不同微波照射参数对花岗岩强度的影响

基于采用微波能量预先弱化岩石的方法可以有效地降低岩石强度这一理论,通过对花岗岩试件进行一定条件下的微波照射及劈裂试验。再利用ANSYS软件建立简化的二相岩石模型,模拟不同功率密度和照射时间下模型内部的温度分布和应力分布。结果表明:一定功率下,随着微波照射时间的增加,花岗岩试件抗拉强度逐渐降低,降低速度先快后慢,存在一个最佳照射时间范围。而采用高功率密度和短时间的微波照射时,模型内部的温度梯度增大,更易产生较高的温度应力,造成岩石损伤。模拟结果与试验结果基本吻合,为微波辅助机械破岩技术提供一定的参考价值。     

花岗岩在微波照射下的损伤研究

基于采用微波能量预先弱化岩石的方法可以有效的降低岩石强度这一理论。本文先通过对花岗岩试件进行一定条件下的微波照射及劈裂试验,再利用ANSYS软件建立简化的二相岩石模型,模拟不同功率密度和照射时间下模型内部的温度分布和应力分布。结果表明：一定功率下,随着微波照射时间的增加,花岗岩试件抗拉强度逐渐降低,降低速度先快后慢,存在一个最佳照射时间范围。而采用高功率密度和短时间的微波照射时,模型内部的温度梯度增大,更易产生较高的温度应力,造成岩石损伤。模拟结果与试结果基本吻合,为微波辅助机械破岩技术提供一定的参考价值。     

微波照射后花岗岩损伤机理试验

在不同微波照射参数下,对干燥花岗岩试件进行了微波照射.通过热成像仪、超声波检测和巴西圆盘劈裂试验,以纵波波速、抗拉强度、相对动弹性模量及损伤变量作为定量指标,衡量微波照射对岩石损伤效应的影响.研究结果表明:微波照射功率的增加,对花岗岩纵波波速、抗拉强度下降幅度的影响明显,远高于微波照射时间变化对其的影响.高功率下,花岗...     

微波照射下花岗岩损伤演化规律及本构模型研究

为进一步分析微波破岩机理,对微波照射下硬岩损伤演化规律及其本构行为进行了研究。首先,对岩石进行弹性微元假设,结合微元强度准则和三参数Weibull分布,推导出微波作用后硬岩损伤演化方程和本构模型以及各参数确定公式,然后,采用不同微波功率照射后的花岗岩超声波检测和单轴压缩试验结果对模型进行验证。结果表明,建立的模型理论曲线与试验曲线具有较高的吻合度,能反映出花岗岩破裂的应力应变过程,且模型各参数的物理意义及对模型的影响规律明确,虽然峰后拟合存在一定偏差,但仍可以基本反映岩石经微波照射后的弱化规律。对经微波照射后的岩石本构方程进行深入研究,可为微波照射岩石的相关计算和数值模拟提供一定的参考,有助于促进微波辅助破岩技术的发展。     

不同冷却方式对微波照射后花岗岩强度影响的试验研究

微波辅助破岩对破岩难度较大的硬岩具有良好的应用前景,其中冷却方式对破岩效果有显著影响。为了分析不同冷却方式对微波照射后花岗岩损伤的影响程度,对微波照射后的花岗岩分别经分自然冷却、洒水冷却和水流冲击冷却三种方式冷却。结合热成像试验和单轴抗压试验,对其温度场变化及强度性能进行研究。结果表明:第一,微波照射后的试件均可产生可见裂纹,扩展范围基本分布在试件中部和顶部;第二,同一微波照射参数下,不同冷却方式对花岗岩强度弱化程度不同,采用水流冲击法冷却时,岩石表面温度降低最快,岩样裂纹扩展最为显著,抗压强度降低程度最大,这些成果对试验研究和工程中微波破岩运用提供参考。     

