律十分关键。文中基于煤体的各向异性和非均质性,考虑煤体应力变形场和瓦斯渗流场的交叉耦合作用,分析了煤层抽采中水力割缝钻孔周围瓦斯压力以及渗透率的时空演化规律。结果表明:煤体的各向异性和非均质性影响割缝钻孔周围的瓦斯渗流规律。对于瓦斯压力的变化,平行层理方向瓦斯压力降幅大于垂直层理方向,抽采影响范围分布呈现"椭圆形",煤体各向异性表征明显。对于渗透率的变化,平行层理方向的煤层渗透率高于垂直层理方向,抽采初期渗透率的增加幅度较快,随后逐渐减缓,渗透率变化曲线呈现不规则"锯齿形",煤体非均质性表征明显。将数值模拟结果与杨柳矿4~#钻场瓦斯抽采的实际监测情况相互对比,现场实测的瓦斯抽采情况与模拟得到情况基本吻合,从而验证了数值模拟的合理性及工程适用性。     

非等温情况下煤层瓦斯流动规律的研究

论文较详细地论述了煤层瓦斯吸附解吸机理和在不同孔隙裂隙下,煤层瓦斯储运形态。通过实验得出了温度变化情况下煤层瓦斯吸附解吸规律。根据渗流力学、岩石力学、传热学等,建立起煤层温度场、瓦斯渗流场及煤岩变形场三场耦合的数学模型,并给出其数值解法。从而建立起较为完善的煤和瓦斯固流耦合理论,使瓦斯流动理论的研究更接进实际。分析了煤矿开采过程中煤层温度变化原因,并根据所建立的数学模型及其数值解法,对考虑温度情况下,煤体应力状态进行数值模拟,并与等温情况下的计算结果进行了比较,为利用温度梯度变化预测煤和瓦斯突出…     

机械能守恒的条件及其协变性

从一道力学试题出发,讨论了机械能守恒的条件,并深入研究了守恒规律的协变性要求.     

新型机械弹性车轮的力学传递特性分析

为了提高轮胎的防刺破、防爆胎及其安全性能,提出一种用于某型越野车的新型机械弹性车轮,其主要创新点在于车轮的无充气弹性结构.深入分析了车轮的系统构成及工作原理,通过对车轮驱动与制动2种工况下进行的装车试验,得出车轮结构中各部件的变形关系与其工作原理基本一致.在驱动与制动2种工况下,分别对新型机械弹性车轮内轮和外轮进行了力学分析,得出车轮内部结构的力学传递关系.最后通过ADAMS软件分别对车轮在驱动与制动2种工况下进行力学传递特性动态仿真,并对仿真结果进行了分析,验证了该新型车轮能够有效地进行力的传递,保证了汽车的正常行驶.     

一种基于反射镜的2×2机械式光开关

研制出一种基于反射镜的 2× 2机械式光开关 ,介绍了该器件的结构、原理及影响重复性的因素 ,该器件采用两个双光纤准直器对光路进行耦合 ,利用继电器带动反射镜工作 ,能够灵活地改变光路 .该器件主要用于光交叉连接和光路信号上下载中 ,实验和测量结果表明具有插损低、可靠性好的特点 ,应用前景极其广泛 .     

机械设计课程的CAI

计算机辅助教学(CAI)是将计算机引入教学过程而产生的教学方式,它能辅助教师的教学工作.本文论述了CAI在机械设计课程教学中所起的重要作用.     

Coupled quantized mechanical oscillators

The harmonic oscillator is one of the simplest physical systems but also one of the most fundamental. It is ubiquitous in nature, often serving as an approximation for a more complicated system or as a building block in larger models. Realizations of harmonic oscillators in the quantum regime include electromagnetic fields in a cavity and the mechanical modes of a trapped atom or macroscopic solid. Quantized interaction between two motional modes of an individual trapped ion has been achieved by coupling through optical fields, and entangled motion of two ions in separate locations has been accomplished indirectly through their internal states. However, direct controllable coupling between quantized mechanical oscillators held in separate locations has not been realized previously. Here we implement such coupling through the mutual Coulomb interaction of two ions held in trapping potentials separated by 40?μm (similar work is reported in a related paper). By tuning the confining wells into resonance, energy is exchanged between the ions at the quantum level, establishing that direct coherent motional coupling is possible for separately trapped ions. The system demonstrates a building block for quantum information processing and quantum simulation. More broadly, this work is a natural precursor to experiments in hybrid quantum systems, such as coupling a trapped ion to a quantized macroscopic mechanical or electrical oscillator.     

利用机械阻抗求取机械系统传递函数的方法

文章提出了一种利用机械阻抗求取机械系统传递函数的简便方法 ,它类似于电系统中的复阻抗方法。这种方法将机械系统 3种基本元件固化为类似弹簧的复域元件 ,使求取系统传递函数免去列写微分方程的环节。与电系统稍有不同的是 ,这种方法需将机械系统结构图作适当的改形。改形也很简单 ,只要将串联形式的质量元件改为并联即可。     

Interactive graphics mechanical optimum design

Virtually all conventional optimizations are Performed in a batch computer environment. No graphic information during the optimization process is provided. The research tactics and implementation procedure of interactive graphics in mechanical optimum design are presented. An interactive Graphics Mechanical Optimum Design Program(IGMODP) for microcomputers is developed. The example of wheeled loader's working device optimum design using IGMODP is carried out.     

量子力不宾路径积分形式

以直捷的方式，阐述了量子学路径各分的基本思路，讨论这一理论与其它量子力学形式的关系，工由此理论导出在外力ｆ（ｔ）驱动下，一维谐振子的传播子。