刀型截齿截割煤岩的实验研究

采用煤岩截割综合实验系统对刀型割煤岩的截割过程进行了实验研究，得到了刀型齿截割过程有关参数的变化规律曲线，这对于提高刀型齿截割效率，对于有效地提高采掘机械的效益具有十分重要的作用。     

高应力岩石局部化变形与隧道围岩灾变破坏过程

为了研究深埋隧道围岩变形局部化与渐进破坏现象,运用FLAC3D三维显式有限差分法分析软件,基于摩尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型,采用大变形的计算方法,研究了岩石试件在单轴压缩状态下局部化现象启动、发展直至试件最终破坏的全过程,进一步结合隧道物理模型试验,探讨了高应力条件下隧道围岩变形局部化与渐进破坏的关系,发现岩石材料表现出的软化性状与剪切带形成的结构软化有着密切的联系,从围岩屈服区和软化带的分布规律找到高地应力隧道围岩渐进破坏的突破口,并指出岩体单元的弹性变形和单元屈服后岩体的塑性挤出是隧道开挖后收敛变形的主要原因.     

掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真方法

为了研究截齿截割煤岩的动态破坏过程,提出采用离散元法进行截齿截割煤岩的仿真分析.根据截割头结构建立了相应的离散元模型,采用二维圆盘颗粒建立了煤岩的离散元模型,通过接触和连接力学模型计算截割过程中的作用力.在此基础上,通过VC++6.0编写了离散元仿真计算程序,借助MFC建立友好的人机交互界面,实现了截齿截割煤岩工作过程的离散元仿真.通过对截割角为45°条件下的截齿截割煤岩进行仿真,结果初步证明了采用离散元法的可行性,为截齿截割过程分析和截齿的优化设计提供了一种新的研究手段.     

MLPG法在塑性大变形和应变局部化问题中的应用

把无网格Petrov-Galerkin(MLPG)法推广应用于弹塑性材料大变形和应变局部化问题。把空间坐标表示的基本变量在材料坐标上进行积分,避免了更新积分子域的形状。形函数及其对材料坐标的导数在迭代开始前计算并存储。形函数对空间坐标的导数及空间坐标下的子域边界外法线方向使用张量变换得到。采用乘法分解超弹塑性本构模型,以便模拟更大的变形。算例表明,推导的非线性MLPG方法能够精确模拟弹塑性材料的大变形,并能模拟应变弱化材料由于不稳定塑性变形导致的应变局部化现象。     

MLPG法在塑性大变形和应变局部化问题中的应用

把无网格Petrov-Galerkin(MLPG)法推广应用于弹塑性材料大变形和应变局部化问题。把空间坐标表示的基本变量在材料坐标上进行积分,避免了更新积分子域的形状。形函数及其对材料坐标的导数在迭代开始前计算并存储。形函数对空间坐标的导数及空间坐标下的子域边界外法线方向使用张量变换得到。采用乘法分解超弹塑性本构模型,以便模拟更大的变形。算例表明,所推导的非线性M LPG方法能够精确模拟弹塑性材料的大变形,并能模拟应变弱化材料由于不稳定塑性变形导致的应变局部化现象。     

土体应变局部化判别准则与峰值后的力学性状

针对土体应变局部化的理论研究现状 ,从土体局部化产生的判别准则及其峰值后土体力学性状的数值模拟两方面入手 ,探讨传统应变局部化理论目前尚存在的问题 .研究表明 ,轴对称条件下的土体失稳现象是一种扩散性的分叉特性 ,变形局部化理论难以解释其产生的机理 ;变形分叉的非共轴理论能够改善传统变形分叉理论的局限性 ;Pietruszczak等和笔者给出的复合体理论可有效地模拟土体峰值后的力学性状 .     

半煤岩巷掘进机截割过程的计算机模拟

针对截割头载荷的特点及掘进机的工作性能，通过计算机模拟，掌握了半煤岩掘进机的截割过程及力学性能，为该型掘进机的研究和改进提供了可靠的依据。     

土坡破坏过程的离心模型试验研究

为了研究土坡的破坏过程并进一步探讨滑坡的机理,开发了土坡离心模型试验和测量技术以观测加载条件下土坡的变形过程。进行了自重加载情况下的土坡离心模型试验,观察了土坡的破坏过程并测量了土坡的位移场变化。结果表明,新开发的试验测试技术能够较好地测量离心试验过程中土坡的变形。自重加载条件下土坡的破坏过程较为复杂,先后出现了拉裂缝和滑裂面,可以分为相对均匀变形阶段、应变局部化阶段和破坏后阶段等3个阶段。其中应变局部化与破坏过程关系密切,土坡的破坏可能是多种应变局部化的结果。     

岩石单轴压缩应变梯度损伤模型局部化带宽

采用基于各向同性应变梯度损伤模型，在平衡方程中引入高阶应力项和损伤内变量，对单轴压缩作用下岩石变形局部化进行了研究，得到了单轴压缩作用下岩石变形局部化带宽度的一维解析解，给出了岩石试件局部化带的宽度公式，对岩石变形局部化带宽度与损伤内变量的关系进行了分析，为实验测定内部材料长度参数提供了理论依据。岩石试件局部化带的宽度不仅与材料的内部长度参数有关，而且还与损伤内变量（材料的脆塑性）有关。对于塑性材料，局部化带宽度就大；对于脆性材料，局部化带宽度就小。     

基于应变状态的岩石损伤演化模型

针对基于几何特征统计的损伤张量难以描述由局部应力集中或局部变形不协调引起的损伤局部化现象问题,建立了基于材料应变状态的损伤张量,并根据弹脆性本构关系和相应的屈服准则推导损伤演化方程,研究脆性岩石材料的损伤效应.实例计算表明,基于材料应变状态建立的损伤模型有更快的损伤演化速度,更能反映脆性岩石的性质.     

