应力波作用下岩石类孔隙介质变形破坏与能量耗散机制的数值模拟研究

通过CT扫描、X射线衍射和物理实验等方法获取了天然砂岩的孔隙结构参数、矿物组成和物理力学性质，研制了具有与天然砂岩相同的孔隙结构特征和基体性质、但孔隙率不同的岩石类孔隙介质的物理模型．利用孔隙介质物理模型的CT扫描图像和MIMICS构建了具有不同孔隙率的孔隙结构三维有限元模型．通过设定应力波动理论假设的条件模拟了孔隙介质SHPB冲击破坏过程，分析了波动应力作用下岩石类孔隙介质的动力学响应、应力传递模式和变形破坏机制．研究表明：利用孔隙介质三维有限元模型可以直观定量地分析应力波传播过程中岩石类介质内部孔隙和基体的应力、应变状态及变形破坏机制．一定压强和波速的应力波传播过程中，孔隙率低于15％的岩石介质内部的孔隙未发生明显变形，变形主要体现为孔隙周边基体的微塑性（剪切变形）和开裂（横向拉应变），以及孔隙周边开裂区域的相互连通．剪应力使基体单元产生微塑性，拉应力使基体单元开裂．孔隙周边基体单元的破坏及相互贯通主要是由于基体单元的横向拉应力或拉应变超过材料的极限值．模拟得到的孔隙介质的应力波传播规律、变形与破坏模式以及能量耗散性质与物理模型的实验结果相吻合．本文研究为解析岩石类孔隙介质的复杂多变动力学响应的内在机制、应力传递模式、变形破坏与致灾机理提供了参考．     

不同应力路径下花岗岩变形参数劣化试验研究

利用MTS815试验机进行了不同应力路径下花岗岩峰前卸荷试验,研究了全应力-应变曲线、变形破坏特征和变形参数的劣化规律。数据分析表明:相比加载试验,卸荷岩样破坏突然且剧烈,脆性特征显著;卸荷过程中,轴向应变增量较小,侧向应变增量较大,两者相差5~10倍,轴压围压同时卸载时岩样破坏前轴向应变出现负增长;岩样破坏所需的卸荷量受到卸荷路径的影响,卸围压同时增加轴压时仅需要38%的卸荷量,但脆性特征最明显的是同时卸载轴压和围压。试验结果对不同方式下的岩体开挖具有一定参考意义。     

急倾斜煤层巷道围岩变形破坏机理及支护研究

急倾斜煤层巷道大多采用单一的支护体系,变形破坏极为严重.为了找出适合急倾斜煤层巷道的支护体系,对急倾斜巷道围岩变形破坏特征进行了深入的分析.以赵家坝煤矿3964运输平巷作为研究对象,借助岩石点荷载试验、围岩松动圈测试和数值模拟软件,对该巷道围岩力学性质、围岩松动范围、应力分布、变形情况分别进行研究,得出急倾斜煤层巷道围岩变形破坏机理,提出了锚网索钢带+注浆的支护体系.工程实践表明,该支护体系大大增强了急倾斜煤层巷道的稳定性,为急倾斜煤层巷道支护提供了科学依据以及实践经验.     

矿岩在动静加载条件下声发射特性的实验研究

通过霍普金森(SHPB)试验系统及RMT-150C型试验机分别对矿山围岩及矿石试样进行冲击加载、单轴抗压试验、巴西劈裂试验,对不同加载方式岩石破裂的声发射特性进行分析。结果表明:冲击荷载下,由于加载时间短、冲击能大,加载初期就出现了大值能量的波击,而在单轴抗压试验及巴西劈裂试验中,试样临近失稳前才会出现声发射能量和计数的激增;在峰值频率分布方面,围岩及矿石试样在不同加载方式下均为0~200 KHz信号占据主导,并且在单轴抗压试验及巴西劈裂试验中,不同岩石声发射信号的主导频段一致,分别为0~100 KHz和100~200 KHz,而在冲击荷载下,矿石声发射信号的主导频段为0~100 KHz,围岩声发射信号的主导频段则为100~200KHz。     

