含瓦斯煤岩流变规律及三维本构模型研究

为了深入研究含瓦斯煤岩的蠕变本构模型,利用自主研发的RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验机和含瓦斯煤岩流变扰动效应渗流试验装置进行含瓦斯煤岩三轴流变试验,得出含瓦斯煤岩的蠕变规律。基于有效应力原理和流动法则建立了含瓦斯煤岩三维蠕变本构方程,利用MATLAB对得出的蠕变方程进行拟合,拟合曲线与试验曲线吻合程度较高,验证了所建方程的合理性。通过建立的含瓦斯煤岩三维蠕变本构方程推断出含瓦斯煤岩存在极限变形量,结合试验过程可知,当含瓦斯煤岩的变形量达到该值时,应变速率会在短时间内急剧增大,导致煤岩发生破坏。     

瓦斯排放过程中煤体有效应力规律的实验研究

以潞安矿区3号煤层煤为样本,在实验的基础上,研究了瓦斯排放过程中煤体孔隙压力、有效应力的变化规律,揭示了煤体孔隙压力、有效应力以及等效孔隙压系数随时间的变化规律。实验结果表明,煤体的有效应力与瓦斯排放时间服从对数规律,即iσ=ailn（t）＋iσ0;煤体的等效孔隙压系数与瓦斯排放时间服从对数规律,即α=α0-cln（t）,并且在此过程中,煤体的等效孔隙压系数值是瓦斯排放时间的函数。实验结果对研究煤层中瓦斯的流动规律以及煤层气的开发具有重要的参考价值。     

三维应力作用下煤体瓦斯渗透规律实验研究

论述三维应力作用下煤体瓦斯渗透规律的实验设备与方法。介绍了阳泉３＃煤层、永红煤矿３＃煤层的试验结论。得出了煤体瓦斯渗透系数随体积应力增加而衰减，随孔隙压呈抛物线型变化。定义抛物线的极值点为临界压力。结论对研究煤矿瓦斯抽放与瓦斯突出有着十分重要的意义     

瓦斯排放与煤体变形规律试验研究

针对影响煤体中瓦斯运移与排放的应力因素,通过大煤样的瓦斯排放试验研究,揭示了顺序加载与逆序加载下的煤体变形与瓦斯排放量以及排放时间的相关性。试验结果表明;无论何种加载方式,煤体变形与瓦斯排放量服从抛物线方程：ε=aq^2＋bq-c;煤体变形与排放时间存在非线性关系：ε=t/（a1＋b1t）。但不同的加载过程影响回归系数与煤体应力的关系。这些结论对煤矿的瓦斯抽放以及煤层气开发具有参考价值。     

Al-Mg-Sc合金热压缩变形的流变应力行为

采用热模拟试验对1种Al-Mg-Sc合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃,应变速率0.001～1 s-1条件下的热压缩变形流变应力行为.结果表明:该Al-Mg-Sc合金在变形温度为300℃,应变速率0.01～1 s-1的条件下,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征;而在其他条件下,应力达到峰值后随应变的增加而逐渐下降,表现出动态再结晶特征.应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius关系,通过线性回归分析计算出该材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得该铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

铝合金热塑性变形流动应力及其数学模型

采用恒应变速率凸轮式压缩试验机，测定了４种铝合金材料在热状态下的流动应力，分析了应变率，应变速率及变形温度对流动应力的影响规律，通过对多种结构型式流动和数学模型的回归分析比较，确定了计算精度较高，结构型式较简单，适合于现场计算机在线控制和工程计算的数学模型。     

有色金属冷变形流动应力的数学模型

采用恒应变速率塑性计，对铝合金的４个具有代表性品种的实体样本进行压缩实验，测定了冷变形时的流动应力，通过对５种结构形式的流动应力数学模型的分析和比较，分析了各种变形条件对流动应力的影响，获得了结构简单，计算精度高，适合于现场计算机在线控制的数学模型。     

圆形断面围岩弹性区的次生应力

本文提出了根据圆形断面围岩弹性区平衡微分方程及变形谐调方程，利用应力函数和边界条件求解围岩次生应力的方法，从而为实际地下工程提供理论计算及分析依据。     

变形速率对7075铝合金流变应力的影响

采用Gleeble-1500热模拟机对7075铝合金触变高温压缩变形过程中的变形特性进行研究,分析该合金的应变速率与流变应力之间的关系,采用线性回归法建立了流变模型.结果表明：保温时间1 min、变形温度350～450℃、应变速率0.01～1.00s^-1的条件下,应力曲线变化可分为加工硬化段、平稳变化段和稳定变化段三个阶段.随着应变速率的增加,稳态流变应力增大;应变速率和流变应力之间基本满足指数关系,该合金高温塑性变形过程是一种高温蠕变的热激活过程.     

