富钴结壳成因探讨

富钴结壳（Cobalt-ch ferromanganese crusts）是继多金属结核、锰结核之后被人类发现的又一深海矿产资源，由于其所处深度比锰结核浅，并且战略金属钴的含量较高，因此成为当前国际的研究热点。本文主要从矿物岩石学、地球化学、同位素、生物地层学等方面对成因问题进行了分析。     

富钴结壳采集头工作参数优化设计

在6km水下采集富钴结壳，其能耗是一个突出的问题．以采集头的行走速度、滚筒切割速度、切削深度及截齿的截线距为设计变量，以采集头最小切削能耗为目标，建立了采集头工作参数优化设计模型．设计模糊控制器嵌入到遗传算法中控制交叉率、变异率的自动调整，利用模糊遗传算法对模型进行优化，得到最优切削深度、截齿的截线距、采矿车行走速度、采集头切割速度及最小功率分别为3．0993cm、5．5979cm.0.2889m／s、0，3535m／s和149．6229kW．水池试验证明优化结果令人满意，图6，表2，参8     

星基差分定位系统——StarFire2050M在富钴结壳调查研究中的应用

首先,简述海洋领域导航定位技术的发展历程及研究现状。接着,重点介绍星基差分定位系统的工作原理、系统组成、特点、定位模式,以我国太平洋富钴结壳资源调查研究为例说明星基差分定位系统StarFire2050M的应用情况。最后对定位技术未来发展做出预测。     

基于遗传算法的大洋富钴结壳开采的切削深度优化控制

针对大洋富钴结壳开采过程中微地形的复杂性,论述了富钴结壳开采的采集率、废石混入率与切削深度间的关系,进一步分析了在开采中达到某一控制废石混入率时,与切削深度相应的采集率所出现的多极值性问题;在此基础上,引入了遗传算法,并利用其全局寻优性成功地解决了在达到控制废石混入率时获得最大采集率的切削深度的控制问题.文中给出了遗传算法在解决本问题中的具体实施过程,并对实例进行了计算,得出了满意的结果.从而为大洋深海开采的切削深度的控制提出了一解决途径.图4,表1,参12.     

富钴结壳破碎细观机理实验研究

在单轴载荷作用下对原状深海富钴结壳破坏全过程的细观损伤扩展规律进行实时CT试验,得到不同载荷作用下钴结壳与基岩中孔洞和微裂纹被压密、微裂纹萌生、破坏卸载等各个阶段的CT图像;根据试验数据绘制钴结壳与基岩单轴压缩下应力-应变全过程曲线并对其分阶段进行分析,同时,对得到的数据进行分析.研究结果表明：钴结壳与基岩的损伤演化具有局部化现象和不均匀性,裂纹的扩展路径大致沿着高密度区与低密度区的分界面,其内部裂纹的扩展导致它被最终破坏,这可为构建钴结壳的损伤破坏本构模型、开发和设计深海钴结壳开采设备提供依据.     

钴结壳螺旋切削采矿头截齿最大载荷的分布特性

考虑海水力的作用,建立深海钴结壳微地形的数学模型和采矿头截齿切削过程的数学模型,应用Matlab软件GUI工具编制相应的仿真程序,并通过实验验证仿真模型的正确性和仿真软件的工程有效性。在此基础上,随机生成200个典型海底地形,对采矿头截齿最大载荷的分布特性进行研究;应用置信度为0.95的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov)检验验证参数估计所得的正态总体与样本数据的一致性。仿真结果表明:截齿最大载荷的分布偏于正态分布;通过置信度为0.95的参数估计,得出最大载荷正态分布概率密度函数的参数μ和σ2及其置信区间;由3σ规则确定了截齿最大载荷以99.73%的概率落于区间[2.027 0 11.110 0],截齿最大载荷基本不超过11.11 kN。     

水射流切削钴结壳性能研究

建立了水射流系统的动力学模型,通过仿真研究获取了水射流系统参数与水射流切削性能的作用规律．仿真结果表明：水射流的有效作业距离为水射流的等速区长度;水射流的工作压力越高,水射流的出口速度越大;喷嘴的轴向射流速度变化与围压无关．开展了水射流切削钴结壳模拟料性能实验研究．实验结果表明：水射流切削钴结壳模拟料时存在一个门槛压力...     

水射流辅助刀具切削钴结壳

为了减小钴结壳切削过程中产生的冲击载荷,提高集矿机的行走安全性,提出了水射流辅助刀具切削钴结壳的切削方法.分析了单个截齿切削钴结壳时的受力情况,建立了水射流辅助刀具切削钴结壳的力学模型,通过仿真计算获取了水射流压力和刀具在钴结壳表面产生初始裂纹所需最小切削力的作用规律.仿真结果表明:与纯刀具切削相比,当水射流作用点和刀具作用点重合时,刀具在钴结壳表面产生初始裂纹所需的最小切削力明显下降;随着水射流压力的增加,刀具所需的最小切削力急剧下降.开展了水射流辅助刀具切削钴结壳模拟料实验.实验结果表明:与纯刀具切削钴结壳相比,水射流辅助刀具切削钴结壳时,切削过程中冲击载荷的最大值明显下降,当射流压力为5 MPa时,冲击载荷的最大值下降约50%,有效值下降约10%.     