动静载荷下岩石声发射特性的对比研究

为了对比分析静载和动载下岩石声发射特性的区别,在MTS静载实验设备和SHPB冲击实验系统上对四种岩石(硬度大的花岗岩、硬度小的花岗岩、石灰岩、砂岩)进行了声发射加载实验。实验结果表明:岩石在冲击荷载下的声发射持续时间短,且在早期都存在一个波击,其信号能量、强度、绝对能量明显高于其他波击,而静载荷下的具有大值能量、信号强度、绝对能量的波击绝大部分出现在后期岩石的宏观破坏阶段;静荷载下波击的幅值主要分布在40~60d B,冲击荷载下波击的幅值则分布较分散,且大于70 d B的波击所占比例相对于静载荷下的要高。冲击载荷下岩石声发射峰值频率都低于500 k Hz,主要分布在0~100 k Hz、150~200 k Hz、400~450 k Hz之间,而静载荷下岩石声发射信号的峰值频率分布在0~550 k Hz,也有部分波击峰频大于600 k Hz,其中主要分布在以下4个阶段:0~150 k Hz、150~280 k Hz、280~400 k Hz、400~550 k Hz。     

考虑孔隙压密的岩石非线性变形行为计算分析

含孔隙裂隙岩石的非线性变形对分析岩体工程中的力学响应和安全评价具有重要意义.需要考虑岩石的孔隙性建立能够反映岩石变形非线性特性的本构模型.本文首先分析了岩石非线性变形的力学机理,将岩石的全应力应变曲线分成两段.然后对两段分别建立本构关系:在压密闭合阶段,提出压密因子的概念,以表征孔隙率变化对岩石变形特性的影响;除压密闭合阶段外的另一阶段,基于损伤理论,采用岩石细观单元本构模型来描述,以最大拉应变准则和摩尔-库仑准则作为损伤判断准则.借助有限元分析软件COMSOL Multiphysics,通过MATLAB编程实现对该模型的数值求解.为验证模型的正确性,将数值模拟得到的结果与试验数据进行对比.最后,对6种孔隙率不同但岩石基质相同的岩石进行了单轴压缩破坏过程数值模拟.研究结果表明:运用提出的压密因子所建立的本构模型可以很好地模拟岩石的压密闭合阶段的非线性,对同种岩石孔隙率越大单轴抗压强度越小,随孔隙被压密弹性模量越来越大.     

基于SHPB试验的高速铁路CRTSⅡ型CA砂浆动态性能

采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验研究了高速铁路CRTS II型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的动态力学性能,并建立了CRTS II型CA砂浆的动态本构关系模型.结果表明:随着应变率的增大,CRTS II型CA砂浆峰值强度逐渐增加,但增加速率随应变率的增大而减小,当应变率从44.17增加至54.79 s-1和从54.79增加至108.47 s-1时,峰值强度分别增加了初始峰值强度的52.28%和7.5%,弹性模量随应变率的变化规律性较差;应变率越大,破坏时的贯通裂纹越多,碎裂程度越大;CRTS II型CA砂浆的比能量吸收随着应变率的增大而增大.所建立的动态本构模型拟合曲线与试验曲线具有较好的一致性.     

煤层冲击倾向性试验及数值模拟

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件.对松树镇煤矿主采煤层进行冲击倾向性试验,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标进行分析,得出煤层无冲击倾向性.但对开采煤层数值模拟,得出深部煤层顶部最大主应力值、顶板下沉较大,需要实施一定的防治措施.这为该矿防治冲击地压提供了科学依据.     

混凝土材料非线性多轴动态强度准则

将广义非线性强度理论的4个材料参数转化为混凝土材料的基本强度参数,通过混凝土材料的基本强度特性,分析了4个材料参数的变化规律与取值范围.基于S准则建立了混凝土材料4个基本强度参数的率效应表达式,建立了混凝土材料的非线性多轴动态强度准则,分析了动态强度参数的率效应规律,结果表明,混凝土材料的强度特性随着应变率的提高,逐渐向金属材料的强度特性过渡,在应变率从-3~3,应变率对混凝土动态强度的影响较大,并且动强度不是随着应变率的提高无限增大的,而是存在动强度峰值.通过与3组双轴压-压和2组双轴拉-压动态加载时混凝土材料试验结果的比较,表明非线性多轴动态强度准则可较好地描述混凝土材料双轴动强度规律.在同一应变率下,可较好地描述强度的非线性特性;不同应变率下,动强度面互不相交,即应变率效应与多轴应力状态对强度规律不存在耦合影响.     