不同功率微波照射下钢筋混凝土粘结滑移试验分析

近年来,微波辅助机械拆除钢筋混凝土对于城市混凝土结构的拆除具有重要意义。为了探讨微波辅助机械拆除钢筋混凝土的断裂过程,采用钢筋混凝土的拉拔试验评价了不同微波功率下钢筋混凝土的粘结滑移曲线。在不同功率微波辐射下,分析了钢筋混凝土的破坏模式,钢筋与混凝土的粘结强度和粘结刚度。结果表明:①随着微波功率的增加,钢筋与混凝土温度应力差会导致两者之间机械咬合齿抗剪强度的降低;②对4种功率微波照射后钢筋混凝土拉拔试验粘结滑移曲线进行分析,认为整个拟合曲线均可由初始滑移段、滑移段、下降段和残余段4段组成;③随着微波功率提高,对应的粘结强度降低。5 000 W功率微波照射条件下粘结强度降低幅度相比3 000 W时并不显著,故认为采用3 000 W功率微波照射具有更好的能效比。     

微波照射下钢筋混凝土黏结强度损伤演化

为了寻求一种在钢筋混凝土结构中无噪、无尘的钢筋回收方法,将钢筋混凝土试件经不同功率微波照射后,通过钢筋拉拔试验测试微波对钢筋与混凝土界面黏结强度的影响,并绘制黏结应力-钢筋滑移量(τ-s)曲线。结合理论分析,推导出微波作用下钢筋与混凝土黏结界面损伤演化方程,绘制出损伤演化特征曲线。研究结果表明:5 000 W微波照射后,黏结强度仅为0 W微波照射后的1/3。在微波照射下黏结强度显著降低,且黏结强度对1 500～3 500 W的微波变化较敏感。随微波功率提高,拉拔破坏形式由拉拔劈裂逐渐转变为拉拔滑移,高功率微波照射后,混凝土在不发生拉拔劈裂的情况下能直接将钢筋拔出。通过有限元软件对试验过程进行模拟,模拟结果与试验结果相符。     

基于颗粒流模型微波辅助破岩过程数值模拟

微波辅助破岩是一种新型的破岩技术,通过微波加热预先在岩石内部产生微裂纹,然后联合其它破岩手段,可以有效提高破岩效率。以吸波的方铅矿和透波的方解石组成的岩石颗粒为研究对象,采用颗粒流程序建立了细观数值模型,对微波照射下的岩石颗粒细观物理力学应进行了模拟分析,揭示了不同微波照射条件下岩石内部温度分布与演化以及微裂纹的产生与发展的规律。研究结果表明:微波照射下,方铅矿温度明显高于方解石,岩石温度呈不均匀分布,不同矿物之间存在温差;微波照射可以使岩石在时间很短及温度较低的情况下产生微裂纹;微裂纹主要由方铅矿的热膨胀引起,微裂纹以拉伸裂纹为主,极少部分为剪切裂纹。岩石内部微裂纹的分布形态主要取决于方铅矿在岩石中的分布;微波照射时,裂纹首先产生于方铅矿周围,继而向周边的方解石内扩展,相互连通后导致岩石破裂;在消耗能量相同的情况下,微波功率越高,需要微波照射时间越短,岩石内部温差越大,产生的裂纹数量越多,破岩的效率更高。     

微波照射下花岗岩单轴压缩损伤本构模型

为深入研究微波照射花岗岩的损伤演化过程以及探讨微波照射过的花岗岩进行单轴压缩后花岗岩应力-应变关系,首先以微波照射花岗岩的损伤特性为基础,综合考虑花岗岩在微波照射以及荷载作用下受到的损伤,将Weibull分布与损伤力学结合,得到考虑多因素作用的花岗岩损伤演化方程。然后根据Lemaitre应力等效原理及Hook定律,推导出考虑微孔隙闭合的花岗岩损伤本构模型。最后,采用微波循环照射花岗岩试验和单轴压缩试验对模型进行验证。验证结果显示,本研究建立的本构模型与试验结果拟合的曲线能较好吻合,证明了模型的合理性及参数取值的正确性。为岩石微波损伤理论的研究以及微波辅助破岩提供思路。     

