基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.     

连续采煤机截齿截割能力的分析

为了确定连续采煤机截齿截割能力和其对煤岩的适应性，由截割电动机的功率求得连续采煤机截齿的平均截割力，对镐形齿进行截割实验，然后比较截割力的实验测定值与理论值，给出了适于截齿截割煤岩的截割阻抗，并计算分析了滚筒直径、滚筒的转速、截割功率和同时工作齿数对单个截齿截割力的影响。     

掘进机截割硬岩时镐齿磨损特性试验研究

为了研究掘进机镐齿在截割时的磨损特性,开展独头掘进与诱导开挖下的掘进试验,对比分析不同工程条件下截齿的磨损失效情况。结果表明,在掘进机硬岩掘进过程中,由于截割头的形状导致截齿的受力状况不一样,截齿的磨损程度也不相同,处在圆角区的截齿磨损情况最严重,圆锥区的截齿受损最轻微;在诱导开挖条件下,截齿的质量磨损减小,截齿的使用寿命得到提高。     

巷道顶板静态破碎技术合理参数的确定及实践

煤矿工作面巷道顶板悬顶距过长严重威胁着生产安全,采用静态破碎技术处理特殊矿井中的巷道悬顶问题具有一定的优越性。理论分析发现,为达到良好实践效果,应增大钻孔孔径、减小孔距,合理孔距为2a(a为裂纹长度)。经实验得到SCA(静态破碎剂)膨胀压力与孔径及水灰比的关系,结果显示:孔径为40 mm时SCA可产生约85MPa的膨胀压力,完全满足工程应用;最佳水灰比为0.3。运用ANSYS数值模拟SCA破碎煤岩体,验证孔径为40 mm、孔距为800 mm参数下的破碎效果,结果显示效果理想。在现场试验中应用上述参数,显著缩短悬顶距离,为安全生产提供保障。     

355nm脉冲激光清洗溶胶-凝胶膜面颗粒污染

在强激光系统中,光学元件表面的颗粒污染极大地限制了元件的使用寿命.本文在355 nm纳秒脉冲激光入射下,采用激光等离子体冲击波光栅式扫描技术,清洗了溶胶-凝胶Si O2薄膜表面的石英颗粒污染.当瞄准距d取为0.5~1.5 mm时,膜面的清洗效率η达到90%以上.当d0.5 mm时,膜面易产生等离子体灼伤.当d接近3 mm时,清洗效果基本丧失.采用紫外-可见分光光度计、静滴接触角测量仪与原子力显微镜对样品进行测试.结果表明,冲击波清洗之后,元件透射峰能恢复到污染前的状态.由于冲击波对颗粒的碎裂作用,清洗后膜面均方根粗糙度由1.755 nm增大为2.681 nm,膜面与水的接触角由48°减为6°,其抗污染能力明显变差.     

种子电子注入对合声波加速辐射带电子的影响

运用混杂有限差分法,通过数值求解Fokker-Planck方程,模拟了200keV的种子电子注入对合声波加速辐射带电子的影响.结果发现,没有种子电子注入时,在大投掷角区域（αe〉60）,辐射带电子能被合声波共振加速,使能量在1.0~2.0MeV之间的电子的相空间密度在一到两天内发生2~3个数量级的增长;有种子电子注入时,注入的种子电子能被合声波共振加速,从而促进辐射带电子相空间密度的增长,且增长的效果随投掷角的升高逐渐增强,随电子能量的升高逐渐降低,随时间的推移逐渐向更高能量方向扩展,扩展的时间尺度在1.0~2.0MeV能量范围内约为一到二天;当200keV的种子电子注入到初始的十倍且保持大约两日后,1.0和2.0MeV电子的相空间密度的最大值分别增长到同一时刻没有种子电子注入时的6倍和3倍.该结果说明种子电子注入对合声波加速辐射带电子具有重要的影响.     

柔性隔离层下多漏斗矿岩流动特性及影响因素正交模拟试验

研究散粒体的流动性能及其影响因素对于降低损失和贫化具有重要的意义.借鉴前人研究成果,选择了隔离层厚度、隔离层界面摩擦系数、颗粒摩擦系数、颗粒半径、墙体摩擦系数5项主要影响因素,采用正交实验法。建立了五因素三水平正交放矿数值模型;通过对多漏斗放矿条件下矿岩流动规律的模拟,探讨了柔性隔离层作用下多漏斗放矿流动特性;结合多漏斗放矿试验特点,选取放出量与放出体交线高度比与隔离层起伏角为评价指标.利用矩阵分析法,获取指标体系的权矩阵,阐明了影响因素作用规律.研究结果表明:多漏斗放矿条件下,因各放矿口间的相互影响而产生交错、缺失等不同程度的变异,放出体并不呈规则椭球体形状;隔离层界面在放矿初期呈近似水平下移,后期弯曲起伏较大,呈圆弧形下移,直至放矿终了以波浪形悬浮于底部结构;隔离层运动形态对放矿效果的影响起着至关重要的作用;5项主要因素影响的主次顺序是墙体摩擦系数、颗粒摩擦系数、颗粒半径、界面摩擦系数、隔离层厚度;当墙体摩擦系数为0.2、颗粒摩擦系数为0.8、颗粒半径为0.008m、界面摩擦系数为0.8、厚度为0.005 m时,放矿效果最佳.     

日冕物质抛射的地磁扰动强度及渡越时间的预测方法

选取了1997.1~2002.9期间的80个CME-ICME事件, 结合太阳光球磁场的观测和CME爆发源的位置, 建立了一种用于研究CME传播及其地磁响应的坐标系—— 电流片磁坐标系CMC(current sheet magnetic coordinate). 在此基础上研究了CME爆发位置以及爆发时刻的日球电流片位形对CME引起的地磁扰动强度(以Dst指数为例)和CME渡越时间的影响, 初步结论是: (ⅰ) CME的地磁响应存在着关于电流片的同异侧效应, 即当地球和CME的爆发源处于电流片的同侧时, CME更易于传播到地球, 更易于引起较强的地磁暴, 相对而言, 异侧的CME事件较少到达地球, 它所引起的地磁暴也较弱. (ⅱ) 日球电流片到地球的角距离影响相应地磁扰动的强度, 电流片越靠近地球位置, 相应的地磁扰动越强烈. (ⅲ) CME爆发位置与附近电流片位形对CME到达近地空间的渡越时间也有影响. 根据这些结论, 提出了一种在CMC坐标系下基于CME的投影速度来预报地磁暴强度及CME渡越时间的经验模式, 并利用该方法对80个事件进行了预报试验. 结果表明, 对于Dst_min≤−50 nT的中等磁暴和强磁暴事件来说, 59%的事件其磁暴强度相对误差≤30%, 而全部事件的渡越时间平均绝对值误差都在10 h以下.