摘要：根据拖拉机动力学测试与控制系统开发的需要,确定了在拖拉机轮胎中心位置安装通用传感器的支架设计技术要求,并进行了结构优化设计。设计的支架总质量1.815 kg,轴向尺寸可调节,保证了支架主平面安装时与轮胎旋转平面平行且其旋转中心与轮胎中心对齐。有限元分析表明,在最坏H级路面、车速90 km/h、垂直冲击和旋转载荷输入下支架最大变形量小于0.2 mm,不会增加传感器因安装造成的测量误差。设计了道路试验系统,通过试验验证了支架工作的可靠性。为中小规模农田机械化作业中对拖拉机进行导航辅助驾驶,和拖拉机运动特性测试中在轮胎中心安装传感器提供了有效手段。

摘要：开展淮南煤田各类型地质体CCUS源汇潜力评估及其匹配性研究,对于CO_(2)–ECBM技术工程化推广意义深远。以淮南煤田各类型地质体(深部不可采煤层、残留煤体、采空区)为研究对象,首先,探讨了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力评估方法;其次,分析了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力;然后,基于成本最低目标函数及改进节约里程法,开展了CO_(2)地质封存源汇匹配研究,并优化了其管网设计;最后,基于3步走思路,提出了CCS源汇管网规划设计思路的系统建议。研究结果表明:燃煤电厂年平均CO_(2)排放量为0.588亿t,深部不可采煤层、残留煤体及采空区内CO_(2)地质封存总潜力分别为7.6200亿、0.0517亿、0.8246亿t,可分别封存CO_(2)12.97 a、0.088 a及1.40 a;10 a周期内,深部不可采煤层可封存CO_(2)5.876亿t,累计规划管道217.0960 km,需要资金373亿美元;1.45 a周期内,生产矿井及关闭矿井可封存CO_(2)0.852亿t,累计规划管道464.5161 km,需要资金73.6亿美元;基于改进节约里程法,CCS源汇匹配各地质封存汇点累计节约里程266.6127 km,累计节约成本11.21亿美元,分别占管道运输总里程、总成本的57.40%、79.95%;基于3步走思路,可分阶段、分区域实现淮南煤田各CO_(2)排放源及CO_(2)封存汇的全线贯通,可实现CO_(2)的全部运输及地质封存。

摘要：通过人工冻土试验、有限元数值分析和大型物理模型试验,研究浅埋大断面地铁隧道采用长距离水平冻结暗挖法的施工技术。通过现场土的人工冻土试验,得到土体冻结的物理力学指标。有限元数值分析结果表明,随着冻结壁厚度的增加,冻结壁的强度和稳定性增加。大型物理模型试验结果表明,冻胀和融沉量都随着冻结壁厚度的增加而明显增大;当冻结壁厚度为4.5 m时,预测实际工程地表冻胀和融沉量均已超过允许值。根据上述研究结果,进行了冻结施工方案的设计和优化。在施工过程中,改进超长距离水平冻结管连接方式,采用跟管钻进新技术,确保了冻结孔的成孔质量;采取设置卸压孔、加大盐水流量和融沉跟踪注浆等技术措施,有效地控制了地面的冻胀和融沉,确保了工程顺利地完成。

摘要：基于高强井壁结构设计参数在深厚冲积层钻井法快速凿井中的重要性,探讨了双层钢板高强混凝土复合井壁的设计优化方法.采用相似理论设计模型试验,实测得到了井壁变形和极限承载力,研究了该种井壁结构的受力机理.结果表明:混凝土在井壁结构中处于三轴受压应力状态,其抗压强度提高了2.53~2.72倍.根据模型试验结果和现行混凝土结构设计规范中关于多轴强度验算的要求,提出了该种井壁结构的设计优化方法,并应用于朱集西煤矿矸石井钻井井筒,井壁厚度减少16.7%,使得该井能够采用"一钻成井"工艺快速施工.工程实测表明井壁结构中混凝土环向应变最大值为-463.1×10^-6,远小于混凝土极限应变值,说明设计优化后的井壁结构安全可靠.

摘要：矿井天轮在提升机系统中起到导向和支撑等重要作用,但在重载、高空、动载荷多变的工作环境下,由于换绳周期不同步、多绳受力不均等因素影响,其绳槽衬垫磨损后易对新绳造成二次伤害,危害新绳和天轮使用寿命。为此,建立并分析了偏心误差和定位误差数学模型,得到了进给误差与进给量、偏心误差、刀头至安装平台高度、原绳径尺寸和机床角度等参量的关系,确定了车削装置安装平面与天轮轴心距离为1 m,刀头距安装平面距离为0.6 m,倾角为60°的最优设计参数;采用基于伺服电机+滚珠丝杠副的两轴联动三维驱动方式设计了装置本体,基于整体式机架定位思想设计了悬挂式托架,将本体固定在天轮平台的下三角位置;静动态仿真分析表明,装置本体和托架的设计合理可行;实验研究表明,装置可较好的将规格为R 1700 mm的四绳槽天轮车削至绳径为1 648.05 mm、周长为10.355 m的状态,车削精度达到10-3,且绳径一致性较好,消除了磨损尖峰。

