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3C智能制造工厂的AGV智慧物料传输与调度综述 被引量：1
1
作者 孙孝飞 郭捷 +4 位作者 魏灿名 金翔 赵飞 王磊 梅雪松 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期514-535,共22页
介绍了3C行业智能制造的发展现状与趋势,总结了3C智能制造过程中物料传输与调度的技术要求、现状问题与发展趋势。在此基础上,通过分析AGV的技术发展及其在智能工厂的应用进展,重点探讨了3C智能制造工厂中AGV物料传输与调度的关键技术,... 介绍了3C行业智能制造的发展现状与趋势,总结了3C智能制造过程中物料传输与调度的技术要求、现状问题与发展趋势。在此基础上,通过分析AGV的技术发展及其在智能工厂的应用进展,重点探讨了3C智能制造工厂中AGV物料传输与调度的关键技术,包括AGV物料传输任务数据库、路径规划、多机协同调度、动态调度管控、AGV调度管理系统等。最后,对3C智能制造工厂的AGV智慧物料传输与调度技术进行了总结和展望,提出了5G(第五代移动通信技术)+人工智能物联网(AIoT)以及高集成化的技术趋势,以促进3C制造业的数智化、高效化发展。 展开更多
关键词 3C制造 物料传输 AGV 动态调度 智能化
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深部硬岩诱变改性降危增割非爆机械化采掘实践与展望 被引量：1
2
作者 王少锋 石鑫垒 +1 位作者 周子龙 李夕兵 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期979-997,共19页
以深部硬岩矿体为研究对象,针对矿岩特性智能感知与精准表征困难、深部硬岩矿体原位诱变改性机理不清、深部硬岩矿体机械化采掘理论与技术欠缺等三大关键技术难题,开展深部硬岩诱变改性降危增割非爆机械化采掘理论与技术研究,研究深部... 以深部硬岩矿体为研究对象,针对矿岩特性智能感知与精准表征困难、深部硬岩矿体原位诱变改性机理不清、深部硬岩矿体机械化采掘理论与技术欠缺等三大关键技术难题,开展深部硬岩诱变改性降危增割非爆机械化采掘理论与技术研究,研究深部矿岩力学特性原位智能感知、结构面智能识别与分级方法,揭示深部硬岩矿体原位诱变改性机理,建立深部硬岩矿体机械化破碎与智能调控技术体系,实现深部硬岩矿体力学与结构特性的智能感知、硬岩可切割性的原位诱变改性、硬岩矿体的机械化智能破碎,从而为深部硬岩矿体安全高效采掘提供理论基础和技术保障。此外,梳理了深部硬岩矿体非爆机械化采掘理论、技术及装备的发展方向,以便为深部硬岩采掘技术变革提供参考。 展开更多
关键词 金属矿开采 深部硬岩 诱变改性 降危增割 机械破岩
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基于上浮力正态分布的盾构管片上浮变形半解析方法研究 被引量：1
3
作者 刘维正 师嘉文 +2 位作者 谭际鸣 董军 豆小天 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1039-1052,共14页
针对盾构管片上浮计算中上浮力变化的假设形式与实际存在差异,导致上浮量计算不准确,从而引发管片错台、渗水等工程问题,建立三维管片上浮数值模型,基于数值模拟结果与已有试验结果,提出一种符合实际的上浮力正态分布函数,并将上浮力作... 针对盾构管片上浮计算中上浮力变化的假设形式与实际存在差异,导致上浮量计算不准确,从而引发管片错台、渗水等工程问题,建立三维管片上浮数值模型,基于数值模拟结果与已有试验结果,提出一种符合实际的上浮力正态分布函数,并将上浮力作用范围视为置信水平为99.7%的置信区间。假设盾构隧道为置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁,考虑土体剪切变形,建立基于上浮力正态分布的管片上浮变形半解析方法,将解析结果与实测结果及已有方法计算结果进行对比,验证本文方法的适用性,并采用该方法分析地层参数、浆液参数对管片上浮及内力的影响。