各向异性开孔弹性泡沫的压缩大变形分析与模拟

通过将规则Kelvin模型沿某一方向伸长,而保持与其垂直方向的原有尺寸不变,得到了结构各向异性的胞体模型;然后,利用其在整个空间具有的周期性和对称性得到了简化后的周期性结构单元,并类似于已有文献中的做法,采用半支柱求解单元和弹性挠曲理论来分析其力学行为,获得了沿胞体伸长以及垂直于胞体伸长两个不同方向上的应力、应变的理论表达式和相应的压缩应力-应变曲线;并且,利用有限元模拟方法对上述理论预测结果进行了验证.结果表明:在应变不太大时,理论预测与有限元数值模拟结果非常接近,证明了理论分析的有效性;各向异性比对泡沫材料的力学性能影响显著,随着各向异性比的增加,在相同应变下,压缩应力在胞体伸长方向得到提高,而在垂直于胞体伸长方向则表现为下降.     

露天矿边坡稳定性的仿真模拟研究

结合现场工程实例,应用RFPA-SRM模拟了该矿顶帮高陡边坡失稳的动态过程.基于强度折减理论,确定了滑坡模式,以及影响边坡的稳定性的因素.通过对仿真模拟结果的分析得出如下结论:边坡开挖后的稳定性破坏是一个循序渐进的过程,同时存在拉张和剪切两种破坏方式,其根本原因在于边坡岩体所处的应力状态.     

基于弹性力学的超构材料

近年来以微结构为基本构造单元的人工超构材料,由于具有自然材料所不具备的可设计的奇异物性,在材料学、声学、光学、电磁学以及信息能源等领域具有巨大的发展潜力.超构材料的研究脱胎于电磁超构材料,但是近年来在声学、热学、静电、静磁学以及弹性力学领域取得了飞跃的发展,大大拓展了超构材料的研究领域.借助Milton图重点阐述了基于弹性力学的新型超构材料的超常特性及其主要类别：例如具有负的质量密度和负弹性模量的声学超构材料,具有负泊松比的拉胀超构材料,具有剪切模量G=0的反胀超构材料,以及高强度的超轻材料等新奇的人工超构材料.不仅如此,还结合变换力学着重描述了声波和弹性波在这类弹性力学超构材料中的传播特性,以及详细阐述了负弹性参数超构材料界面的声表面波的特征及其物理效应.最后结合弹性力学超构材料在我国的研究现状,对利用弹性力学超构材料和声波超构材料操纵弹性波和声波的传播以及开发设计新型弹性力学超构材料等问题作了总结与展望,希望推进此类材料在诸多研究领域的应用.     

Activators of serum lipoprotein lipase in alloxan diabetic rats

Summary The amount of free fatty acid (FFA) liberated with intralipid in post-heparin guinea-pig serum, when serum from alloxan diabetic rat is incubated, is higher than that liberated when serum from healthy rats is used. The above effect is probably due to larger quantities of lipoprotein lipase present in the diabetic serum.     