微波照射后玄武岩损伤机理试验研究

为探究微波循环照射下玄武岩损伤机理,在不同微波照射参数下,对玄武岩试件进行微波循环照射和连续照射,通过超声波检测、巴西圆盘劈裂试验,以纵波波速、抗拉强度、损伤变量作为定量指标,衡量微波辐射对岩石损伤效应影响程度。结果表明:采用低功率微波照射时,因单次微波输入能过低不足以达到裂纹起裂能,使得循环照射的功效无法显现,此时不宜使用循环照射微波加载模式;采用高功率微波照射时,微波循环照射对岩石的损伤效应随着循环次数的增多而增强,且较之于连续照射,可实现用较少的能耗达到更好的损伤弱化效果;水是引起岩石损伤的重要因素,在循环照射间歇采用冲水冷却方式可增强岩石受损程度;可见高功率微波循环照射方式可提高破岩效果。     

微波照射花岗岩型铀矿石试样力学特性试验研究

为了探究花岗岩型铀矿石在微波照射下的裂隙演化和强度变化规律及破碎特征.利用JYC-3型微波高温焙烧炉,微波功率为1 kW、2 kW和3 kW分别对干燥试样和水饱和试样照射30 min和45 min,再进行自然冷却和水淬冷却;采用RMT-150 B岩石力学试验机对冷却后的试样进行单轴压缩试验,分析其裂隙演化和强度变化规律...     

补白$微波加热煤储层的共轭传热模型

为研究微波和常规加热时煤储层内温度场的演化规律及储层瓦斯解吸量的变化规律,采用理论分析和数值模拟的试验方法,构建了以岩石SEM图像为几何特征,瓦斯和煤基质块体为传热介质的共轭传热模型,对比了常规加热和微波功率为1W 3W 5W 7W时温度场的演化过程.结果表明:微波加热时热量由煤储层内向外传递,传热速率是常规加热的1.5倍,且传热速率与微波功率呈对数增长关系;温度场的分布在微波电场传播方向上具有明显的阶段性和区域分布不均匀性,在距离微波端口处温度值最大,随距离增加温度值快速降低;在端口附近200 um的范围内温度的极差值是中部区域的14倍;瓦斯的吸附量随功率的增大基本呈线性递减关系.     

微波加热煤储层的共轭传热模型

为研究微波和常规加热时煤储层内温度场的演化规律及储层瓦斯解吸量的变化规律,采用理论分析和数值模拟的试验方法,构建以岩石SEM图像为几何特征,瓦斯和煤基质块体为传热介质的共轭传热模型,对比常规加热和微波功率为1W、3W、5W和7W时温度场的演化过程.结果表明:微波加热时热量由煤储层内向外传递,传热速率是常规加热的1.5倍,且传热速率与微波功率呈对数增长关系;温度场的分布在微波电场传播方向上具有明显的阶段性和区域分布不均匀性,在距离微波端口处温度值最大,随距离增加温度值快速降低;在端口附近200μm的范围内温度的极差值是中部区域的14倍;瓦斯的吸附量随功率的增大基本呈线性递减关系.     

不同处理方式对鲢鱼鱼肉蛋白乳化性的影响

以鲢鱼鱼肉为原料,研究了超声波、微波、加热处理对鲢鱼鱼肉蛋白溶解性的影响.结果表明:蛋白的乳化性及乳化稳定性随加热温度的升高、微波和超声功率的增大及时间的延长均呈现先增大后减小的趋势.与室温下的蛋白相比,35℃加热9 min时的蛋白乳化性提高了36.79%,乳化稳定性在7 min、35℃时提高了14.2%;与未经微波处理的蛋白相比,微波功率100 W、40s时,乳化性提高了1.35倍,乳化稳定性在100 W、30 s时提高了15.85%;与未经超声处理的蛋白相比,乳化性在超声功率160 W,超声时间10 min时提高了56.7%,乳化稳定性在200 W、15 min时提高了9.85%.     

钒钛磁铁矿微波助磨实验

针对我国复杂难处理钒钛磁铁矿资源特点,研究了微波加热对钒钛磁铁矿磨矿性能的影响,揭示了钒钛磁铁矿在微波作用下选择性破碎与界面破碎特性.结果表明:微波场中,矿石的温度随着矿石粒度的增大而增加,且微波功率对矿石升温性能的影响最显著;X射线衍射分析与SEM分析表明,微波预处理后矿石内部会产生大量的晶界裂纹,使更多的单体矿物解离出来;在微波功率为4 k W、加热时间100 s后的磨矿产物中,小于0.074 mm粒级的质量分数由原矿的72%提高到95%.     

