Visualization of the complex structure and stress field inside rock by means of 3D printing technology

Accurate characterization and visualization of the complex inner structure and stress distribution of rocks are of vital significance to solve a variety of underground engineering problems. In this paper, we incorporate several advanced technologies, such as CT scan, three-dimensional（3D） reconstruction, and 3D printing, to produce a physical model representing the natural coal rock that inherently contains complex fractures or joints. We employ 3D frozen stress and photoelastic technologies to characterize and visualize the stress distribution within the fractured rock under uniaxial compression. The 3D printed model presents the fracture structures identical to those of the natural prototype. The mechanical properties of the printed model,including uniaxial compression strength, elastic modulus,and Poisson’s ratio, are testified to be similar to those of the prototype coal rock. The frozen stress and photoelastic tests show that the location of stress concentration and the stress gradient around the discontinuous fractures are in good agreement with the numerical predictions of the real coalsample. The proposed method appears to be capable of visually quantifying the influences of discontinuous,irregular fractures on the strength, deformation, and stress concentration of coal rock. The method of incorporating3 D printing and frozen stress technologies shows a promising way to quantify and visualize the complex fracture structures and their influences on 3D stress distribution of underground rocks, which can also be used to verify numerical simulations.     

砂岩单面吸水强度软化实验

为了更附合巷道围岩吸水的实际状态,通过对两组单面吸水后的砂岩试件进行单轴抗压强度实验,研究其随吸水时间变化的强度软化特征。结果表明:两组试件单轴压缩σ-ε曲线线形相似,属于塑性-弹性-塑性变形类型,试件抗压强度随吸水时间呈负指数衰减趋于饱水强度,强度软化系数与吸水时间呈负相关性。试件宏观破坏形式主要为楔劈型张剪破坏和拉伸破坏,而且吸水一端总是首先破坏。砂岩在单面吸水状态下,强度软化机制为黏土矿物遇水膨胀机制与微观力学机制。     

非对称三态叠加多模泛函叠加态高次振幅压缩——态｜ψf^（3）＞q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次Nj次方Y压缩效应

构造了由两个空间强度分布特征不同的多模复共轭泛函相干态｜{fj^(a)^x(x,y,z,)}＞q和｜{fj^(b)^x(x,y,z)}＞q与一个多模真空态｜{0j}＞q线性叠加组成的非对称三态叠加多模叠加态光场｜ψf^(3)＞q利用多模压缩态理论，研究了态｜ψf^(3)＞q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次高次Y压缩特性．结果表明：在一定的条件下，态｜ψf^(3)＞q的广义磁场分量可呈现出周期性变化的不等幂次高次Y压缩效应；光场的经典强度、经典振幅和经典初始相位的任意空间分布特征对其压缩程度和压缩深度等将产生直接的影响．     

基于压缩感知的脉冲星轮廓构建算法

利用有限的观测时间获得高精度的累积脉冲轮廓,对于X射线脉冲星导航具有重要意义.提出一种基于压缩感知的脉冲星累积脉冲轮廓重构算法.首先,研究脉冲轮廓,获取先验知识,在此基础上构建波形匹配冗余词典,得到脉冲轮廓的稀疏表示;然后,设计观测矩阵,利用原始观测数据得到具有较少点数的非自适应随机测量值;最后,采用匹配追踪方法从随机测量值中恢复脉冲轮廓.利用罗希X射线探测器的实测脉冲星数据进行实验,结果表明：利用相同时段的观测数据,该算法得到的累积脉冲轮廓的信噪比远高于周期叠加方法得到的累积脉冲轮廓.     

Hilbert空间上无穷可数族非自射k-严格伪压缩映象之公共不动点的带误差逼近

利用Petryshyn不等式引理和无穷可数族W 映象技巧, 证明了涉及无穷可数族非自射k 严格伪压缩映象{S_i: C→H}^∞_i=1的含误差的显式迭代算法的强收敛性, 从而在Hilbert空间将已有的自射非扩张映象的迭代算法推广到非自射k-严格伪压缩映象的迭代算法.     

水下爆炸载荷作用下浮体模型变形机理研究

为揭示舰船底板在水下爆炸载荷下的变形机理,设计水面浮体模型,进行实验研究和理论分析. 考虑近距离爆炸球面波效应,得到了模型获得的冲击波能量. 将聚偏氟乙烯计测得的壁压时程作为浮体模型的输入载荷,并计及模型浮力的变化,得到了模型的最大动能. 考虑膜力拉伸应变和弯曲应变的耦合效应,使用拟合的底板挠曲面函数,得到了模型底板的塑性变形能. 将模型的动能与塑性变形能之和除以冲击波能与气泡能之和,得到了模型的能量利用率. 结果表明:能量利用率随量纲一的数Φ的增加先增加后减小,当Φ在50～90时,浮体模型对水下爆炸能量的利用率达到最高,达到20%～30%.      

20CrMnTiH齿轮钢高温塑性变形特性

以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象,在变形温度850~1 150 °C和应变速率0.01~10 s-1的变形条件下,采用高温压缩热模拟实验研究其塑性变形特性.发现：变形温度850 °C时的流动应力为1 150 °C时的2~3倍,应变速率10 s-1时的应力值为应变速率0.01 s-1时的2~3倍,在高温和低应变速率的条件下发生了连续动态再结晶;从微观组织来看,随变形温度升高,再结晶晶粒沿着初始晶粒的晶界长大并形成新晶粒,变形温度1 050 °C时,多次动态再结晶使得晶粒长大明显.根据采用双曲正弦函数修正的Arrhenius方程,利用线性回归法求出相应的热变形激活能为371.053 kJ/mol.利用加工图确定了相应的热变形过程最佳工艺参数范围,即变形温度为1 020~1 150 °C,应变速率为0.5~2.5 s-1.

     

基于被动量子雷达的隐身目标探测研究

未来战场,将是隐身武器的较量,不论是有人机、无人机,还是巡航导弹、弹道导弹,都朝着隐身化方向发展.传统雷达在对付这些隐身目标时存在无法突破的性能极限.笔者将被动雷达与量子技术结合,提出被动量子雷达,分析其对隐身目标探测的机理.采取超导电路技术实现对微波光量子转换处理,并使用SVI和PSA量子增强接收技术,以及JPA技术实现高灵敏度微波信号接收,被动量子雷达可将系统灵敏度最大提高大约4个数量级.分析结果表明提出的基于被动量子雷达的隐身目标探测原理可行,具有很强的应用潜力.     

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土,要了解其基本力学性能,用MTS815．03型液压伺服刚性压力试验机,对钢纤维含量为0－6％、抗压强度在65－120MPa范围的4种钢纤维高强混凝土,进行单轴压缩荷载作用下的应力－应变全过程试验。结合试验给出全曲线的方程,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响。试验表明,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度,是一种优良的新型建筑材料。     

Kerr介质中"Λ"型三能级原子与压缩相干态光场相互作用系统的光子统计分布特性

该文利用相互作用绘景,研究了充满Kerr介质的高Q腔中"Λ"型三能级原子与压缩相干态光场相互作用系统的光子统计分布特性的时间演化规律;讨论了Kerr介质强度系数μ、光场压缩因子γ、光场相干振幅分量模平方|α|2和原子-场的耦合系数λ对光子统计分布特性的影响.结果发现:μ、γ、|α|2和λ都影响了Mandel因子Q(t)的量子崩塌-复苏效应的周期性,同时,也影响了辐射场的光子统计分布的状态和特性.