力学机理

摘要： 为分析深部孤岛工作面初次来压期间的冲击危险性,将采场顶板简化为两对边夹支、两对边简支且上部承受均布载荷作用的力学分析模型,运用弹性力学薄板理论,分析顶板的变形、受力特点,推导出了计算顶板位移和弯矩表达式。根据顶板岩层的极限弯矩强度,从而可以判断薄板发生破坏失稳位置,通过微震监测分析验证了工作面初次来压期间冲击危险性较高。工作面初次来压期间采取大直径钻孔卸压结合顶板深孔预裂爆破技术有效降低了工作面冲击危险性。

摘要： 为了提高隧道结构的稳定性与安全性,降低隧道地质灾害现象的发生概率,对渗流引起的隧道地质灾害展开分析。简述此工程的基本工程地质条件,从渗流发生条件、渗流引起隧道地质灾害的力学机理两个方面,分析渗流引起隧道地质灾害的原因。设定土体渗透系数、隧道结构岩体层渗透系数两个指数,结合两个指数在隧道结构中的关系,提出渗流会引起隧道结构失稳,当载荷作用力大于隧道支护结构可承载的作用力时,支护结构发生偏移,偏移达到一定量后,整体结构便存在对应的坍塌风险。绘制隧道涌水量变化曲线,分析在不同阶段中隧道涌水量的变化趋势,提出在长期渗流作用下,隧道内部结构体系会失衡,最终出现岩体滑坡灾害。

摘要： 为研究震后强降雨条件下沟道泥石流产生的力学机制及水力学机理,以都江堰市龙池镇银洞子泥石流沟为研究对象,构建坡面松散堆积体地下水位变化水力模型,按照水力学渗流理论,分析了震后泥石流形成区坡面松散堆积体内潜水位变化的特征和规律,定量研究了动静水压力对坡体的作用特点。根据理论分析、实例验证与物理模拟试验的研究结果,获得了对坡面松散物源启动力学机理、启动临界条件及启动模式的深刻认识:①在强降雨激发作用下,随着坡体内潜水位不断升高,水力条件不断恶化,最终导致坡面松散堆积体发生失稳破坏;②堆积体内潜水位高度是坡面面积(S)、稳态降雨强度(I),坡体几何参数、导水系数(T_(D))等参数的综合函数,S、I越大,则潜水层厚度(H)越大,反之,当坡面集雨面积和稳态激发降雨强度一定时,导水系数、坡体宽度和潜水面倾角越大,则坡体内产生潜水层垂直厚度越低;③随着坡体内静水压力(P)增加,堆积体基底抗滑力将会降低;随着坡体内动水压力(G_(d))增加,坡体下滑力将会增加;④根据剩余下滑力的存在形式,震后坡面松散堆积体的启动模式可分为2种,即坡体整体启动的推移式失稳和分段解体启动的牵引式失稳。研究成果可为沟道泥石流的超前预警提供理论及技术支持。

摘要： 榆林地区浅埋煤层群开采,下煤层区段煤柱必须设计在合理位置,实验室相似材料模拟实验研究发现,在特定中心错距位置上煤层遗留区段煤柱发生结构性失稳现象。为了进一步探求其内在发生机理,通过分析间隔岩层受力状态,建立力学计算模型,提出了区段煤柱失稳的中心错距计算公式,得出红柳林煤矿3-1煤和4-2煤、4-2煤和5-2煤发生失稳的区段煤柱中心错距,为下煤层区段煤柱位置的合理布置提供理论依据。

摘要： 侗族木结构鼓楼是黔东南地区广泛存在的特色民族建筑,鼓楼因大风而垮塌的事故时有发生,说明该类结构存在一定缺陷。对一已垮塌的木结构鼓楼,建立与实际吻合度较高的有限元模型,依据气象部门提供的当日风速记录,并考虑事发地的地形地貌特点,设计了多种荷载组合工况,对结构的整体稳定、薄弱位置的内力和强度做深入分析。研究结果表明:结构抗整体抗倾覆能力足够,但在压、弯、扭复杂受力状态下,局部承重木柱首先发生扭转破环,由于结构整体性不好、赘余度不高,进而连锁反应造成结构倒塌。