研究结果表明:在单次注浆作用下,瞬时上浮量先增大后减小,最大值出现在距盾尾21m处,弯矩最大值出现在盾尾处;剪力先增大后减小,在距盾尾9m处达到最大;在持续注浆作用下,累计上浮量、弯矩及剪力不断增大,距盾尾54m处上浮量达到最大值并趋于稳定,弯矩与剪力分别在距盾尾36m、54m处达到最大值;管片上浮量随埋深h、地层等效弹性模量Es增大而减小,随浆液初凝时间t延长呈非线性增大,随注浆压力P的变化呈线性变化;增大h与Es、减小P与t能有效减小管片上浮量、上浮范围及内力;距离盾尾36m至54m为管片最易发生错台区域,Es、t增大会使错台区域首端更接近盾尾。研究成果可为盾构隧道施工参数选取及管片上浮预测与控制提供理论依据。 展开更多
关键词 正态分布 上浮力 盾构隧道 管片上浮 半解析解
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钢管混凝土拱温度效应的解析计算方法 被引量：1
4
作者 刘永健 闫新凯 +1 位作者 刘江 白永新 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期283-296,共14页
将钢管混凝土拱的轴向温度效应按结构力学求解,横截面内温度效应按弹性力学平面应变问题求解,未考虑材料的泊松效应,且钢管混凝土拱并不完全满足平面应变问题假定。本文对钢管混凝土拱的温度荷载进行符合组合结构特点的合理简化,并提出... 将钢管混凝土拱的轴向温度效应按结构力学求解,横截面内温度效应按弹性力学平面应变问题求解,未考虑材料的泊松效应,且钢管混凝土拱并不完全满足平面应变问题假定。本文对钢管混凝土拱的温度荷载进行符合组合结构特点的合理简化,并提出三维温度应力解析计算方法,与传统方法和实体有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:不考虑横向约束解析法计算的轴向自应力偏小,相对误差在-31.67%~-30.24%之间,由于自应力在总的温度应力中占比较大,这一相对误差不可忽视;按平面应变问题计算钢-混界面法向应力误差在-17.96%~10.83%之间;本文提出考虑横向约束解析法计算精度较高,除应用于钢管混凝土拱温度效应计算外,还可用于评估界面热黏结状况及确定管内补偿收缩混凝土自由膨胀率的可行域;在相关桥规建议使用的材料性能取值和结构尺寸范围内,钢管与核心混凝土热脱黏界限温差在4.37℃~15.39℃之间。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 钢-混界面 三维温度应力 解析法 横向约束 脱黏 误差分析
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砂砾地层小净距多孔顶管先后顶进叠加扰动效应分析 被引量：1
5
作者 刘维正 张思宇 +1 位作者 陈旺 彭焱锋 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期138-155,共18页
为研究小净距多孔顶管施工叠加扰动效应,依托南昌市丹霞路综合管廊工程,建立三孔顶管的三维数值模型,探究左→右→中、右→左→中、中→左→右、中→右→左、左→中→右、右→中→左这6种不同施工顺序对土体与管片受力变形的影响规律。... 为研究小净距多孔顶管施工叠加扰动效应,依托南昌市丹霞路综合管廊工程,建立三孔顶管的三维数值模型,探究左→右→中、右→左→中、中→左→右、中→右→左、左→中→右、右→中→左这6种不同施工顺序对土体与管片受力变形的影响规律。综合考虑地表沉降、土体水平位移、管片受力变形,比选出最优施工顺序,并基于此顺序分析三孔顶管引起的土拱效应,以地表沉降与管片变形为判别依据对扰动影响进行分区,同时结合现场监测数据验证模拟结果的准确性,揭示砂砾地层顶管施工时地层受力变形规律。建立地表沉降、管片变形分别与管径、管净距、埋深的经验关系,给出砂砾地层多孔顶管施工的强、中、弱影响分区界限。研究结果表明:间隔式施工比相邻顶管连续施工造成的叠加扰动小,最优顺序为依次施工外侧大直径顶管、小直径顶管及中间顶管,其地表沉降、土体水平位移、管片受力和变形较最不利值分别减少12.2%、24.4%、12%和13.6%;在顶进过程中,地表最大沉降发生在顶管轴线上方并不断叠加变大,第1孔顶管引起的地表最大沉降占最终沉降峰值的50%~70%,沉降槽宽度逐渐增大至单孔时的1.75倍;三孔顶管两侧土体水平位移不断叠加变大,两顶管中间土体水平位移较小且受施工顺序影响较大;后行管顶进会使先行管上方的土拱继续发展,中间顶管上方的土拱效应程度最强;土压力的最大增幅与降幅分别为69.5%和40.9%,顶管上方4.5 m以上土体几乎不受应力释放与土拱效应的影响。 展开更多