微波照射下花岗岩强度损伤规律研究

为了探究微波照射下花岗岩强度损伤规律,降低地下工程掘进的开挖难度,选取河北省平山县花岗岩试件,分别开展了微波照射后的单轴抗压强度试验和超声波纵波波速试验.分析了各个试验条件下的应力-应变曲线、峰值应力-峰值应变曲线和超声波纵波波速特征.对比研究了不同照射参数下花岗岩纵波波速规律、峰值应力强度损伤规律和弹性模量强度损伤规...     

微波照射下岩石损伤细观模拟分析

为了研究微波照射下岩石内部的损伤过程,以岩石颗粒为研究对象,岩石颗粒由吸波的黄铁矿和透波的方解石所组成,大小为1 mm×1 mm,采用有限差分法对微波照射下岩石颗粒的屈服分布及演化进行计算分析,计算考虑了微波照射时间和黄铁矿晶体大小的影响。研究结果表明:在微波照射下,岩石颗粒既有拉伸屈服也有剪切屈服,在照射过程中,岩石颗粒的屈服面积不超过总面积的5%,但随着照射时间的增长,可在岩石颗粒内部形成贯通的发散状屈服带,这将大幅的降低岩石颗粒的强度;在相同条件下,黄铁矿晶体的大小决定了岩石颗粒的屈服类型,晶体小以剪切屈服为主,晶体大的以拉伸屈服为主,晶体大的颗粒更易形成贯通的沿晶屈服带。     

微波辅助煤气化的气流床动力学模型

以流量为2.2L·s~(-1)的158.7℃饱和水蒸气为单一气化剂,以微波为气流床辅助热源气化无烟煤、烟煤、褐煤(简称三种煤)制水煤气.100.0g三种煤与自制MnO_2基吸波剂以3.0∶1的质量配比混匀,在680 W微波场中进行稳定温度气化研究;提出了微波穿刺的线性衰减假设,研究680 W微波功率下,100.0g三种煤在30mm直径反应器中完全气化的时间与穿刺深度关系,研究在不同功率水平下,穿刺深度近似与微波功率之间关系,确定在680W微波功率下,无烟煤在30mm直径反应器中气化的反应速率常数k和级数α,确定不同煤的活化能E、活化能与反应器直径及微波功率之间关系及所制三种水煤气中H_2和CO的含量及热值.     

温度对增压二甲醚发动机性能的影响

以一台增压二甲醚发动机为研究对象,研究进气温度和燃料温度对二甲醚发动机性能的影响。试验结果表明,进气温度升高,燃烧滞燃期缩短,放热率曲线往前移,预混合燃烧的峰值降低,预混合燃烧在整个燃烧过程中所占比例减小;进气温度升高会导致发动机油耗率上升,排温升高,NOx排放增加。二甲醚燃料温度的影响比进气温度升高,燃料温度增加会导致发动机功率下降。额定工况点下,当燃料温度由28℃升高到40℃时,发动机的功率由192.1 k W下降到168 k W,下降12.0%。二甲醚温度每升高1℃,二甲醚发动机功率平均下降1.0%。     

1kW注入锁定连续波磁控管微波相干合成实验研究

为满足工业应用大功率微波源的需求,开展了基于两路S波段1 k W注入锁定连续波磁控管的微波功率相干功率合成系统的实验研究。在理论上,分析了两路磁控管输出微波功率比和相位差对合成效率的影响。在实验中,用同步的微波源实现两路注入信号,采用磁控管注入锁定技术,通过虚拟仪器软件实现了自动化合成功率控制。实验成功进行了基于两路1 k W在S波段注入锁定连续波磁控管的相干功率合成。测试结果表明,两路S波段1 k W连续波磁控管的相干功率最高合成效率≥95%,为研究高效率的大功率合成微波源提供了重要的实验基础。