中主应力对岩石材料影响的机理及理论模型研究

利用颗粒离散元法分析了中主应力对岩石在真三轴条件下峰值应力、微裂纹数目变化、颗粒摩擦耗散能、破坏方式、微裂纹分布的影响.数值模拟再现了随中主应力增大,岩石材料强度先增大后减小的变化规律.细观层面,中主应力增大使得微裂纹在加载平面上投影由均匀变得不均匀.中主应力比b大于0.5,岩样在屈服阶段产生微裂纹显著增多,颗粒摩擦耗能增大非常明显.中主应力一方面抑制了法向沿中主应力方向(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展,这将导致岩样强度的增加.另一方面,法向沿小主应力(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展得到了促进,这导致岩样强度的减小.这种对不同方向微裂纹扩展的抑制或者促进作用导致岩样宏观强度呈现先增大后减小的变化规律.基于Weibull统计理论,建立了能反映岩石强度中主应力效应的概率统计强度模型.采用剪应力来表示计算强度,推导出一个新的能反映中主应力和材料不均匀性综合影响的强度准则.该准则可以视为Mohr-Coulomb准则的修正,当材料绝对均匀时该准则可以退化为Mohr-Coulomb准则.通过和真三轴压缩试验结果、数值模拟结果以及常用强度准则对比发现本文强度准则能很好地反映中主应力对岩石强度的影响规律.     

气制动ABS电磁阀压力动态特性研究

为了解决ABS气动系统建模过程中采用一、二阶系统模型所出现的压力估计不精确和电磁阀动态特性过于简化等问题,基于某客车压力调节器,设计了ABS气压系统试验平台。通过改变电磁阀的控制信号对制动气室入口处的压力动态特性进行了测试分析;采用回归分析的方法对压力特性曲线进行了参数辨识;综合考虑气室初始压力、电磁阀开关滞后等影响因素建立了气压电磁阀的压力特性等效模型并进行了验证。试验与仿真结果吻合,表明所建立的模型和测试系统是有效的。     

混凝土材料三维弹塑性本构模型

非线性统一强度准则将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数.本文将非线性统一强度准则作为屈服函数,以塑性剪应变的函数作为硬化/软化参数,硬化/软化函数参考单轴压缩条件下的应力应变关系给出,建立了混凝土材料的非线性统一弹塑性本构模型.通过混凝土材料单轴、双轴和三轴试验结果对本构模型的验证,以及偏心受压构件试验结果对数值模拟结果的验证表明,所建立的非线性统一弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,并可反映应变软化特性,将模型用于数值计算时易于获得收敛解,且具有较高的精确度和计算效率.     

钢筋混凝土断裂全过程声发射特征辨识及相关参量影响

以声发射参量为切入点,通过开展带预制裂缝混凝土三点弯曲梁试件声发射试验,采用振铃计数率-时间曲线、累计振铃计数-时间曲线、能量-时间曲线和累计能量-时间曲线等,研究了不同设计强度等级和不同配筋率混凝土三点弯曲梁试件断裂破坏过程声发射参量基本特性.研究结果表明:通过振铃计数-时间曲线和能量-时间曲线相互结合,可以更加准确地判断三点弯曲梁试件的起裂荷载和失稳荷载;初始设计强度对混凝土和钢筋混凝土断裂过程声发射参量具有一定影响;配筋率不同,钢筋混凝土三点弯曲梁试件断裂破坏过程也不相同,其对应的声发射信号也存在有一定差别.为进一步研究混凝土三点弯曲梁断裂破坏过程提供了一定的试验依据.     

岩石细观损伤扩展规律的CT实时试验

利用最新研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备,进行了三轴（单轴）荷载作用下岩石材料破坏全过程伯细细胞损伤扩展规律的实时ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）试验。得到了在不同荷载作用下岩石材料中微孔洞被压密→微裂纹萌生→分叉→发展→断裂→破坏→卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图像。     

基于Hvorslev面的超固结土本构模型

基于Hvorslev面、当前屈服面和参考屈服面之间的相互关系, 提出潜在强度的概念, 并将其与特征状态应力比一起引入到统一硬化参数中来建立超固结土的本构模型. 所提出的模型能够反映超固结土的硬化、软化、临界状态、剪缩和剪胀等应力应变特性以及应力路径对它的影响, 此超固结土模型仅比剑桥模型增加了一个材料参数, 即Hvorslev面的切线斜率. 通过Fujinomori粘土的常规三轴排水试验结果证明了基于Hvorslev面的超固结土模型能够合理地描述超固结土的基本力学特性, 同时还预测了等向压缩条件的应力应变关系和不排水三轴试验条件下的应力路径.     