截齿截割的能耗与块度问题实验研究

煤岩截割是煤炭生产中最重要的一个过程。为了降低吨煤电耗，降低粉尘器，增加块度，须研究截齿截割过程吨煤电耗、块度变化规律，文中采用实验的方法对采煤机刀形、镐形截齿截割过程进行了模拟，并采用MATLAB对其结果进行了数据处理。得到截割过程的切深与吨煤电耗及块度间的关系。     

高压水射流切槽煤层卸压机理

针对开采保护层不能实现本层煤解放的问题,将高压水射流切割技术应用于煤层卸压.通过应用边界理论研究高压水射流切割煤体的过程,揭示了高压水射流切槽煤层冲击地压解危机理.由于射流随喷头后退式移动,因而射流足紧贴着割开的煤层的壁面而流动,将受到固壁摩擦阻力的作用,在切槽中形成三面附壁射流.应用量级比较法和量纲和谐原理计算了射流最大流速,应用应力波在煤体中的传播理论计算了最大切割深度,并对煤体切槽后的卸压范围进行了估算.结果表明,将高压水射流切割技术用于煤层卸压,不仅能够实现本层煤的卸压而且可能克服地质条件等诸多因素的限制,煤体切槽后卸压范围可达到5 m,卸压效果较好.该方法用于煤层卸压有发展前景.     

采煤机镐型截齿安装角的研究

详细分析了镐型截齿安装角对受力和截煤的影响。在此基础上，导出了煤质，截齿主要参数与安装角的定量关系。从而导出齿身与煤体不发生干涉的理论设计条件。通过单齿截煤试验，进一步证明了理论分析的正确性，得到齿身与煤体存在干涉时，对截割阻力的大小，变化规律，和成分构成的影响程度，解决了长期以来镐型截齿安装布置缺乏理论根据的问题，对于镐型齿的参数设计和截齿安装布置有着指导意义。     

镐型截齿截割煤岩动力系统的混沌特征

采煤机截割工作机构与煤岩作用系统的复杂性、非线性、模糊性和耗散性,导致了截齿截割负载具有很强的不确定性。应用分形和混沌理论研究截割阻力曲线的定量描述及混沌特征,依据煤岩的应力与应变的关系曲线和煤岩的分形损伤刚度,给出煤岩跃进破碎的条件,从混沌分形的角度给出截割动力系统的截割性能评价指标和系统演变混沌状态的数学关系,同时建立截割动力系统的数学模型。通过模拟仿真,结果表明：截割动力系统在不同的分叉参数下,其相轨迹具有时间遍历性和混沌特征,实现了混沌模拟负载信号的仿真。截割动力系统特性研究对开发高效截割工作机构等有着重要的意义。     

矿井合理掘进率的确定方法

合理掘进率对矿井采掘平衡具有重要的作用。本文通过矿井采掘工作过程的分析，提出了不同类型矿井合理掘进率的确定方法。     

煤体水力割缝中瓦斯突出现象实验与机理研究

通过室内1：1大煤样水力割缝抽放瓦斯的实验研究,揭示了水力割缝过程中煤与瓦斯突出现象,依据煤体特性、应力状态、应力水平、水射流压力、瓦斯压力等实验结果,并结合数值模拟计算,分析了水力割缝中煤与瓦斯的突出机理。     

综采工作面粉尘运动规律数值模拟及应用

为获取综采工作面喷雾降尘设计的合理参数,依据气固两相流理论,以综采工作面割煤过程中产生的粉尘运动为研究对象,建立了粉尘在矿井运动的数学模型;以峰峰集团新三矿2308综采工作面为例,利用fluent对综采工作面粉尘运动进行数值模拟,并与矿井的实际粉尘质量分数分布情况进行了比较、分析,并设计出适合该矿使用的喷雾降尘装置,工业试验结果表明:该新型气水喷雾装置除了能够除去较大粒径的粉尘外,对于呼吸性粉尘也有较好的除尘率,该成果可以在相似采煤方法下加以推广应用,对矿井的安全生产具有积极的参考价值和指导作用。     

采煤机液压自动调高系统的研究

提出了一种新的滚筒采煤机摇臂高度的自动调整方法。其原理是用采煤机滚筒在截割纯煤层和顶板岩石时的切割力作用于调高油缸而引起的压力变化不识别煤，岩分界，并据此控制相应的液压伺服系统以达到自动调整采煤机滚筒高度的目的。     

可视化模拟在连续采煤机滚筒设计上应用

为了准确研究连续采煤机工作时工作机构上的载荷情况,以破煤理论为基础,通过对影响截齿载荷的各项因素进行理论分析,建立了滚筒受力的数学模型.根据模型,基于VB6.0平台设计了连续采煤机滚筒的计算机辅助设计系统.利用该系统在可视化界面中输入不同的参数,可以输出不同工况下的滚筒载荷.该可视化模拟软件为连续采煤机的滚筒设计提供了简捷、有效的设计手段.     

一种基于模式识别的刀具磨损监测方法

将刀具磨损状态的在线监测作为模式识别中的两类模式分类问题,从切削振动信号中抽取特征向量;根据投影原理构造了最佳特征平面.在此基础上提出了一种具有自学习功能的G(D)判别函数,对车削试验的磨损状态进行分类,确诊率达95％,漏诊率小于0.6％,判别时间少于15s,适用于在线监测。