富钴结壳采集头切削特性相似实验研究

螺旋切削式采集头的结构参数和工作参数,尤其是切削深度,直接影响到采集头的力学特性和切削产物的粒度分布规律.通过建立的相似试验台进行了一系列的试验,研究了不同切削深度对截齿截割力、采集头扭矩、功率、比能耗、波动性及粒度分布的影响.相似试验结果表明,当切削深度在30 mm以内时,截齿平均力为160～300 N、采集头平均力矩为400～1100 N·m;比能耗为3～9 kWh/t;截齿力的波动系数为3～4.5、力矩的波动系数0.6～1.2;钴结壳模拟料破碎粒度的粒径都小于50 mm,证明现有结构的模型采集头能够满足钴结壳开采的需要.图7,参9.     

富钴结壳振动剥离破碎的实验研究

在自行设计制造的矿岩振动剥离破碎试验台上,引入振动加载环节,对钴结壳的剥离破碎关键技术进行实验研究,并对模拟钻结壳在有、无振动加载2种情况下的剥离破碎进行正交对比实验.研究结果表明,通过正交对比实验发现振动加载降低了钴结壳的破碎"能耗",获得主要振动参数影响钴结壳剥离破碎的规律,得到实验螺旋滚筒振动剥离破碎钴结壳的一组最优加载参数中偏心块加载,刀具安装角度为45°,振动频率为50 Hz,平台移动速度为0.6 m/min,滚筒转速为25 r/min;施加合适的振动载荷,螺旋滚筒切削破碎时的平均驱动油压下降22.9%,振动剥离破碎能有效地降低螺旋滚筒切削能耗.     

土壤结皮及研究进展

介绍了生物土壤结皮的演替、划分和分布等基本问题;综述了国内外有关结皮中生物群落的特点研究;概括了结皮所起到的作用;总结了干扰对结皮可能产生的影响,并提出了生物土壤结皮的研究具有重要的意义.     

颗粒材料崩塌模拟与特征研究

颗粒材料所表现出的行为特征是许多工艺技术及自然现象研究的理论基础.为对颗粒材料的崩塌特征进行深入研究，应用离散单元数值方法对颗粒材料崩塌进行了数值模拟，计算通过了试验数据的数值验证，说明计算结果是正确而有效的.在数值计算模拟的基础上，对两类典型颗粒崩塌过程及特征进行了研究与分析，最后利用数值计算结果得到不同崩塌条件下静止核心区的规律曲线并进行了分析.     

弹塑性材料中裂纹的仿真研究

针对含裂纹的弹塑性材料结构,根据弹塑性断裂理论分析了裂纹增长的条件.建立了基于裂纹尖端存在塑性区的计算模型,得到了描述含裂纹弹塑性材料在外荷载作用下的塑性区尺寸及塑性区前端裂纹张开位移的解析解.按照所建立的计算模型对不同的裂纹长度、不同的外荷载对塑性区尺寸及张开位移的影响进行探讨.并给出了材料在外荷载作用下破坏的临界应力强度因子曲线.     

基于GASpy的材料模拟计算框架

随着信息学和数据科学工具的发展,各种计算机科学软件在材料模拟计算领域的应用不断增加.为了加速催化剂的筛选,开展了基于信息工具如何改善和增强材料筛选的研究,介绍一种基于第一性原理的高通量材料集成计算框架GASpy(Generalized Adsorption Simu?lator for Python).该框架支持计算任务的自动化流程管理,可以借助Fireworks调用DFT(Den?sity Functional Theory)计算,并可以将运算结果以及中间步骤保存至MongoDB数据库.平台支持与不同高性能计算集群的动态绑定,支持大批量计算作业的生成、提交.平台同时支持数据的提取、自动存储.利用GASpy在天河一号上对材料网站上获取的晶体结构进行了实验测试,进行晶体结构优化并计算吸附能,结果表明结合各种信息学工具可以更加灵活高效地实现大规模自动化的DFT材料模拟计算,在模拟电催化领域有较好的应用前景.     

弹体材料参数对侵深影响规律数值模拟研究

 模拟弹侵彻靶板的物理行为研究强冲击波产生的高温高压复合环境下的材料物性,其力学行为极其复杂。本文以AUTODYN-2D/3D非线性动力学软件为仿真平台,采用逐个变量分析法,仅改变其中一个参数研究其对动能弹侵彻能力的影响。通过对模拟弹侵彻靶板力学行为的数值模拟研究,获得了剪切模量、屈服强度、硬化常数及硬化指数对侵彻深度的影响规律。数值模拟结果表明,剪切模量对侵深的影响并不明显;屈服应力对侵深影响最明显,当弹体材料屈服应力小于等于靶板材料屈服应力时,弹体在侵彻时发生严重变形而不能侵入靶板;硬化常数和硬化指数对侵彻深度也有较大影响,侵彻深度与硬化常数呈正比关系,与硬化指数呈反比关系。     

结构疲劳寿命估算的计算机仿真

采用人工神经物方法描述了材料在疲劳损伤过程中的性能变化,将材料的疲劳过程看作一个离散事件,建立了既能反映累积损伤的非线性效应,又能反应映材料循环特性的疲劳损伤累积模型。     

新型金属表面防护材料的研究

针对在恶劣服役条件下工作的耐腐耐压设备，提出了实现该领域技术进步的关键，介绍了一种新型高效的金属表面防护用高聚物材料以及它与普通低碳钢层状复合后的性能研究结果，具有工程应用价值．     

倾斜煤层开采相似材料模拟实验

为了研究倾斜煤层开采引起的地表移动与变形规律,探讨了相似材料模拟实验的观测方法与原理,通过对观测数据的分析与处理,求得观测线沉降曲线与水平位移曲线,运用Excel的函数计算得出变形曲线,最终在6号点和7号点之间纵向方面出现近水平裂缝,在横向方面产生显著的高角度裂缝,所得结果为煤矿的安全生产提供了科学依据.