新工科背景下机械创新实验室的建设与探索

基于新工科建设背景,以清华大学人事制度改革为契机,以培养大机械类创新人才为目标,以国家级实验教学示范中心平台为依托,以清华大学多层次大学生实践项目为支撑体系,同时结合多年教学经验与资源,对机械创新实验室进行了改革与建设等相关工作,取得了一定成果,为今后相关实验室建设提供了新的思路与方法.     

矿区地层结构弱化与矿区地震灾害

我国为地震多发国家，许多矿区都位于高烈度地震设防区。煤炭开采使得矿区地层结构严重弱化，由于采掘作用而诱发的矿区地震发生频繁。文中分析了导致矿区地层结构弱化的主要因素和矿区主要地震灾害的类型，并对矿区地层结构弱化对矿区地震灾害的关系进行了探讨。指出矿区地层结构的弱化不仅降低了系统自身稳定性的调节能力，而且起到了系统内部加载的作用，是发生矿区诱发地震的前提：另一方面，弱化的地层结构其抗震能力大大降低，其地面和地下构筑物在地震力的作用破坏将更严重。     

动力弹射型岩爆发生机理及反馈机制

为研究动力弹射型岩爆发生机理和破坏特征,结合岩爆现场实录资料及理论分析,建立模拟动力弹射型岩爆的变截面杆模型,提出系统相对稳定度的概念,并分析了影响系统相对稳定度的参数,建立岩爆体应变率的反馈环,最后实验模拟了岩爆过程.结果表明,岩爆是由于隧洞围岩局部应力集中造成的,弹性体与岩爆体体积比、弹性体弹性模量与岩爆体软化系数之比均与系统相对稳定度呈负相关,岩爆发生的过程是一个正反馈调节的过程,在岩爆发生前,弹性体与岩爆体应变能持续累积,岩爆发生时瞬时释放,造成碎块弹射.分析结论与实验结果为研究动力弹射型岩爆的发生机制提供了参考.     

磨擦对试件破坏过程温度场影响的解析分析

根据实验过程中煤（岩）试件在峰值强度所表现出了强红外热信息，提出要考虑试件破裂面间及试件破碎颗粒间的磨擦生热的对试件红外热辐射的影响，就两块体间没动磨擦模型进行了分析，指出磨擦面对两块体分别起到固定热源和运动热源的作用，由于热源形式不同，磨擦面对两块体温度场的影响是不同的，根据热源形式的不同，分别给出了两块体上任一点由于磨擦生热而引起温度变化的解析解。     

非发震断层场地地震动力响应特性研究

建立了12个理想化断层场地模型,采用粘弹性人工边界及相应的波动输入方法,用二维动力有限元分析了非发震断层场地的动力响应。结果表明,断层对场地的地震动有明显的影响,距断层越近的场地震动的放大系数越大。对于垂直断层,场地的振幅放大效应对称分布,而倾斜断层对其上盘地震动的影响要大于下盘场地地震动的影响。断层破碎带厚度变化对场地的地震动影响不大,而断层的深度变化对场地地震动的影响作用明显。断层破碎带边界处发生了强烈的波型转换,而中间位置波型转换较小。     

岩石力学系统的基本问题

从岩石工程破坏的角度现象出发,提出岩石力学系统的定义及其边界、结构、参数、反馈、功能等基本问题,并就岩石力学系统的基本问题进行了理论分析,得到岩石力学系统功能是指系统与外部环境相互作用和相互联系所表示出来的性质、功能和功效等。     

地震波频率对巷道围岩动力响应的影响

为了研究地震波频率对巷道围岩动力响应的影响,建立了5个围岩性质不同的巷道模型,利用动力有限元疗法分别对各模型在0．2、0．5、0．7、1、1．5、2．5、4、6、9、12、15Hz等11个频率的地震波作用下的闱岩动力响应进行了数值模型,并对各模型在不同频率地震波作用下的最大动应力变化情况进行了分析。结果表明,在输入波动的振幅特性不变的情况下,某一频率或频率范围的波动能够激发模型的最大响应。随着模型介质剪切波速的增大,最大响应频率逐渐由低频向高频移动。     

红外热像仪用于金属材料断裂过程的实验研究

对4种金属材料14个试件受力变形直至断裂过程产生的红外辐射信息进行了实验研究。结果表明：金属试件在加载过程中所产生的红外热效应总体上比煤（岩）所产生的红外热效应明显，金属试件断裂前，在其未来断裂面形成的位置会出现高温前兆。这一现象将为红外遥感技术在大型复杂金属结构应力分析及无损检测方面的工程应用提供了实验基础。     

岩石力学系统演化过程研究现状

对岩石力学系统的基本概念，描述方法及其稳定性进行了分类，对岩石变形力学系统、岩石滑动学系统的演化过程中及其控制变量，动力稳定性及控制变量的研究现状进行了分析评述。指出应从系统的结构形式，系统的参数非线性，子系统及总系统间的相互作用，系统临界荷载，复杂环境对岩石力学系统演化过程及其运动稳定性影响等方面进行探讨。     

露井联采下岩体变形规律

在研究露天开采浅部煤层时,为了研究深部煤层进行井工开采情况下岩体的变形规律,建立了露天与井工开采岩体移动模型,对露井联合开采条件下岩层变形、破坏过程进行理论描述并求解;应用数值模拟的方法研究露井联采条件下露天矿与井工矿相互影响时的岩层活动规律,同时考虑露天矿排土场大面积、高载荷、高强度排弃等特点,研究在井工开采影响下的变形特点等;并选取典型矿区,对露井联采条件下的岩层、矿坑边坡或排土场演化过程和变形发展趋势进行评价并对灾害进行预报;为排土场边坡、矿坑边坡稳定性分析与评价及露井联采条件下的开采寻找合理的方案,为预测和防治灾害发生提供理论依据。