关键词 多孔顶管 施工顺序 叠加扰动 数值模拟 影响分区 现场监测
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群桩加固可液化地基的地震响应特性研究 被引量：1
6
作者 林宇亮 李澳华 +3 位作者 邢浩 李丽华 宋宣儒 杨果林 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期123-137,共15页
可液化场地高速铁路路基通常采用群桩加固地基+加筋路堤的结构形式,而地基液化往往是导致路基结构丧失服役性能的主要因素,揭示可液化场地群桩加固地基的地震响应特性是保障高速铁路路基安全运行的重要内容。本文以某可液化场地高速铁... 可液化场地高速铁路路基通常采用群桩加固地基+加筋路堤的结构形式,而地基液化往往是导致路基结构丧失服役性能的主要因素,揭示可液化场地群桩加固地基的地震响应特性是保障高速铁路路基安全运行的重要内容。本文以某可液化场地高速铁路群桩加固地基+加筋路堤为研究对象,通过振动台试验和三维数值仿真手段实现不同强度的地震动激励工况模拟,得到可液化地基超孔隙水压力和桩身应变;将振动台试验结果与数值模拟结果进行对比和验证,研究地震动激励下群桩加固可液化地基的孔隙水压力、超孔压比、桩身内力的变化规律,分析地震动强度对群桩加固地基地震响应的影响,得到不同地震动持时下群桩加固地基的液化区域发展规律。研究结果表明:在不同强度的地震激励下,孔隙水压力和超孔压比响应随输入地震动加速度峰值增加而增加,但增幅随地震动加速度峰值减小;孔隙水压力和超孔压比沿地基深度增大呈现出减小的趋势,地基土液化区深度逐渐加大;地基液化主要发生在地震动激励强烈的时段;当地震结束时,大部分地基土体单元从液化状态转变为非液化状态;在高强度地震动激励下,加固桩的桩身弯矩变化显著,但桩身内力分布合理,其值在允许范围内,桩身不会遭到破坏。可将群桩加固地基方案应用于可液化场地。 展开更多
关键词 可液化场地 群桩 地基 振动台试验 数值模拟 液化区分布
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高速铁路箱式路基新型结构研究 被引量：1
7
作者 肖宏 陈盈盈 +2 位作者 宋绪国 郭帅杰 魏绍磊 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期781-793,共13页
主要阐述箱式路基的结构特点、荷载分类及组合,并建立车辆-轨道-箱式路基-复合地基空间力学模型对其工作特性和荷载传递开展系统研究。研究结果表明:箱式路基纵向长度应≤17.24m,底部设计厚度应≥500mm;在温度作用下无明显伸缩位移,但... 主要阐述箱式路基的结构特点、荷载分类及组合,并建立车辆-轨道-箱式路基-复合地基空间力学模型对其工作特性和荷载传递开展系统研究。研究结果表明:箱式路基纵向长度应≤17.24m,底部设计厚度应≥500mm;在温度作用下无明显伸缩位移,但在结构端缝处存在钢轨应力峰;结构不存在共振风险;在350km/h速度下,箱式路基动应力、动位移均远比限值要求小;但顶板加速度会达到3.325m/s^(2),比我国传统简支梁桥振动加速度大,但比规范限值小;与传统土质路基对比,箱式路基对动荷载的吸收和耗散更具有优势,到路基垫层时,振动衰减超过90%,因此,对箱式路基底部复合地基进行设计时可不考虑列车动荷载的影响。 展开更多
关键词 高速铁路 新型结构 箱式路基 结构设计 有限元分析 荷载传递
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浓密机内细尾砂沉降脱水规律模拟研究 被引量：1
