冲击破煤过程中能量耗散的理论分析

介绍了能量在冲击式破煤过程中的产生、传递和耗散过程以及能量最终的分布范围;运用应力波的方法分析了应力波在煤体中传播过程,并得出能量在衰减过程中衰减率的计算方法;还分析了剥落厚度的计算方法,并得出正弦应力波在煤体中传播时的冲劈厚度和最大煤块尺寸的关系;根据冲击规律和能量的传递特征对能量的传递过程进行了分析,并求出冲击消耗能量和最小散逸能之间的关系,指出了要使煤块破碎必须满足冲击消耗能量要大于最小散逸能。     

循环荷载作用下砂土的一种普遍弹塑性模型

本文根据砂土在动荷作用下的反应特性建立了一个动荷作用下砂土的弹塑性模型。该模式通过引入相对应力比的概念,使得应力路径上的每一个点都处于加载状态。模型不直接定义屈服面和塑性势函数,而是由破坏面、流动方向、初始加载面、加载方向和塑性模量等部分组成,具有参数少且易确定等特点。最后给出了该模型参数的确定方法,并通过和试验数据的比较证明了该模型的合理性。     

循环荷载下黄土孔隙水压力与能量耗散演化

采用动力三轴仪器测试了压实黄土的动力强度和累积塑性应变发展规律,并分析了不同应力状态下(循环应力比和固结应力比)孔隙水压力与累积能量耗散关系的演化特征。深入了解频率、土体含水率以及压实度对其动力性能的影响机理,旨在揭示不同应力加载条件下,压实黄土能量耗散的差异,特别关注高含水率状态下黄土试样的能量耗散率,以提供对路基性能劣化的有效预测和控制方法。结果表明：频率和土体含水率的增大均引起动力性能劣化,提高压实度对动力性能的优化效果显著。黏滞累积能量耗散以及塑性能量耗散均会影响黄土孔隙水压黄土的增长型式,其中循环应力比(CSR)较小时,黏滞累积能量耗散的影响更显著,而CSR达到0.28时,总累积塑性能量耗散更为凸显;固结应力比(K_c)下则表现孔隙水压力始终依赖总累积塑性能量耗散的变化;通过参数引入和归一化分析,构建了不同CSR和K_c影响下的压实黄土孔隙水压力增长的能量预测模型。不同固结应力比引起压实黄土的能量耗散差异显著,且高含水率状态的黄土试样表现出更大的能量耗散率。因此,有必要对压实黄土的含水率进行控制,避免行车动载作用下超静孔隙水压力过大导致...     

关于边界层湍流能量耗散率的研究

应用PIV系统对湍流边界层内的耗散率标度律进行了实验研究,结果显示,对不同尺度上和3个不同法向位置湍滴耗散率标度律的湍流耗散主要发生在小尺度上,即湍流耗散率标度律在小尺度上具有普适性.并且随着尺度的不同,近壁面小尺度上的湍流耗散比较明显,远壁面上的湍流耗散率较小.     

干湿循环作用下露天矿边坡岩石损伤能量演化分析

水位升降对露天矿坑边坡岩石强度产生明显的弱化,因此,干湿循环对岩质边坡稳定性分析具有重要影响。通过不同干湿循环次数下的岩石单轴压缩试验,基于不可逆热力学损伤理论,分析外力总功、弹性能以及能量耗散之间的内在关系。实验表明:外部载荷对岩石所做总功,一部分转化为岩石弹性变形能,还有一部分以能量耗散的形式导致岩石发生不可逆的损伤。通过岩石室内试验,研究花岗岩力学性质变化规律,建立基于能量耗散原理的不同循环次数下花岗岩损伤演化方程。室内试验分析和理论研究表明,基于能量耗散原理建立的不同干湿循环效应下岩石损伤演化方程,可以较好地描述岩石的损伤演化。     

低频循环荷载对桩基础承载力的影响

深水环境下的桩基础长期承受潮位的涨跌产生的低频循环荷载,从而增大了桩基础的工后沉降。室内模型试验结果表明,在低频循环荷载作用下,地基土逐渐被压密,从而产生硬化,但硬化的程度无法通过试验进行定量评价。利用ABAQUS有限元软件开展数值模拟,定量评价地基土硬化对桩基础承载性能的影响。     