摘要：稳定围岩为隧道爆破提供了重要的环境保障。为探究长距离隧道在周期性爆炸荷载下的围岩损伤特征与破裂机理,以下穿高速引水隧洞原位围岩及岩样为研究对象,借助SHPB(分离式霍普金森压杆)试验系统开展冲击劈裂试验,揭示了岩体力学行为和能量演化特征,并引入矿井巷道4D超高清成像技术,进一步分析了周期性爆炸荷载下隧道围岩的原位裂隙扩展机理。结果表明:①冲击劈裂下花岗岩和凝灰岩的劈裂应力-压缩应变曲线不同于通常冲击压缩“应力屈服”特征,而是具有“应力残余”特征,峰值应力和动力增长因子均呈正线性增长趋势;应变-时间曲线未出现通常冲击压缩“后期减小”变形特征,而是作为弹脆性材料表现出“后期稳定”变形特征。②岩体冲击能量-时间曲线历经“初始缓慢增长-快速线性增长-后期稳定”演化阶段,且同一冲击能级下岩体能量转化比率满足:反射能比率>耗散能比率>透射能比率;岩体损伤破坏整体表现出“中部劈裂+加载端部破碎→中部劈裂+加载端部破碎+半圆断裂→整体破碎”状态特征。③提出以“少域多测”与“多域少测”结合的窥孔成像试验,原位围岩孔壁裂隙扩展特征主要表现为“微裂纹发育→裂隙扩展→扩展放缓→停止延伸”演变阶段,未显现对围岩影响较大的破碎片脱落现象和继续向内延伸迹象。④综合山下顶管隧洞D1观测孔、山茶检修隧洞D2观测孔结果验证了良好的控界爆破效果,对现场爆破施工起到了显著的实际指导作用,同时取自隧道原位的岩样冲击劈裂结果为爆前钻孔与爆破方案设计提供了有效的理论依据和参考。

摘要：在硅片和石英上利用射频溅射法沉积了TiO2薄膜,并分别在空气中进行了退火处理。利用椭偏光谱仪对硅片上薄膜进行了椭偏测试,利用紫外-可见分光光度计对石英上薄膜进行了透射光谱测试。利用解谱软件对椭偏谱和透射谱进行了建模解谱,获得了不同基片上薄膜在不同退火温度下的折射指数和消光系数,发现和TiO2块材的光学常数也有明显的区别。通过计算得到了系列薄膜的光学带隙,带隙值范围从3.35～3.88eV,可以为薄膜态TiO2体系的光学应用、设计和相关理论研究提供一定的依据。

摘要：针对油气井、矿井卡钻问题,设计一种多向线性聚能切割弹,其结构特点是:圆柱形炸药的四周均匀布置12根空心铜管。采用LS-DYNA程序中的Lagrange算法对该切割弹的爆炸作用原理及侵彻钢管过程进行数值模拟研究,并将计算结果与实验相比较。数值模拟结果表明:12根铜管在爆轰压力作用下形成12股金属射流刀以及伴随其运动的杵体和"尾翼",12股射流刀分别沿着炸药及12根铜管的中轴线形成的12个平面(各平面之间夹角为30°)向四周运动,其头部速度高达3 530 m/s,杵体速度约1 180 m/s;钢管首先受到爆轰产物的作用发生膨胀和断裂破坏,然后受到12股射流刀的侵彻作用(侵彻速度约2 550 m/s),最终在钢管上形成12条切缝。数值模拟得到的钢管切割变形效果及切缝数量与实验结果十分吻合,所设计的切割弹在处理某铜矿300 m深度的钻井卡钻事故中得到成功应用,与目前常用的切割弹相比装药量减少了80%以上,成本降低至少50%,且具有结构简单、加工方便的特点。数值模拟、实验及工程实践结果表明:该切割弹结构设计合理,切割效果理想,大大提高了能量利用效率和安全性。

摘要：针对传统微纳测量装置在测量过程中测头支撑机构刚度不可变化的问题,设计了一种基于悬丝约束支撑的变刚度微纳测头。利用压电装置驱动柔顺导向机构产生位移,以改变悬丝所受的轴向张紧力。基于应力刚化原理改变悬丝的横向刚度,进而改变测头支撑机构的整体刚度,以获得具有变刚度性能的新型微纳测头。根据测头支撑机构在测量过程中刚度的变化,分别建立刚性和柔性模式下微纳测头Z向和横向的刚度理论模型。根据有限元仿真和刚度理论模型,分别得到测头刚度随悬丝端面受力的变化曲线。对比测头刚度的仿真值和理论值,得到测头Z向和横向刚度的平均相对误差分别为2.41%和4.72%,结果表明理论模型具有较高的准确性。研究成果为该类型测头的变刚度控制奠定了前期理论基础。

摘要：以钢渣的纤维化应用为最终目标,将高分子材料科学中的核壳结构应用技术引入到钢铁冶金领域,用于高效还原重构熔融钢渣,并采用超高温激光共聚焦显微镜,对核壳微球在液渣中的熔融还原行为进行微观研究,分析温度和钢渣酸度系数对微球还原基层熔速的影响。研究结果表明,将核壳微球设计成悬浮于熔渣中间部位,其熔融还原反应要早于常规粉剂还原6 min到达平衡状态,渣中金属氧化物的还原回收时效性得到明显提高。不同还原基层核壳微球对比显示,铝基微球表现出极好的还原时效性,反应3 min内还原率达到了95.17%。高温、高酸度系数熔渣能够促进核壳微球还原基层的快速熔融,有效改善还原反应的热力学条件,提升还原渣中金属氧化物的时效性,达到渣金迅速分离的效果。通过微球还原基层-渣界面的熔融动力学模型,计算出微球还原基层介质在不同条件下的有效二元扩散系数范围为3.86×10^(-11)~4.92×10^(-11)m^(2)/s。对于工业应用还原基材重构改性钢渣而言,可以碳为主要还原基材配加适量的铝或硅来制备成核壳微球用于钢渣的还原重构,可显著提升钢渣还原重构的时效性,并取得较高的经济收益。这为钢渣的高效还原提供了新思路。