摘要： 颗粒形状是影响粗粒土密实度、力学与渗流等特性的主要因素之一.为了分析颗粒形状对粗粒土剪切特性的影响,采用离散元法生成4种不同形状的颗粒组,进行粗粒土直剪试验模拟与剪切宏细观响应研究,得出了颗粒形状对剪应力-剪位移、体应变-剪位移的影响,分析了粗粒土剪切应力、应变特性与剪胀特性.通过分析剪切带厚度、颗粒旋转量值、平均接触数、孔隙率及接触力系等宏细观参量的演化规律,研究颗粒形状在宏细观尺度上对粗粒土的影响.研究表明:异形颗粒间的咬合自锁作用大于纯圆颗粒,试样的抗剪强度有随形状系数的减小而增大的趋势.试样颗粒在外荷载作用下发生运动,应变主要表现在颗粒运动剧烈、剪胀幅度较大的剪切带内.颗粒形状系数F减小,试样的初始平均接触数增加,内摩擦角Φ增大,剪切带内孔隙率增量越大,剪胀幅度越大.剪切过程中强力链聚集于剪切带内并起骨架作用,随着形状系数的减小,力链长度在0～5所占百分比呈增大趋势;剪切带内强力链的数目随着形状系数的减小而增加,峰值含量在30％～35％之间.

摘要： 重复压裂是三塘湖盆地油藏提高产能和采收率的必备手段.文中通过基于黏聚层单元的有限元数值模拟、室内岩石力学实验、声发射监测和岩石力学屈服破坏准则理论等手段,系统研究了该区块重复压裂改造中的增能力学机理.研究结果表明:增能压裂的核心是提升全局范围内地层孔隙压力,而暂堵转向是局部范围提升已有裂缝内的净压力,二者配合使用,使整体压力和局部净压力提升,在较大范围内激活天然裂缝系统.增能压裂的应力应变曲线特征、声发射特征呈现多次起伏波动和多次破裂特征,破裂压力相对较低.增能压裂裂缝扩展参数与地层孔隙压力提升比例、岩石力学参数及水岩相互作用时间等因素密切相关,其孔隙压力增加存在某一最优化值.

摘要： 随着城市工业化的不断发展,地面交通日渐拥堵,城市中可利用土地锐减,人们把目光逐渐转向地下,地下空间开发利用逐渐成为当今建筑行业的焦点.基坑开挖是建造地下工程的重要环节,相较于地上结构,地下环境要受到土体挤压、水的渗漏作用和上部动荷载等复杂因素的影响,施工难度远大于地上工程.基于此,文章利用有限元差分软件FLAC 3D模拟基坑降水开挖整个施工过程,分析开挖过程中基坑各项力学机理的变化,并通过改变地下水位来研究地下水对基坑开挖的影响.

摘要： 煤矿巷道在两帮下沉以及底板下位岩层的向上作用下,复合岩层底板会引发弯曲底鼓,当底板开放,底板变形将会很大.对这种软弱厚层复合底板采用底板锚索支护技术,不仅可以增强底板复合岩层的抗弯刚度,而且可以调动深部稳定岩层的承载能力.文章依据底板锚索支护的力学机理,对永煤新桥矿-550 m北翼轨道运输大巷的复合岩层底板底鼓,经采用锚索梁治理方法后,巷道顶底板变形降到最大6 mm,使该技术得到了成功的应用.

