摘要：研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关。基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备。采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出“给定变形”和“限定变形”准则;调控“3S”因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力。以岩体灾害控制为目标,提出了以“应力主控”为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控制及冲击地压控制4个方向进行了工程案例研究,相关研究成果在工程应用中得到了验证。

摘要：作为动漫周边衍生品的手办随着动漫产业的蓬勃发展,受到了很多动漫爱好者的喜爱,传统的手办制作工艺在设计、生产、版权等因素的影响下单个成本较高,且在设计风格上不一定符合动漫爱好者的审美喜好。随着3D打印技术的发展,桌面级打印机逐渐走进了普通人的生活中,使得动漫爱好者可以自行制作符合自己喜欢的手办。本文研究了传统手办制作的难点与3D打印制作手办的优势,并使用基于熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺的3D打印机分析了手办制作过程中影响其质量的因素,提出了合理的方法提高3D打印制作手办的质量。

摘要：阐述工程实训教学中电子工艺实训所面临的问题的原因,提出解决方法。分析基于STC89C51单片机控制的电子工艺实训的方案设计、具体执行、以及可预期的实训效果。学生经过实践学习,能够较好地掌握相关基础知识、操作技能。

摘要：随着岩体工程规模的不断扩大和赋存环境的日趋复杂,岩石节理剪切滑移引起锚杆破断的现象日益突出。认清锚固节理的剪切特性及其抗剪机制对于岩体工程稳定性控制设计至关重要。通过开展锚固节理剪切试验与数值模拟,系统研究全锚和端锚2种方式对岩石节理宏细观剪切特性的影响及其机制。结果表明:全锚方式下锚固剂的存在会使锚杆迅速发挥其“销钉作用”,而端锚方式下在剪切位移超过钻孔与锚杆间的间隙后锚杆才开始发挥作用;在锚杆破断前,全锚方式相对于端锚方式的峰值剪切应力和破断剪切应力更大;相同剪切位移下相对于端锚,全锚条件下锚固节理的裂纹数量更多;全锚方式下裂纹集中在锚杆附近,尤其是锚杆与节理相交处,端锚方式下裂纹分布较为分散,在端头锚固处、锚杆与节理相交处以及垫片处均有分布;相同剪切位移条件下,全锚锚杆的剪切应力远大于端锚锚杆,但其轴向应力因受到锚固剂限制主要集中在节理面附近;端锚方式下锚杆轴向应力被充分调动,传递至垫片处后可有效增大节理的法向应力;端锚锚杆和全锚锚杆的变形范围均不断增大,但端锚锚杆的变形范围显著大于全锚锚杆。

摘要：为给按不同时期规范设计的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载合理取值提供参考,依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85、JTG D62-2004、JTG 3362-2018)中对应的混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式,提出一种考虑抗力和恒载效应相关性的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值分析方法。该方法引入抗力与恒载效应相关系数,应用Rosenblatt变换公式构造由独立标准正态随机变量表示的结构功能函数,并建立基于验算点法(JC法)的公路桥梁限载系数反演分析模型,在此基础上,针对按不同时期规范设计的钢筋混凝土梁桥,以规范目标可靠指标为基准、设计活恒载比值为基本参数,分别计算不同抗力和恒载效应相关系数对应的限载系数,并按限载等级一级计算与JTJ 023—85、JTG D62—2004、JTG 3362—2018规范对应的典型车辆总重限值。计算结果表明:抗力与恒载效应相关性对中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值影响较大,在相同的限载等级和设计活恒载比值下,相关系数越大,典型车辆总重限值越大;提出的限载分析方法和典型车辆总重限值可作为中、小跨径混凝土梁桥限载标准与超重车辆认定标准制定的参考依据。

摘要：液压伺服阀具有响应速度快等优点,其性能直接影响设备的整体性能。为保证伺服阀的质量和设备的正常的运行,设计一套基于虚拟仪器的伺服阀性能测试系统。利用该系统对伺服阀性能参数进行测试。结果证明:相比于传统的基于VB/CAT的伺服阀性能测试系统,所设计的系统具有设备组成简单、编程简单、测试精度高、响应性好等优点,能够可靠地完成伺服阀主要性能的测试,保障设备的安全运行。

摘要：针对第十届全国周培源大学生力学竞赛传送装置梁问题,考虑应力边界条件,运用弹性力学体系给出了相对精确的应力解答;考虑剪切扭曲效应对应力分量的影响,比较了本文解答和官方解答的异同,并进一步考虑横向和切向载荷的综合作用,完整推导出了扭曲应力修正项。分析结果表明,将梁的纵向位移表达为纵、横坐标函数的分离形式所推出的修正项完整函数与弹性力学解答是一致的,悬臂梁的跨高比对扭曲效应影响较显著,官方题解在细长梁范围内是完全合理的,本文拓展解答有助于深化对材料力学知识体系的理解。