8
作者 李翠平 侯贺子 +2 位作者 阮竹恩 李雪 陈格仲 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1523-1533,共11页
为分析细尾砂粒径对浓密机内料浆沉降脱水效果的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法,对实验室规模的细尾砂浓密脱水过程进行模拟,研究给料井内流场特征及固相分布、沉降区内水分流动及颗粒沉降速度变化等,并建立10~50μm范围内细尾砂... 为分析细尾砂粒径对浓密机内料浆沉降脱水效果的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法,对实验室规模的细尾砂浓密脱水过程进行模拟,研究给料井内流场特征及固相分布、沉降区内水分流动及颗粒沉降速度变化等,并建立10~50μm范围内细尾砂的料浆固相体积分数数学模型和固体通量模型。研究结果表明:当粒径增大到50μm时,给料井中上部湍动能显著增加,湍流耗散率明显提高;随着粒径逐渐增大,沉降区流线形态会发生变化,竖直流线逐渐减少,水平流线和弯曲流线增多,旋涡数量增多且尺度变大;当粒径每增加10μm时,沉降区细尾砂沉降速度提高约0.5 mm/s;当粒径增大时,底流固相体积分数和最小固体通量均呈线性增大。该研究成果可为膏体充填技术中细尾砂高效浓密脱水提供参考。 展开更多
关键词 细尾砂 粒径 浓密 重力沉降 颗粒沉降速度
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高速列车金属/碳纤维混合摩擦吸能结构耐撞性设计及优化 被引量：1
9
作者 许平 舒安麒 +3 位作者 霍钰嘉 阳程星 郭维年 姚曙光 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期358-369,共12页
高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题... 高速列车端部的吸能结构在碰撞事故中具有至关重要的作用,为保护乘客提供了最后的安全保障。在一般情况下,吸能结构通过其自身的塑性变形来耗散碰撞冲击能量,然而,这种方式可能导致试验研究的重复性较差,同时,也存在冲击力不稳定性问题,为此,本文提出一种新型金属/碳纤维混合摩擦吸能结构(HFEAS),该结构由轴瓦、防爬装置、预紧螺栓、内管铁、摩擦板和摩擦金属/CFRP管组成。利用MM3000摩擦试验机测定样件摩擦因数,基于试验结果并结合复合材料的损伤特性,建立混合摩擦吸能结构的有限元模型,对有限元模型进行试验验证,研究不同结构参数对其耐撞性的影响。通过采用GRSM方法进行多目标优化,确定该新型摩擦吸能结构撞击力学参数的最优参数配置,并基于试验设计移动最小二乘法建立摩擦管直径D、螺栓预紧力F和钢铁层厚度t关于能量吸收(EA)、比能量吸收(SEA)和初始峰值(PCF)的响应面模型。采用多目标遗传算法对其力学参数进行优化,通过多目标优化的帕累托前沿得到该摩擦吸能结构的最优参数配置。研究结果表明:螺栓预紧力F对HFEAS的影响最大;当F从1 000 N增加到10 000 N时,峰值力增加了7倍,平台力增加了10倍。混合摩擦吸能结构将复合材料的轻量化与摩擦学特性相结合,为吸能结构的改进和发展提供了新的方向。 展开更多
关键词 轨道交通 耐撞性 摩擦吸能结构 碳钎维材料 多目标优化
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考虑权重系数的浮置板系统多参数影响与匹配分析 被引量：1
10
作者 陈宪麦 黄厚龙 +3 位作者 徐磊 胡逸宁 仵雷振 邓燚 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期347-357,共11页