摘要： 随着城市工业化的不断发展,地面交通日渐拥堵,城市中可利用土地锐减,人们把目光逐渐转向地下,地下空间开发利用逐渐成为当今建筑行业的焦点。基坑开挖是建造地下工程的重要环节,相较于地上结构,地下环境要受到土体挤压、水的渗漏作用和上部动荷载等复杂因素的影响,施工难度远大于地上工程。基于此,文章利用有限元差分软件FLAC 3D模拟基坑降水开挖整个施工过程,分析开挖过程中基坑各项力学机理的变化,并通过改变地下水位来研究地下水对基坑开挖的影响。

摘要： 经济高速发展,环境污染越发严重,政府监管越发严格,史上最严《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》出台.国内的环保企业推出低低温电除尘系统,其在大大降低粉尘排放的同时,也存在一些区别于传统电除尘的地方.本文基于工程流体力学概念和CFD技术,对热交换器阻力变化对整个系统的阻力匹配及流量分配的影响进行研究.

摘要： 高速切削加工效率高,被广泛地应用于机械加工领域.但是,对于塑性变形能力较差的金属材料,如镁合金等,在其高速切削过程中容易产生锯齿状的切屑,从而导致刀具震动,影响高速切削的加工精度.约束挤压切削通过控制主剪切区的塑性变形程度,进而能够主动控制切屑的流动行为.对于钛合金、镍基高温合金等金属材料,动态约束挤压切削技术通过抑制主剪切区的塑性变形失稳,从而达到了抑制锯齿型切屑的目的.对于镁合金而言,其在高速切削过程中容易发生动态再结晶等行为,这些行为进而会影响切屑的形成过程和新加工表面的加工精度.切屑的形貌直接关系到新加工表面的加工质量.本文通过高速约束挤压切削技术,开展了系列的镁合金高速约束切削实验,再通过表面形貌的表征技术,研究了镁合金加工表面的加工质量.如下图1所示,在自由切削情况下,加工表面出现波纹状的形貌;随着约束挤压程度的增加,波纹状的形貌逐渐被抑制;当约束挤压因子超过一个特定值时,波纹状的表面形貌消失,出现相对光滑的加工表面.进一步地通过理论分析,揭示出镁合金加工精度是受主剪切区塑性变形的特征失稳时间和次剪切区塑性变形的特征失稳时间两者相互竞争的结果,当主剪切区塑性变形的特征失稳时间小于次剪切区的特征失稳时间时,出现波纹状的加工表面;反之,则出现相对光滑的加工表面.详细的研究成果见文章.

摘要： 地面沉降是一种环境地质现象,指在一定的地表面积内所发生的地面水平面降低的现象.近年来,随着社会经济的快速发展,人类工程活动强度和规模不断增大,使得地面沉降灾害发生的频度呈上升趋势.本文分析了高层建筑物引起地面沉降的原因、基坑降水引发沉降的力学机理、渗流场与应力场耦合时地面沉降的计算模型.利用Geo Studio2007中的SIGMA/W模块(岩土应力变形分析软件)模拟分析上部荷载与沉降量的关系,运用SEEP/W模块(地下水渗流分析软件)模拟地下水开采使土体产生的沉降并研究二者的耦合作用.

摘要： 巷道开挖后,围岩应力重新分布,围岩易产生变形破坏,底鼓是巷道破坏的常见形式,其发生及发展的机理较为复杂.为从根本上控制巷道底鼓,本文根据国内外研究现状,对巷道底鼓的形成原因、基本类型和控制方法进行全面阐述,对矿井的高效安全生产具有重要的指导作用,同时对隧道工程及其他地下工程的施工及维护也具有普遍的意义.

摘要： 本文通过对应塔的结构组成、功能分析、力学机理作了进一步理论发掘,对汶川震灾调研资料做了深一层整理后,认识到当今风行国际的抗震计算理论存在错误,需于改进.