Ni2MnGa铁磁形状记忆材料

铁磁形状记忆合金 (FSMA)是在一定温度范围马氏体相稳定同时又具铁磁性的一类特殊的形状记忆合金。Ni2MnGa铁磁形状记忆合金近年来成为呈现磁场驱动大应变的新型驱动材料 ,这些应变来自磁场诱发马氏体孪晶的重排 ,而不是磁场对奥氏体至马氏体相变的作用。孪晶变体的重排在宏观上呈现为正或切应变 ,一非化学计量比Ni2 MnGa单晶于室温加 0 .4T磁场能产生6 %的应变 ,Ni Mn Ga单晶在高至 15 0Hz的交变磁场仍可得到 2 .5 %的应变。本文阐述了与这种磁控形状记忆效应相关的孪晶界迁动的磁学和晶体学理论。马氏体相的大磁晶各向异性能使磁化沿c轴方向有利 ,穿过孪晶界c轴刚好转动 90度 ,同时 ,这个孪晶界也构成了约 90度的畴界。在各向异性的情况下 ,孪晶界的迁动仅有相邻孪晶变体的Zeeman能差驱动 ,μ0 ΔMis·Hi。磁场和外应力对应变的影响通过对一简单的自由能表达式取极小值来表示 ,自由能表达式包括Zeeman能、磁晶各向异性能和外应力以及在某些情况下需考虑的内部弹性能 ,模型的所有参数可通过应力 应变曲线和磁化曲线测量得到。铁磁形状记忆合金的磁场诱发应变可类比传统热弹性形状记忆效应 ,与更为人们所熟知的磁致伸缩现象不同。     

软弱围岩下小净距隧道中岩柱加固方法分析

建立基于Drunker-Prager本构模型小净距隧道弹塑性三维模型，进行室内比尺模型试验的数值模拟。比较数值模拟和室内试验之间的结果，验证数值模型试验的有效性。通过对围岩的位移、塑性区、整体塑性能释放、最大塑性应变分析，比较上、中、下岩盘等不同加固工况的优劣，为实际施工加固方案择提供技术参考。     

Acyl-kallikrein; a delivery system for the kinin-liberating enzyme

Summary Glandular kallikrein can be temporarily acylated at the active centre by 4-amidinophenyl benzoates. The time course of reactivation depends on the nature of the acyl group introduced. Benzoyl kallikrein was used as a delivery system for kallikrein in vivo. In rabbits, bolus injection of the acylated enzyme caused a long-lasting drop in blood pressure due to sustained kinin liberation.     

Acyl-kallikrein; a delivery system for the kinin-liberating enzyme

Glandular kallikrein can be temporarily acylated at the active centre by 4-amidinophenyl benzoates. The time course of reactivation depends on the nature of the acyl group introduced. Benzoyl kallikrein was used as a delivery system for kallikrein in vivo. In rabbits, bolus injection of the acylated enzyme caused a long-lasting drop in blood pressure due to sustained kinin liberation.     

基于数字图像相关方法的剪切带宽度的影响因素分析

将粒子群优化算法引入到数字图像相关方法之中,利用两种相关系数公式,研究了样本子区的尺寸、相邻样本子区中心点在垂直于剪切带方向上的距离、最大迭代次数、剪切带宽度理论值和剪切带的剪切应变对剪切带宽度计算结果的影响.研究发现,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的测量结果越来越远离剪切带宽度的理论值；当剪切带的剪切应变较大时,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的计算结果变化较大；计算得到的剪切带的宽度通常都小于剪切带宽度的理论值,除非剪切带宽度的理论值或样本子区的尺寸取值较小时.     

露天矿土-岩复合边坡形态优化及失稳机理研究

针对露天矿土-岩复合边坡构成及失稳破坏模式的复杂多样性，以依兰露天矿为研究背景，应用极限平衡分析法和强度折减法分别对采场、排土场及二者构成的土-岩复合边坡稳定性进行了分析，优化边坡最终形态，研究其滑坡模式与机制。结果表明：当采场边坡角41°，与排土场相距80m时，复合边坡达最优形态，边坡破坏模式为在自重力作用下，坡面向外蠕变引发的圆弧滑动；极限平衡法简单、可靠，其与强度折减法相结合可弥补各自的不足，结果可靠，便于复合边坡的优化设计。     

水泵水轮机主轴密封及烧损故障处理

大容量、高转速水泵水轮机主轴密封相对常规水轮机主轴密封更容易发生故障。分析3种典型水泵水轮机主轴密封即平衡式流体静压径向双端面机械密封、非平衡水压自调整轴向式分瓣机械型平面密封、弹簧复位式浮动型双端面机械密封的结构、工作原理和故障发生原因，提出了这3种水泵水轮机主轴密封的故障处理方法。