注浆参数对破碎泥岩孔隙率的影响试验研究

为研究注浆参数对破碎泥岩注浆胶结后孔隙率的影响作用,以淮北矿区典型泥岩为例,通过改变注浆压力、水灰比及注浆量等注浆参数,在自制的注浆模具中模拟现场真实注浆状态对破碎泥岩进行注浆胶结试验,同时测定各注浆参数下破碎泥岩胶结体孔隙率的大小并分析其变化规律。试验研究表明:单一改变注浆压力下,注浆压力越大,试件孔隙率越低,破碎泥岩注浆胶结体强度越高;而同一注浆条件下,浆液水灰比越大,试件孔隙率越高,岩体抗压强度越低;且注浆量改变后,试件孔隙率未发生明显变化,平均变化范围不足0.2%。因此,注浆压力及水灰比对受注破碎泥质岩体的孔隙率具有控制作用,而注浆量的大小对其孔隙率则无影响。     

温度、应力对含瓦斯煤渗透特性影响的实验研究

采用自主研发的温控三轴瓦斯渗透实验装置,以深部高地温矿井煤样为对象,研究了温度、围压和瓦斯压力等参数对煤体渗透特性的影响。采用控制变量法分析了不同条件下渗透率随孔隙压力、围压和温度的变化。实验温度范围30℃~50℃,应力3~5 MPa,瓦斯压力1~4.5 MPa。研究结果表明:在相同围压条件下,煤样渗透率随孔隙压力增大先减小后增大,变化曲线呈二次函数关系;实验温度范围内,煤样渗透率随着温度升高逐渐下降;渗透率随围压增大逐渐减小。     

基于造影图像的能量场反投影合成冠脉三维重建

基于造影图像的血管三维重建技术对于心血管疾病的计算机辅助诊断具有重要的临床实用价值.本文针对两幅单平面冠脉造影图像,提出了一种能量场反投影合成冠脉三维重建方法.深入研究了X射线造影成像原理和非封闭参数曲线构建方法,基于透视投影模型将两幅造影图像中形变曲线所受的外部驱动能量场反投影到三维空间中实现合成.在外部形变驱动力和内部平滑力的共同作用下,三维参数曲线不断形变向合成能量场最小的方向演化.为获得高精度的重建结果,通过曲线匹配方法实现参数曲线上点对点的稠密匹配,然后使用集束调整方法实现投影参数和血管三维结构的非线性全局优化.为了验证算法的有效性,我们将本文提出的方法在仿真数据和真实造影图像上进行了一系列实验;同时对具有不同造影成像角度差的图像进行了重建精度比较.实验结果表明本文提出的方法非常有效和鲁棒,重建冠脉血管树在三维空间中的均方误差小于0.80mm.     

非饱和土的非正交弹塑性本构模型

从应变增量大小和方向的角度出发,以有效饱和度和Bishop有效应力作为基本本构变量,呈现了一个非饱和土的非正交弹塑性本构模型建模框架.建模框架采用非正交的塑性流动法则,直接通过屈服函数确定塑性应变增量的方向,避免了构造塑性势函数的困难.基于所提建模框架,利用屈服函数、硬化参数和土水特征曲线的具体表达式,发展得出一个非饱和土的非正交弹塑性本构模型.所提模型通过材料参数μ可以描述具有不同刚度的非饱和土的力学与水力行为.模型所需材料参数均具有明确的物理意义,且可以通过室内试验确定.利用两种经典应力路径(即恒基质吸力的常规三轴剪切路径和恒净应力的吸湿路径)分析了具有不同刚度的非饱和土的力学与水力行为.模型预测结果与非饱和土试验数据的对比验证了所提模型的优越性.     

大理岩单轴受压全过程细观损伤量化研究

设计基于SEM的大理岩细观损伤全程数字化跟踪试验方案,对四川锦屏大理岩试样进行了单轴压缩细观损伤的全程试验。基于数字图像处理技术,对微裂纹的萌生、生长及贯通过程进行定量分析,提取试样在受荷过程中微裂纹的面积、方位角、长度、宽度和周长基本几何数据。然后利用统计学理论对获取到的32组试样微裂纹的损伤全过程的细现信息进行了统计分析,得到在单轴压缩过程中微裂纹的方位角、长度和间距服从变参数的广义极限分布这一结论,最后引入G Swoboda损伤理论,模拟得到单轴压缩试验的应力一应变关系,并与实际试验的结果进行了比较。结果显示可以较准确模拟单轴压缩力学状态下的应力一应变关系。     

区域构造应力场对煤与瓦斯突出影响的数值模拟分析

依据地质动力区划方法,对鹤壁八矿进行Ⅰ～Ⅴ级活动断裂划分,确定了区域构造的特征。分析了煤层的顶板岩性和构造断裂特点,并在此基础上建立了构造应力计算模型。结合对矿区地应力测量和岩体应力状态分析,确定了岩体应力状态的分布规律。通过对结果的分析,认为区域构造应力场控制鹤壁八矿地应力的分布状态,从而决定煤与瓦斯突出呈区域性分布。确定了易发生煤与瓦斯突出的应力升高区的位置,为开采煤层时何时何地采取防突措施提供了科学依据。     

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.     