市域铁路作为连接城市与郊区的关键纽带,其快速发展引起的环境振动问题日益突出。减振垫和减振扣件虽能有效减振,但其低刚度特性会增大钢轨和道床板位移,影响车辆运行的平稳性和舒适性,因此,如何通过合理的参数匹配实现减振垫浮置板系... 市域铁路作为连接城市与郊区的关键纽带,其快速发展引起的环境振动问题日益突出。减振垫和减振扣件虽能有效减振,但其低刚度特性会增大钢轨和道床板位移,影响车辆运行的平稳性和舒适性,因此,如何通过合理的参数匹配实现减振垫浮置板系统的低动力响应设计显得尤为重要。基于此,本文以某市域减振垫浮置板轨道隧道段为研究对象,应用MATLAB建立三维车-线-隧耦合数值模型,考虑低速和高速运营条件,以隧道壁减振和车辆乘坐舒适性为核心优化目标,选择车体垂向加速度、钢轨和浮置板垂向位移及隧道壁最大Z振级为分析指标,以扣件垂向刚度及阻尼、浮置板板下垂向刚度及阻尼和板厚作为系统设计参数进行工况设计,排除超限工况后,通过加权计分法得出不同车速和不同权重组合下的最优参数匹配,并分析上述5个系统设计参数对动力响应指标的组合影响规律。研究结果表明:扣件阻尼对车体加速度、钢轨和浮置板位移的影响没有板下阻尼产生的影响大,板下阻尼的增加会轻微降低车体加速度和浮置板位移,隧道壁最大Z振级随着板下阻尼增加呈现非线性变化,其最小值出现在板下阻尼为0.15 MN·s/m^(3)处。钢轨和浮置板的位移受板厚的影响较小,较大的扣件刚度和板下垂向刚度可以减小钢轨的垂向位移,隧道壁最大Z振级与扣件和板下刚度呈明显正相关,减振垫道床配合使用减振扣件后,与原减振垫道床相比,可减小隧道壁的最大Z振级2.74 dB。 展开更多
关键词 市域铁路 减振垫浮置板 参数匹配 车辆-轨道耦合动力学 权重组合
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基于离散元模拟的砂岩水力耦合特性及破裂机制研究 被引量：1
11
作者 宋勇军 安旭晨 +3 位作者 孙银伟 谢丽君 卢云龙 王双龙 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1564-1577,共14页
为探究岩石水力耦合作用下的渗流场演化特征及破裂机制,基于PFC^(3D)内置的计算流体动力学(CFD)模块,建立CFD-DEM流固耦合模型,进行岩石水力耦合过程模拟。结合室内试验,分析岩石水力耦合过程中微裂纹与渗流场的演化,并评估试样的失效... 为探究岩石水力耦合作用下的渗流场演化特征及破裂机制,基于PFC^(3D)内置的计算流体动力学(CFD)模块,建立CFD-DEM流固耦合模型,进行岩石水力耦合过程模拟。结合室内试验,分析岩石水力耦合过程中微裂纹与渗流场的演化,并评估试样的失效模式。研究结果表明:当试样受载时,破裂位置张拉与剪切微裂纹相互交错出现,形成宏观剪切带,导致破坏模式为剪切破坏;随着渗透压的增大,微裂纹总数、组构接触力和接触数目均减小,峰值应力后岩石脆性断裂更明显;在水力耦合作用下,岩石内部渗流场的演化与微裂纹的发展密切相关;在整个试验过程中,岩样中的流体主要沿新形成的微裂纹和剪切带渗透,而未损伤区渗流场与剪切带处没有太大变化,这与室内试验中渗透率的急剧增加相对应;据声发射振铃计数将试样破裂过程分为无损期、平静期、增长期和爆发期4个阶段;振铃计数在试样破坏前存在小范围沉寂期,该时期振铃计数相对均匀出现,累计振铃计数呈阶梯式增长,直到试样强度达到峰值点,该特征可作为岩石破坏的前兆判据。 展开更多
关键词 离散元 水力耦合 渗流场 细观损伤 声发射 破裂机制 各向异性
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应力状态和槽深对预切槽辅助滚刀破岩影响的近场动力学研究 被引量：1
12
作者 周建 沈君逸 +2 位作者 廖星川 刘福深 尚肖楠 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期189-200,共12页