37Mn5钢热变形行为与流变应力模型研究

利用 Gleeble-1500热模拟实验机研究37Mn5钢在变形温度为800~1 150 ℃、变形速率为0.1~10 s-1条件下的热压缩变形行为.采用应变硬化率-应力曲线图较精确地获得峰值应力,并用双曲正弦方程描述37Mn5钢热压缩变形过程中的峰值应力与Zener-Hollomon参数的关系.回归分析得到方程中变形激活能及各材料常数的值,获得37Mn5钢在高温条件下的流变应力本构方程.结果表明,采用该本构方程计算出的流变应力值与实验所得应力值非常接近.     

煤层瓦斯运移的数学模型

研究了地应力、地电场对某层瓦斯运移的影响，并应用渗流理论的基本原理，建立了考虑地应力、地电场在内的煤层瓦斯渗流方程。     

工业纯铝热变形流动应力的研究

在GLEEBLE-1500热模拟机上，对工业纯铝进行了热变形试验，获得了流动应力——应力应变曲线。根据最小二乘法原理回归出选用不同数学模型时该材料热变形流动应力的数学公式，并且用数理统计对回归结果进行了评价。本研究提供的流动应力曲线和回归方程为工业纯铝的热加工工程计算和数值模拟奠定了良好的基础。     

紫铜热变形流动应力的实验研究

采用恒变形速率凸轮压缩试验机对紫铜的流动应力进行了实验研究，分析了变形温度、变形速率、变形程度对流动应力的影响，同时对不同的数学模型结构进行了非线性回归，通过分析比较，提出了拟合精度高的流动应力数学模型．     

粗大柱状晶纯镍热变形流变应力行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟机,在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.001~10s-1的条件下,研究了粗大柱状晶粒纯镍的热变形行为和加工图.结果表明:热压缩过程中流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度降低而增大.流变应力与应变速率、变形温度之间的关系用Zener-Hollomon参数来描述,热变形激活能为312.4kJ/mol.基于动态材料模型(DMM)热加工图及结合合金相显微组织分析,得到纯镍较优的热加工参数:变形温度为1 060~1 120℃,应变速率为0.03~0.20s-1的蛋形区域.     

AZ61镁合金热压缩流变应力的实验

采用Gleeble-1500型热模拟机,对AZ61镁合金进行高温压缩实验,分析该合金在不同变形温度与应变速率条件下的压缩流变应力.研究AZ61镁合金在热变形时,流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,并建立相应的流变应力模型.结果表明,AZ61镁合金在高温压缩变形时,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大;而当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低.AZ61镁合金的热变形过程均表现出较明显的动态再结晶特征,其流变应力的变化规律主要受加工硬化和再结晶软化两者机制的共同作用.在热变形下,AZ61镁合金峰值流变应力可以用双曲正弦模型来进行较好的描述.     

基于晶粒尺寸的结构钢热变形流变应力数学模型

从晶粒尺寸角度出发，提出晶粒形变度的概念，建立了一个用以描述金属材料热变形行为的数学模型，具有精度高、简单直观、受分界点影响小且计算曲线连续等优点．该模型具有一定微观物理基础，既能描述动态再结晶前的强化阶段，又能描述动态再结晶后软化阶段的热变形流变应力，对两种结构钢的热变形流变应力进行了计算，并与试验值及其他模型的计算结果进行了比较．     

不锈钢热变形流动应力数学模型

采用恒变形率凸轮压缩试验机对小锈钢0Crl3热变形流动应力进行了试验研究,分析了变形温度、变形速率、变形程度对流动应力的影响,同时对不同的数学模型结构形式进行了非线性回归,提出了2个非线性流动应力数学模型.分温度段;归数学模型与试验数据具有较高的拟合精度,全温度段回归的数学模型便于计算机控制在线生产.