摘要：针对采掘装备在煤巷、岩巷工作中截割机构磨损严重、作业效率低等问题,开展了矿山煤岩破碎方法的分析、总结和探索研究。根据煤岩普氏系数将煤岩类型分为煤、半煤岩、硬岩及高硬岩,并针对目前采掘装备在煤巷和半煤岩巷中存在的问题,阐述目前铣削破岩、冲击破岩、滚压破岩及滚拉破岩等机械破岩技术与纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流等水射流破岩技术的工作原理及前沿研究现状。首先,针对煤炭开采中因夹矸、硬包裹体煤层硬度大导致采煤机截割机构磨损严重、机械化开采效率低的问题,进行了截齿破碎煤岩机理及性能、截齿磨损机理、滚筒结构创新设计等方面的阐述,指出目前煤层及夹矸煤层应突破煤岩破碎与高效截割机构设计等新技术,以解决煤层安全高效开采的难题;针对半煤岩巷进行了截齿与煤岩互作用力学模型、截齿自旋转减磨截割机理、截割机构截齿布置理论及最优化设计方法等方面的概述,结合半煤岩巷作业效率低、机械刀具磨损严重等问题,从理论、数值模拟和实验等方面分析了各种水射流冲击破岩方法工作原理及研究现状,并指出为提高复杂多变地质条件下半煤岩巷掘进装备的掘进效率,应根据截割工况设计截割机构刀具排列方式,并采用自适应技术规划掘进工作参数、掘进工艺,提高掘进装备系统可靠性、智能化及综掘工艺水平以实现半煤岩巷快速掘进;针对硬岩巷从理论、实验和数值模拟方面进行了滚刀/圆盘刀破岩机理、破岩性能、刀盘设计准则等方面的综述,进行了水射流辅助截齿/钻孔/滚刀/圆盘刀破岩及涨裂辅助破岩技术的总结,提出了液力或者机械涨裂辅助破岩是目前应对硬岩有效的方法,充分利用岩石抗压不抗拉特点实现硬岩的高效经济破碎,结合智能化算法实现钻孔与涨裂的协同作业,实现硬岩巷道的高效掘进。最后,分析了现有破岩技术的优势、劣势及其局限性,并指出了我国矿山硬岩截割技术的未来发展趋势,煤矿机械、非煤矿业机械、盾构机械破岩技术相互融合,机械与非机械多场耦合破岩技术及矿山装备智能化是实现矿山复杂地质条件下煤岩高效破碎的发展方向。

摘要：为研究隧道衬砌及周围正交各向异性砂土的爆炸反应特性,基于流固耦合算法,建立炸药-空气-混凝土衬砌-正交各向异性砂土三维有限元模型,分析爆炸冲击作用下隧道衬砌及周围正交各向异性砂土的位移、速度及应力时程曲线变化规律。结果表明:隧道衬砌和正交各向异性砂土的位移变化趋势基本一致,拱顶水平位移趋近于0,衬砌结构整体沿竖直方向向上移动;拱底周围与其他位置相比受损最为严重,在进行隧道抗爆设计时应尤其注意拱底的安全防护;衬砌应力分布与砂土相比存在显著差异,衬砌应力变化更为剧烈,最大应力至少为砂土的20倍。

摘要：超临界流体是一种极端条件下(温度与压力均处于临界点以上)的非常态流体。浮力驱动的超临界流体Rayleigh-Bénard(RB)对流则是一种新的非线性热对流体系,其浮力作用不符合Boussinesq近似,且在温差的作用下物性在临界点附近出现剧烈畸变并伴随着丰富的流动与相变耦合过程。本实验设计了可承载超临界二氧化碳(SCO_(2))的透明蓝宝石压力容器,建立竖直温度梯度作用下的超临界流体RB对流,观测不同温差作用下的流动结构和超临界相变过程并通过图像互相关算法计算“雾化”液滴的速度场。实验采用铂电阻测温,并精确控制容器上下端的温差,研究SCO_(2)在线性降温过程中多种流态与速度场的演化。在线性降温过程中,SCO_(2)经历超临界流动、跨临界流动和气液两相流动3个典型过程。跨临界流动是相变与浮力热对流的强耦合过程,导致超临界二氧化碳RB对流具有多态的非稳态流动。实验结果表明:超临界RB对流对温差极为敏感,温差越大则超临界域内的对流越剧烈;随着温度的降低,雾化的液滴不断凝聚,形成丰富的多层流动结构,并最终向气液两相流动演化。