摘要： 侧壁卷曲是由于零件在成型后,零件侧壁厚度方向上应力不均匀而造成侧壁发生卷曲的一种成形缺陷.本文分析了盒形件侧壁卷曲产生的力学机理,同时运用数值方法分析了关键工艺参数对盒形件侧壁卷曲的影响,并提出了控制盒型件侧壁卷曲的浮动拉延筋工艺.结果表明,增大凹模入口圆角半径、增大压边力、减小侧壁长度以及减小拉伸深度都会导致侧壁卷曲弦高变小.通过浮动拉延筋工艺能有效控制侧壁卷曲现象,实验结果表明浮动拉延筋工艺最高能使卷曲量减小82.2％.

摘要： 岩石破坏前与时间相关的体积扩容是地下工程灾害防控和地震预测预报等学科领域所面临的重要科学技术问题.本文在文献[1]提出的裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容理论方程的基础上,对一种产自山东临沂的硬质脆性红砂岩进行了蠕变扩容的试验及理论研究,测得了脆性红砂岩的快速压缩扩容曲线及长期蠕变扩容曲线,通过对试验结果进行分析,获得了红砂岩的蠕变扩容规律及参数,并利用试验成果对文献[1]的扩容方程进行了修正,研究结果表明:当岩样的剪应力强度超过其长期强度时,岩样将产生与时间相关的体积扩容,利用修正所得的扩容方程能够更加精确地描述岩石蠕变扩容全过程,并可成功预测一定应力条件下岩石的寿命.

摘要： 岩石破坏前与时间相关的体积扩容是地下工程灾害防控和地震预测预报等学科领域所面临的重要科学技术问题.本文在文献[1]提出的裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容理论方程的基础上,对一种产自山东临沂的硬质脆性红砂岩进行了蠕变扩容的试验及理论研究,测得了脆性红砂岩的快速压缩扩容曲线及长期蠕变扩容曲线,通过对试验结果进行分析,获得了红砂岩的蠕变扩容规律及参数,并利用试验成果对文献[1]的扩容方程进行了修正,研究结果表明:当岩样的剪应力强度超过其长期强度时,岩样将产生与时间相关的体积扩容,利用修正所得的扩容方程能够更加精确地描述岩石蠕变扩容全过程,并可成功预测一定应力条件下岩石的寿命.

摘要： 岩石破坏前与时间相关的体积扩容是地下工程灾害防控和地震预测预报等学科领域所面临的重要科学技术问题.本文在文献[1]提出的裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容理论方程的基础上,对一种产自山东临沂的硬质脆性红砂岩进行了蠕变扩容的试验及理论研究,测得了脆性红砂岩的快速压缩扩容曲线及长期蠕变扩容曲线,通过对试验结果进行分析,获得了红砂岩的蠕变扩容规律及参数,并利用试验成果对文献[1]的扩容方程进行了修正,研究结果表明:当岩样的剪应力强度超过其长期强度时,岩样将产生与时间相关的体积扩容,利用修正所得的扩容方程能够更加精确地描述岩石蠕变扩容全过程,并可成功预测一定应力条件下岩石的寿命.

摘要： 岩石破坏前与时间相关的体积扩容是地下工程灾害防控和地震预测预报等学科领域所面临的重要科学技术问题.本文在文献[1]提出的裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容理论方程的基础上,对一种产自山东临沂的硬质脆性红砂岩进行了蠕变扩容的试验及理论研究,测得了脆性红砂岩的快速压缩扩容曲线及长期蠕变扩容曲线,通过对试验结果进行分析,获得了红砂岩的蠕变扩容规律及参数,并利用试验成果对文献[1]的扩容方程进行了修正,研究结果表明:当岩样的剪应力强度超过其长期强度时,岩样将产生与时间相关的体积扩容,利用修正所得的扩容方程能够更加精确地描述岩石蠕变扩容全过程,并可成功预测一定应力条件下岩石的寿命.