循环载荷下应变率对有机玻璃耗散能演化规律的影响

为研究有机玻璃(polymethyl methacrylate,PMMA)耗散能随预应变增加的演化规律及其与应变率的关系,进行了不同应变率下的循环加卸载压缩试验,分析了相应的应力应变曲线;讨论了不同应变率下每次循环耗散能密度的变化规律,提出了一个幂指数模型,并在这些耗散能密度的基础上拟合该模型的参数,研究拟合参数的变化趋势及其影响因素。结果表明,预应变与黏性呈负相关,应变率与应变软化呈正相关。拟合曲线与试验数据吻合良好,该模型可以有效预测有机玻璃耗散能的变化趋势。     

块系岩体摆型波能量转化和耗散规律

摆型波现象发生在块系岩体之中,其特性迥异于连续介质中的弹性波.摆型波携带大的能量,易引发冲击地压等各种工程地质灾害.基于一维块系岩体中摆型波传播动力模型,利用中心差分法,求解块体系统在不同刚度、黏度及块体尺度情况下摆型波的能量值,分析上述因素变化对能量转化和耗散的影响.研究表明:随着刚度系数的增大,每个块体弹性势能的最...     

土类对轴向循环荷载下桩性状的影响

根据粘土中和砂土中模型桩的试验资料,分析了不同土类中桩在单、双向循环荷载下其累积位移和动位移幅值随振动次数的变化规律。文中建议用循环荷载下桩的累积位移发展的条件来确定桩承载力的方法,得到了粘土中和砂土中模型桩的归一化承载力曲线。最后,讨论了土类对轴向循环荷载下桩承载力的影响．     

基于SHPB的复合岩样动态压缩破坏能量耗散分析

应用直径50mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同应变率下对不同倾角(0°、30°、60°、90°)的复合岩样(50mm×50ram的圆柱试样)进行动态压缩试验.通过超动态应变仪监测入射杆、透射杆的应变信号,分析应变率、岩层倾角对复合岩样动态破坏过程中能量耗散的影响.研究结果表明:复合岩样的入射能、吸收能均...     

循环载荷作用下突出煤力学性质演化分析

以具有突出倾向煤制备的型煤试件为研究对象,对其在循环载荷作用下的力学性质及不同载荷水平时的滞回曲线演化规律进行了分析。结果表明：型煤试件在循环载荷作用下的加、卸载曲线将形成滞回环,且从第2个循环后,开始出现次级滞回环;随着循环次数的增加,滞回曲线围成面积逐渐减小;循环载荷水平的选取与煤样的变形响应程度密切相关;滞回曲线的加卸载段分别可以用二次曲线进行表征,随着加卸载次数的增加,各拟合参数变化规律性明显,但与载荷水平变化规律性不强;加卸载阶段各对应拟合参数的符号均相反。     

煤岩体破坏过程中电磁辐射与能量耗散耦合分析

为了完善电磁辐射方法预测预报煤岩体动力灾害理论,利用物理实验、理论分析的方法研究受载煤岩体变形破裂过程中产生电磁辐射信号特征及其与煤岩体能量耗散的耦合关系.结果表明:电磁辐射是煤岩体塑性变形引起的,受载煤岩体电磁辐射脉冲数与塑性能变化率成正比,比例系数为5.962,电磁辐射总脉冲数与煤岩体的塑性能成正比,电磁辐射不仅仅与损伤速率有关,而且还与受载煤样的弹性模量成正比,这与受载煤岩体电磁辐射试验现象相符合.     

不同分级循环加卸载模式下六边形蜂窝能量演化规律

为了阐明循环加卸载路径对六边形蜂窝能量演化的影响规律,设计了3种不同分级循环加卸载试验,揭示了不同分级循环加卸载模式下外界输入总能量、弹性变形能、耗散能、塑性变形能等参数的演化特征及相互关系,研究结果表明：不同分级循环加卸载作用下,蜂窝的初始峰值强度和平台应力与卸载过程蜂窝弹性能的释放程度有关;3种不同分级循环加卸载模式下外界输入总能量、蜂窝的弹性变形能和塑性变形能随着加卸载梯级增大呈现非线性增加的趋势,耗散能在前三级循环作用下随着加载次数增加而减小,在最后一级循环中循环载荷上限较大,扰动效应强于强化效应,耗散能呈现相反趋势;提升循环载荷上限,蜂窝内部损伤增加,且越接近蜂窝初始峰值强度,蜂窝的损伤越严重;同时提升循环载荷下限,蜂窝弹性能释放较少,损伤加剧。     