基于FPGA的音频分析系统实现

采用Altera公司的FPGA芯片EP2C20作为控制和运算核心，实现对频率范围在20Hz～20kHz的音频信号分析和测试。采用FFT算法对音频信号进行频谱分析和计算处理，实现失真度分析，并完成信号总功率、各分量频率、周期等参数分析测量。采用TFT-LCD作为显示终端，能够直观显示功率谱曲线和各测试参数值。通过软件分析对比测试发现，该系统实时性强，测量准确度高，误差优于0．3％，可以有效完成音频信号分析和处理。     

Intravital measurement of arteriolar pressure and tangential wall stress in normotensive and spontaneously hypertensive rats (established hypertension)

Summary Under intravital conditions, intravascular pressures of mesenteric resistance vessels were measured in normotensive (NR, mean blood pressure 92 mm Hg) and spontaneously hypertensive rats (SHR, 161 mm Hg) being elevated over all by about 75%; the tangential wall stress (=p·r/h; p represents the intravascular pressure and r/h the ratio of internal radius to wall thickness) was found to be increased by 120–140% in SHR.Supported by the DFG.     

采场下伏不同距离被保护层应力场演化特征研究

为深入了解开采上保护层的卸压特征,通过开采上保护层底板煤岩体应力变化的数值模拟,对不同距离被保护层的应力变化情况进行了研究.研究表明:随着层间距的增大,被保护煤层的卸压范围越小,卸压程度越低,被保护煤层卸压范围内应力变化也由“W”型向“V”形转化     

坚硬顶板深孔爆破卸压技术及其模拟优化

工作面回采过高冲击危险区时,采用深孔爆破技术,提前释放坚硬顸板内储存的弹性能,可以降低冲击危险,能有效地避免冲击地压灾害发生。以济三煤矿6303工作面实际地质情况为研究背景,从岩石爆破机理出发,计算出合理的钻孔间距;利用Ansys有限元非线性动力学软件,对不同爆破孔间距深孔预爆破方案和爆破效果进行爆破效果模拟,分析了爆破应力波传播规律和裂纹扩展情况,找出最优爆破参数。     

论入世对中国技术引进的影响--以跨国公司对华投资策略变化为视角

加入WTO对中国技术引进的利弊，目前意见不一。本文从理论与现实两个方面，从入世后跨国公司对华投资策略和技术转移决策的变化，探讨入世后对我国技术引进的影响，认为在传统产业领域利于先进技术的引进，但在高新技术领域引进先进技术更为困难。     

基于三次B样条逆向细分的自由曲线的多分辨率表示

目前国内外关于逆向细分的研究主要集中于曲面逆向细分,对大量的特定曲线细分法的逆向细分算法研究较少,对于基于逆向细分的曲线的多分辨率构造及简化也鲜有研究.针对三次B样条细分法具有几何意义明显、规则简单等特征.本文从几何角度出发,推导并给出了基于三次B样条细分的逆向细分规则,在此基础上提出了自由曲线的一种新的多分辨率表示方法,通过在对自由曲线进行逆向细分时保留细节信息,最终可以实现自由曲线的多分辨率表示,并可应用于自由曲线的简化与精确重构中.文中给出了曲线的多分辨率表示、简化和重构的例子.该方法几何意义明显,易于编程实现.实验表明应用该逆向细分法得到的简化曲线能够更明显地反映原曲线的变化趋势.本文方法在构造分解矩阵和重构矩阵方面较以往的某些方法简单,并且在分解和重构曲线时的计算量相较于以往的方法较少.     

Forecasting with growth curves: the effect of error structure

"The main theme of this paper is an investigation into the importance of error structure as a determinant of the forecasting accuracy of the logistic model. The relationship between the variance of the disturbance term and forecasting accuracy is examined empirically. A general local logistic model is developed as a vehicle to be used in this investigation. Some brief comments are made on the assumptions about error structure, implicit or explicit, in the literature." The results suggest that "the variance of the disturbance term, when using the logistic to forecast human populations, is proportional to at least the square of population size."