首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9... 首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9、18和30 mm这4种预切槽深度,总计8种工况;最后,研究了应力状态和预切槽深度对岩石破坏形态和破岩效率影响。研究结果表明:滚刀峰值贯入力随槽深的变化规律和岩石破坏形态与试验结果相符,从而验证了模型的可行性;在不同的槽深下,岩石存在2种破坏形态;当槽深为3 mm时,2个滚刀之间形成岩石破碎区;当槽深大于3 mm时,2个滚刀之间形成完整的岩块;当大主应力沿z方向时,会产生中央贯通裂纹;而当大主应力沿x方向时,则不会生成中央贯通裂纹;随着槽深增大,岩石损伤集中在预切槽附近区域,破岩效率也随之增高;当槽深≥18 mm时,峰值贯入力和比能较小,且两者受应力状态影响也较小。为实现不同应力条件下破岩性能的优化平衡、延长滚刀的使用寿命并降低施工成本,建议预切槽深度不小于18 mm;当预切槽深度无法达到该要求时,可在水平方向为大主应力方向时适当增加预切槽深度。 展开更多
关键词 预切槽 三维滚刀破岩 近场动力学 应力状态 预切槽深度
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真三轴高压电脉冲岩体致裂试验系统及定向破裂特征
13
作者 郭军 刘全 +8 位作者 冯国瑞 白锦文 王志强 文晓泽 米鑫程 冯文明 张洁 张旭 李丽绒 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1957-1968,共12页
设计并研制了一种真三轴应力作用下高压电脉冲岩体定向致裂试验系统。首先,将真三轴试验机与高压电脉冲系统相结合,构建了试验系统的核心框架;其次,采用超动态应变仪高精度监测致裂过程中的应变;最后,对红砂岩试样进行试验,从放电能量... 设计并研制了一种真三轴应力作用下高压电脉冲岩体定向致裂试验系统。首先,将真三轴试验机与高压电脉冲系统相结合,构建了试验系统的核心框架;其次,采用超动态应变仪高精度监测致裂过程中的应变;最后,对红砂岩试样进行试验,从放电能量、负载电极结构和单向围压3个方面系统研究了其高压电脉冲致裂的破裂特征。研究结果表明:该系统由高压电脉冲系统、应力加载控制系统和数据采集系统3个子系统组成,能够实现复杂应力条件下岩体致裂过程的精确控制和实时监测;负载电极的能量转换效率稳定在10%~20%;放电能量对致裂效果具有最优值,在低放电能量下,定向致裂效果不明显;而当能量过高时,非聚能方向会产生较多次生裂纹,导致能量利用率下降;增大放电孔宽度可显著提升冲击波的传播效率,12 mm聚能孔的能量释放定向性比6 mm聚能孔的优;单向围压抑制垂直围压方向的裂纹萌生与扩展,而促进平行围压方向的裂纹;在相同能量下,随着单向围压增大,裂纹扩展方向与围压方向的平均夹角减小,裂纹宽度和长度显著增加。 展开更多
关键词 液电效应 试验系统 真三轴 定向致裂 峰值应变
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基于分形理论的烟道气强化蒸汽传热机理研究
14
作者 张超 顾子涵 +3 位作者 宋京承 伦增珉 王海涛 李兆敏 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2487-2503,共17页
稠油油藏原油黏度高,常规蒸汽驱因注入蒸汽的窜流、超覆和热损耗快等因素开发效果较差。为了提升该类油藏开发效益,对蒸汽驱和烟道气辅助蒸汽驱过程中的油藏开发进行三维物模实验研究,并基于分形理论对各阶段油藏储层内蒸汽干度和导热... 稠油油藏原油黏度高,常规蒸汽驱因注入蒸汽的窜流、超覆和热损耗快等因素开发效果较差。为了提升该类油藏开发效益,对蒸汽驱和烟道气辅助蒸汽驱过程中的油藏开发进行三维物模实验研究,并基于分形理论对各阶段油藏储层内蒸汽干度和导热系数分布进行表征。研究结果表明,伴注烟气可基于受热膨胀增能以及热损失削减等效应缓解汽窜和超覆,优化蒸汽波及效率及其加热降黏原油的效果,使采收率在蒸汽驱44.92%的基础上提升至61.47%。烟气的伴注降低其所在储层区域的导热系数,削减储层局部热能损失,使蒸汽流动沿程的干度和流动性提高,促进蒸汽的波及与原油的受热降黏,为采收率的提升创造条件。该研究表明烟道气是优化稠油油藏蒸汽驱效果的优秀媒介,可为丰富烟道气辅助蒸汽驱优化稠油油藏开发效益机理方面的理论提供参考。 展开更多
关键词 稠油油藏 烟道气 分形理论 蒸汽干度场 导热系数场