循环荷载作用下软岩力学性能试验研究

通过泥岩和页岩的单轴动循环荷载试验,对泥岩和页岩在动荷载作用下的动应力-应变发展特征进行了研究,重点分析了滞回环面积、动弹性模量及阻尼特性变化特征。结果表明:1页岩在循环荷载作用下的动应力-应变曲线为稳定型,泥岩表现为破坏型;2在相同的循环应力下,页岩的滞回环面积经历初始快速增加后变得平缓,泥岩的滞回环面积在初始时快速增加,经历短暂的缓慢递增后快速降低;3页岩动弹性模量随循环次数增加基本不受影响,泥岩动弹性模量在循环初期有所降低,当循环次数达到30次时,动弹性模量迅速降低;4页岩阻尼比和阻尼系数在循环荷载作用下基本保持不变,泥岩阻尼比和阻尼系数在循环初期基本保持不变,但当循环次数达到30次时,就会突然降低。5在相同的循环荷载作用下,页岩力学性能基本上保持不变,泥岩力学性能随着循环次数增加而快速衰减。     

循环荷载作用下NaCl溶液对黏土动力特性影响及微观机理分析

针对黏土易与水结合,孔隙溶液环境变化对黏土动力特性有较大影响的问题,使用GDS真/动三轴仪对黏土试样进行模拟交通循环荷载下的分级加载试验,研究不同浓度NaCl孔隙溶液、振动频率对土体应力-应变关系和动弹性模量的影响,分析骨干曲线及弹性模量的发展规律,并结合电镜扫描,分析NaCl溶液浓度和振动频率改变前后试样的孔隙分布规律,得到微观孔径与动力特性的关系。结果表明,随着NaCl溶液浓度和振动频率的升高,应力-应变曲线和动弹性模量曲线呈上移趋势;阻尼比-动应变曲线随振动频率的增加而上升,随NaCl溶液浓度的增加而下降;NaCl溶液浓度升高,水化反应产生的胶体增多,微填充作用可有效减少小孔隙,振动频率增加则使得片状颗粒间距被压缩,层状结构减少,土体更加密实,有效减少大孔隙。研究得出的含NaCl溶液黏土受孔隙溶液浓度与振动频率变化的影响规律,可为研究其他环境下黏土的强度变化提供参考。     

低周反复荷载下预制混凝土夹心保温剪力墙的试验研究

试件参数包括竖向钢筋连接排数(单排或双排)、竖向钢筋连接数量(全部或部分连接)以及内叶墙板、保温层和叶墙板厚度(分为200 mm+50 mm+60 mm与100 mm+50 mm+100mm两种).研究结果表明:6片剪力墙均发生受弯破坏;现浇剪力墙与200 mm+50 mm+60 mm预制剪力墙具有相近的耗能能力和位移延性,100 mm+50 mm+100 mm预制剪力墙的耗能能力和位移延性则稍差;采用单排全部钢筋连接方案的预制剪力墙的承载力、位移延性、耗能能力均与采用双排全部钢筋连接方案的剪力墙相近,而采用单排部分钢筋连接方案的预制剪力墙承载力与位移延性稍大,耗能能力则基本相同.     

煤与瓦斯突出过程的能量分析

基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用自制的瓦斯膨胀能装置,测试了不同含水量、气体压力、密实度条件下煤体中的气体膨胀能,得出气体膨胀能与气体压力呈线性关系,且气体在膨胀过程中对外做功时,系统温度变化在1℃左右,研究表明,煤与瓦斯突出过程可以近似看作等温过程。研究结果深化了对煤与瓦斯突出机理的认识,为能量判据奠定了基础。     

煤矸石的动力特性试验研究

为了分析煤矸石用作高速公路路堤填料的技术可行性,采用固结不排水中型动三轴试验,对煤矸石的动强度、动应变、阻尼比及循环荷载下的动力特性等进行了试验研究.结果表明, 煤矸石的动应力-动应变曲线可用双曲线拟合,试验还获得了双曲线动力本构模型的具体形式及参数;根据循环荷载下轴向变形的累计特性,提出了改进的渐近屈服面弹塑性模型.该试验成果可用于煤矸石路堤的动强度、动变形及循环荷载下累计变形的计算.     

框架结构消能减震的试验研究

为了改善普通钢筋混凝土框架结构的抗震性能 ,本文根据结构控制的原理提出了一种新型消能减震框架 ,并综合利用不同的消能原理设计了 2种新型消能器 ,进行了 4榀消能减震框架和 3榀普通框架的低周反复荷载试验 ,对比研究了各类框架结构的破坏机理和滞回特性 .试验研究的结果表明该消能减震框架结构具有良好的抗震性能和较广泛的工程应用前景 .