摘要： 本发明提供了一种求解多组分平行反应机理木质生物质热解动力学参数方法，包括：木质生物质热解反应机理采用三组分平行反应机理；Kissinger‑Kai(K‑K)法求得三组分的峰值及其对应温度，从而求得活化能和指前因子；所求峰值对应的活化能和指前因子上下波动50％为Shuffled Complex Evolution(SCE)算法的搜索范围，确定其它反应动力学参数；采用SCE算法优化求得15个参数的最优解。本发明的有益效果是：降低求解多组分平行反应机理木质生物质热解动力学参数的复杂程度，减少多组分平行反应机理导致的非线性不可导、非凸的高维问题，提高多组分平行反应机理木质生物质热解动力学参数求解和优化的精度和效果，求解速度快，求解稳定性较好。

摘要： 本发明属于高性能膜材料领域，具体涉及一种利用计算机模拟技术研究复合膜界面聚合反应机理的耗散粒子动力学方法。包括（1）确定界面聚合体系组成；（2）构建相应的DPD模型；（3）建立由水相和油相构成的界面聚合反应体系DPD模型；（4）计算各DPD珠子之间的相互作用参数；（5）利用Materials Studio软件进行DPD模拟，得到各DPD珠子的运动轨迹文件及相关计算文件；（6）根据模拟结果观察复合膜分离层的结构特性，结合计算文件研究界面聚合过程中决定分离层性能的影响因素。本发明为研究复合膜分离层界面聚合反应的主控因素提供了理论依据，对改进界面聚合反应的实验工艺制备高性能分离膜具有指导意义。

摘要： 本发明公开了一种流域水质水量机理模型动力学系统与方法，其中，一种流域水质水量机理模型动力学系统，包括水域数据采集模块、数据整理模块、数据预处理模块、数据分析模块、智能决策模块和综合评价反馈模块，所述数据分析模块包括水质分析单元、智能监管中心和水质数据库，所述智能决策模块包括水量管理单元、水量监测单元和水量预测单元，所述水域数据采集模块、数据整理模块、数据预处理模块、数据分析模块、智能决策模块和综合评价反馈模块依次连接。本发明能够根据灌区的实际情况进行智能化、合理化用水，综合管理灌区用水，有助于实现灌区资源的科学配置和优化调度，突出了灌区用水管理中信息共享性强、决策调控智能化的特点。

摘要： 本发明公开了一种水质机理模型遥感预报动力学系统与方法，其中，一种水质机理模型遥感预报动力学系统，其特征在于，包括模型构建模块、模型结合模块、参数获取模块、分析计算模块、辨识模块和水质预测模块，所述模型构建模块、模型结合模块、参数获取模块、分析计算模块、辨识模块和水质预测模块依次连接，所述模型构建模块，基于水质指标，DO、Phyt、BOD、OP、PO4、ON、NH3‑N和NO3‑N，建立水质机理模型。本发明建立基于混杂动态系统的水质机理模型，弥补了一般性水质机理模型在有效建模水质演化过程的不足，通过该果蝇优化算法方法获得水质机理建模准确度更高，弥补了单一定值的水质预测的不精确性，降低了预测的偶然性。

摘要： 本发明公开了一种变压器用绝缘纸热老化机理的分子动力学模拟方法及系统，包括：S1，确定变压器实际运行情况和变压器绝缘油与绝缘纸的材料成分；S2，通过仿真软件搭建绝缘油模型和绝缘纸模型；S3，对步骤S2搭建的绝缘油模型和绝缘纸模型进行高温模拟；S4，对纤维素晶区与非晶区模型进行优化与分子动力学模拟；S5，根据步骤S3与S4所得模拟结果与实际实验结果进行对比分析，对模型搭建及其仿真结果的准确性进行校验；S6，在S5的基础上，以纤维素晶区与非晶区模型所受温度与相应结构变化进行对比，根据设定体系内化学键断裂情况，量化分析微观层面纤维素热解规律。本发明计算简单，精度高，效率高，并补足微观领域探究绝缘油纸热老化特性的空缺。

