摘要：大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。

摘要：为探究偏心裂隙对岩石拉伸力学性能的影响机制,利用自主设计的加工装置制备了具有不同偏心距和倾角的预制裂隙类岩石试样,对其开展平台巴西劈裂试验和非接触全场应变监测试验,并基于载荷⁃位移曲线和表面应变场演化,分析了偏心距和倾角对变形、拉伸强度和劈裂破坏的影响,揭示了拉伸强度劣化规律及劈裂破坏原因。结果表明:试样表面应变在压密和近似线弹性变形阶段基本不变,在裂纹稳定扩展和非稳定扩展阶段发生从缓慢增加到急剧增加的变化;相同裂隙倾角下,偏心裂隙试样的拉伸强度随偏心距增大而增大,且偏心距对拉伸强度的劣化影响远大于裂隙倾角的影响;预制裂隙的偏心距是影响试样劈裂破坏的主控因素,随着偏心距的增大,劈裂主破坏外的横向和竖向次生破坏越少,破坏模式越简单,可分为“Z”字型、“一”字型和中心劈裂破坏3类;拉伸应力诱使试样产生劈裂主破坏和竖向次生破坏,而横向次生破坏则由压缩应力诱发,且偏心距越小,预制裂隙尖端的应力集中对劈裂破坏的影响越显著。

摘要：依据2023“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛B题要求,首先,由二维到三维,由特殊到一般,运用几何分析和三角函数,建立了多波束测深条带的覆盖宽度的数学模型,并明确了重叠率定义;其次,利用已知结论推断测线应沿等深线方向延伸,并查阅相关资料予以了佐证;再次,运用递推法设计了单向坡面海底的海域最短测线;最后,针对海底地形起伏复杂的情况,设计了一般海域测量线路,并运用图形分割法和主要目标法,设计出了满足需求的测线.

摘要：【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。

摘要：为了解决无线充电中恒流充电模式向恒压充电模式切换过程复杂、控制电路设计难度系数高的问题,该文基于双边LCL拓扑设计一种变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,该系统仅需投切副边额外增加的电感即可完成恒流充电向恒压充电的平滑转换,省去原、副边之间的通信,降低控制电路设计的复杂性,提高无线充电系统整体的效率和稳定性。该文首先对双边LCL变补偿拓扑进行理论分析,推导得到系统原边恒流、副边恒流恒压的条件;然后通过对系统恒流向恒压切换过程进行瞬态分析,实现切换的平滑过渡;最后对所设计的无线充电系统进行仿真与实验验证。结果表明:该系统可以实现恒流向恒压的平滑切换,且在恒流3A和恒压60V的充电条件下充电电流偏差和充电电压偏差较低,分别为1.65%和1.8%,均满足电池充电要求;并在恒压充电模式下,系统副边谐振网络输出电流波形得到明显改善,波形畸变率由15.43%降到1.24%。

摘要：突水溃沙灾害发生过程中砾石含水层内部沙粒流失是导致其渗透性改变的重要原因。为研究质量流失过程中砾石含水层的渗透性演化规律,采用轴向压缩位移控制法,研究了不同初始孔隙度试样在不同初始水压梯度下沙粒流失规律,并对变质量渗透过程中初始孔隙度对渗透率的演化敏感性进行分析。结果表明:①在沙粒流失过程中水压梯度与流量首先由初始值开始缓慢变化,随后渗透状态发生突变,水压梯度骤降,流量剧增,最终2者稳定于某一数值,增大初始孔隙度和初始水压梯度均会使突变时刻提前;②渗透过程中沙粒的流失受水压梯度、孔隙度、沙粒径等因素的综合影响,相同条件下细沙更易流失,根据初始孔隙度φ_(0)与初始水压梯度G_(p0)对沙粒流失量的影响给出了孔隙度变化量E的表达式,能够对渗透过程中孔隙结构的变化给出定量描述;③渗透状态经历突变后,各试样渗透率由10^(-13)增至10^(-11)m^(2)量级,随初始水压梯度的增大,孔隙度敏感系数下降,其中φ_(0)=0.404的孔隙度敏感系数曲线峰值一度由550下降至200左右,各曲线峰值时刻随φ_(0)与G_(p0)的增大而提前,且均处于突变阶段前,说明初始孔隙度对于渗透率的影响在渗透状态突变之前较为明显,随初始水压梯度的提升,初始孔隙度对于整个渗透过程的影响降低;综合以上结果,沙粒流失规律与含水层渗透性能改变具有良好的一致性,结合孔隙度变化量E与孔隙度敏感系数C可以对突水溃沙过程中含水层渗透性能的演变趋势作出预测,对其影响规律的研究可作为含水层注浆改造工程中设计实施与效果评估的重要参考依据。