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硼泥资源化利用研究进展
15
作者 钟强 项思敏 +4 位作者 姜文政 张鑫 易凌云 饶明军 彭志伟 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期409-424,共16页
硼泥是硼砂生产过程中产生的工业废弃物,每年产出量超100万t。大部分硼泥未经处理而排放堆积,硅镁硼等有价元素得不到有效回收利用,同时造成严重的环境污染。随着全球对环境保护和资源可持续利用的重视,硼泥的资源化利用成为科研和工业... 硼泥是硼砂生产过程中产生的工业废弃物,每年产出量超100万t。大部分硼泥未经处理而排放堆积,硅镁硼等有价元素得不到有效回收利用,同时造成严重的环境污染。随着全球对环境保护和资源可持续利用的重视,硼泥的资源化利用成为科研和工业生产领域的焦点。本文综述了硼泥中硅、镁、硼等有价元素提取利用以及硼泥作为添加剂用于铁矿造块、制备建筑材料、烧结材料、废水处理剂以及高分子复合材料等研究进展及其应用。尽管目前对硼泥的资源化利用已经取得一定进展,但仍存在诸多问题和挑战,例如因硼泥组分复杂、元素提取技术难度大、硼泥应用领域和市场规模有限,限制了其资源化利用的广度和深度。针对这些问题,提出了未来硼泥资源化利用的发展方向。 展开更多
关键词 硼泥 资源化利用 含硼复合黏结剂 铁矿造块
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砷黄铁矿生物氧化热力学分析
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作者 李骞 韩雨琪 +2 位作者 张雁 杨永斌 姜涛 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
生物氧化法是各类含砷金矿预处理方法中最具发展前景的方法之一,然而,生物氧化速率慢、周期长,且含砷金矿中砷黄铁矿(FeAsS)作为最主要的载金矿物在生物氧化过程中,其表面易形成钝化物,这些问题严重制约含砷金矿生物预氧化技术的工业化... 生物氧化法是各类含砷金矿预处理方法中最具发展前景的方法之一,然而,生物氧化速率慢、周期长,且含砷金矿中砷黄铁矿(FeAsS)作为最主要的载金矿物在生物氧化过程中,其表面易形成钝化物,这些问题严重制约含砷金矿生物预氧化技术的工业化应用。针对以上问题,本文从热力学角度出发,分析FeAsS的氧化溶解及钝化过程。研究结果表明:在pH为0~3,电位-0.4<E<0.2 V(pH=3)或-0.4<E<0.4 V(pH=0)时,FeAsS在氧化过程中不可避免地会形成中间钝化产物As_(2)S_(2)、As_(2)S_(3)和S0;通过提高溶液电位可使这些钝化产物不能稳定存在;当E>0.2V(pH=3)或E>0.4V(pH=0)时,FeAsS会被氧化生成含Fe沉淀物,其中,H_(3)OFe_(3)(SO_(4))_(2)(OH)_(6)和FeO∙OH最容易形成;在实际氧化过程中,应尽量控制溶液电位不宜过高或尽量减少体系的总硫浓度,以避免含铁钝化物的生成。该热力学分析可为砷黄铁矿的高效生物氧化提供参考。 展开更多
关键词 含砷金矿 砷黄铁矿 生物氧化 钝化产物 热力学分析
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碎粉岩地层水平旋喷注浆扩散加固规律与影响因素研究
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作者 杨磊 杨洋 +4 位作者 张童 李梦天 李召峰 林春金 孙伟 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1477-1488,共12页