摘要： 本发明公开了一种机理分析‑数据驱动的车辆动力学串联混合模型、智能汽车轨迹跟踪控制方法及控制器，提出一种机理分析‑数据驱动的车辆动力学串联混合模型，该模型不仅具有机理模型良好的系统力学背景及物理意义的优点，而且具有数据驱动模型无需任何的先验知识、仅依赖样本数据的优点，两者融合实现模型间优势互补。该模型可以补充计算机理模型中的部分未建模动态并提高模型全局计算精度，具有隐式理解不同路面附着条件的能力，为智能汽车运动控制算法设计奠定良好的模型基础。在控制方法中引入准确的车辆动力学模型，将其作为预测模型，有效提高对车辆未来状态输出的预测能力，增加非线性约束条件，提高控制精度、稳定性及可靠性。

摘要： 本发明适用于管道测试辅助装置技术领域，涉及一种测试埋地管道力学性能影响机理的装置，包括：箱体；箱体内安装有试验管道，箱体内壁上安装有若干进水管，底部开设有若干个排水口，箱体外部两侧架设有反力架，反力架上固定安装有作动器，试验管道与反力架上均设有传感器组件；箱体外部还设有监测仪，监测仪通过导线与传感器组件连接用于记录传感器组件的数据。本发明结构简单、操作便捷，能测试交通荷载与地下水耦合作用对埋地管道力学性能的影响。

摘要： 本发明提供锚固段穿越双地层的预应力锚索传力机理力学模型的构建方法，对预应力锚索的实际工作状态进行合理化假设；对预应力锚索锚固段剪应力状态所处的阶段进行分类；建立全部弹性阶段时的预应力锚索锚固段的平衡微分方程；推导全部弹性阶段时的预应力锚索锚固段剪应力分布函数和拉拔力的范围；推导部分屈服第一阶段时的预应力锚索锚固段剪应力分布函数和拉拔力的范围；推导部分屈服第二阶段时的预应力锚索锚固段剪应力分布函数和拉拔力的范围；推导部分屈服第三阶段时的预应力锚索锚固段剪应力分布函数和拉拔力的范围；推导全部屈服阶段时的预应力锚索锚固段剪应力分布函数和拉拔力的范围；推导锚固段穿越双地层时的预应力锚索的极限承载力。

摘要： 本发明公开了一种基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑温度场监测方法，该方法包括：将窑体沿轴向方向划分为不同区域，所述不同区域中一个区域为高温反应区；确定窑内物料、烟气和窑壁之间的传热方式；根据窑内不同区域发生的多种化学反应，计算焦炭作为还原剂的消耗总量，建立不同区域化学反应放热模型；将窑体划分为切片单元进行分析，建立物料、烟气和窑壁的能量守恒方程；将传热系数、化学反应放热模型代入能量守恒方程；考虑不同区域的化学反应的数值求解方法计算温度场模型，得到高温反应区的温度分布。本发明能根据化学机理建立温度场模型，其得到的温度信息为窑工提供操作指导，实现生产过程中的节能降耗。

摘要： 本发明涉及一种长链正醇燃料的燃烧动力学机理简化方法，属于内燃机燃烧技术领域。所述方法首先通过DRGEP法对长链正醇详细机理中的异构体进行筛选；然后通过敏感性和ROP分析删除不重要的物质和反应；之后将保留的长链正醇大分子骨架机理与半详细C2C3机理和详细H2/C0/C1机理耦合，补充不包含在半详细C2C3机理中C2C3小分子；最后通过敏感性分析确定正醇骨架结构中重要反应，根据滞燃期和组分浓度的实验数据调整重要反应的反应速率常数，得到最终简化后的长链正醇动力学机理。所述方法可有效减少机理中物质种类和反应种类，有利于提高长链正醇在三维CFD仿真计算中的效率，并可与柴油简化机理及其他燃料简化机理耦合。