摘要：连续域束缚态(BIC)已被广泛用于设计具有高品质因数(Q值)谐振的超材料中。通过在一个周期单元中设置两对高折射率裂环谐振器(SRR),设计了一种太赫兹全介质超材料。基于超晶格模式的对称性保护原理,通过改变其中两个SRR之间的距离,获得了可观测的准BIC(QBIC)模式。通过调节不对称度可以调制Q值,并且QBIC的Q值与结构的不对称度之间呈现出二次反比的关系。感应电场和磁场的空间分布以及感应电流的多极展开都表明了谐振是由电四极子的激发引起的。所提出的超材料具有较窄的谐振线宽,其灵敏度和FOM(figure of merit)分别为254.8 GHz/RIU和509.6,可以作为高灵敏度的折射率传感器。

摘要：为了实现太赫兹波的保偏波导传输,设计了一种含有纤芯缺陷孔和椭圆形包层空气孔的高双折射微结构光纤。通过在包层空气孔中选择性地填充太赫兹近零介电常量(epsilon-nearzero,ENZ)材料,引入了几何结构和材料分布的双重不对称性,破坏了2个偏振基模的简并以获得高双折射特性。应用有限元方法研究了光纤的双折射、损耗和色散等传输特性随结构参数的变化规律。在0.5 THz~2 THz的宽频段范围内获得了大于0.01的高双折射。x和y偏振基模的损耗在0.8 THz附近具有最小值,分别为0.903 dB·cm^(-1)和0.851 dB·cm^(-1)。纤芯缺陷孔可以有效调节色散特性,y偏振基模在1 THz~1.8 THz范围内具有(0±0.054)ps·THz^(-1)·cm^(-1)近零平坦色散特性。光纤的传输特性对ENZ材料的折射率变化不敏感。研究结论为研制太赫兹保偏光纤提供了理论参考。

摘要：该文在单晶硅基底上设计了AlN/PZT复合压电薄膜层声表面波(SAW)器件,采用有限元法(FEM)研究了复合压电材料厚度(PZT厚度h_(PZT)和AlN厚度h_(AlN))对AlN/IDT/PZT/Si结构中零阶、一阶SAW的相速度、机电耦合系数和电极反射系数的影响,根据色散特性得到最优化薄膜厚度。结果表明,AlN/IDT/PZT/Si结构中,当h_(PZT)=0.025λ,h_(AlN)=λ时,零阶、一阶SAW都能取得最高相速度(分别为5582 m/s和5711 m/s),适用于高频器件设计;在h_(PZT)=0.2λ,h_(AlN)=0.1λ时,零阶SAW波的机电耦合系数最大(为21.55%),但此时相速度最小(仅为2890 m/s),适用于移动通信领域宽带低损耗SAW滤波器和延迟线结构信号处理器件的设计。

摘要：针对牛顿环应力变形难以测量的问题,利用ANSYS有限元法精确计算牛顿环光学玻璃中心变形量及应力值,得到牛顿环变形云图及等效应力云图。对于牛顿环结构中螺钉加力引起的应力变形情况,设计了一种5螺钉固定的牛顿环优化模型,应用ANSYS有限元法验证了优化模型的可行性及准确性,减小了应力变形引起的牛顿环测量误差。应用仿真变形量快速测量光学玻璃弯曲刚度值,在光学测量领域具有实际应用价值。仿真结果表明,优化模型中心变形量及应力值测量误差均有较大幅度的减小,加载载荷在12.5~40 N、60~70 N范围内可作为ANSYS有限元仿真计算光学玻璃弯曲刚度值的最佳应力区间。