水平旋喷注浆是实现细小颗粒结构致密软弱地层有效加固的重要手段,目前关于旋喷注浆扩散模式、加固强度特征及被注介质力学响应规律的研究尚不充分。本文以云南省滇中引水工程香炉山隧洞揭露的碎粉岩作为介质对象,基于自主研发的旋喷注... 水平旋喷注浆是实现细小颗粒结构致密软弱地层有效加固的重要手段,目前关于旋喷注浆扩散模式、加固强度特征及被注介质力学响应规律的研究尚不充分。本文以云南省滇中引水工程香炉山隧洞揭露的碎粉岩作为介质对象,基于自主研发的旋喷注浆模拟试验系统,研究注浆加固体的空间形态与强度特征,分析注浆压力、旋转速度和提升速度这3个关键因素对浆液扩散范围及加固强度的影响,探究旋喷注浆过程中被注介质压力动态响应规律。研究结果表明:旋喷注浆加固体呈正面面积大、背面面积小的类圆台状不规则形态,断面直径随注浆管提升距离增大而逐渐减小,可分为快速减小和缓慢减小2个阶段;旋喷注浆关键控制参数对浆液扩散范围和加固强度具有显著影响,扩散范围和加固体强度与注浆压力呈正相关关系,而与注浆管旋转速度和提升速度呈负相关关系,其中注浆压力对加固强度的提升作用明显,在1~3MPa范围内增大时,加固体强度可提升3.8%~46.2%,而旋转速度对加固体强度的削弱作用较小;旋喷注浆过程中被注介质土压力呈波动变化规律,波动频率与旋转速度密切相关,土压力均值变化具有“前期波动上升、后期逐渐平稳”的两阶段特征,表明旋喷注浆对碎粉岩的切削、冲击和挤密作用逐渐增强,有利于加固效果提升。相关研究结果可为致密软弱地层水平旋喷注浆方案设计、控制参数优化与加固效果评价提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 碎粉岩 水平旋喷注浆 扩散模式 加固体强度 关键控制因素
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履带起重机桁架臂最大静力响应预测
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作者 李金平 张宇 +4 位作者 田一 顾海荣 叶敏 张大庆 徐信芯 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2731-2740,共10页
为了快速、准确预测不同工况下履带起重机桁架臂结构最大静力响应,提出了一种将BP神经网络和改进的COOT算法(ICOOT)相结合的ICOOT-BP神经网络预测模型。首先,采用Ansys参数化设计语言创建桁架臂在不同工况、杆件尺寸参数和载荷作用下最... 为了快速、准确预测不同工况下履带起重机桁架臂结构最大静力响应,提出了一种将BP神经网络和改进的COOT算法(ICOOT)相结合的ICOOT-BP神经网络预测模型。首先,采用Ansys参数化设计语言创建桁架臂在不同工况、杆件尺寸参数和载荷作用下最大静力响应的参数化模型,获取静力响应训练样本;其次,使用Tent混沌映射和自适应变异方法改进原始COOT算法,提高其优化能力,得到了改进的COOT算法(ICOOT);最后,确定了BP神经网络模型的拓扑结构,利用ICOOT算法优化BP神经网络中的权值和阈值,建立桁架臂静力分析时输入参数与输出响应之间的代理模型ICOOT-BP。研究结果表明:某型履带起重机桁架臂在多种工况下,ICOOT-BP模型能够快速预测桁架臂的最大静力响应,预测结果与有限元分析结果具有高度一致性,位移和应力相对误差绝对值均小于4%,且在预测精度与训练效率方面均显著高于所对比的其他预测模型。所提ICOOT-BP模型极大地提高了履带起重机桁架臂的最大静力响应分析效率,可为桁架臂力学分析与结构优化设计提供准确的结构分析代理模型。 展开更多
关键词 履带起重机 桁架臂 静力响应预测 BP神经网络 改进的COOT算法
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单轴压缩下充填体−围岩组合体力学特性与能量演化规律
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作者 邱华富 李宇航 +2 位作者 刘浪 梁超 丁自伟 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期688-701,共14页
为研究矸石胶结充填体-围岩组合体力学特性和能量演化规律,对不同接触面倾角的组合体试件进行单轴压缩试验,对破坏过程的力学特性、声发射特征和能量演化规律进行分析。研究结果表明:接触面倾角0°、15°和30°的组合体试... 为研究矸石胶结充填体-围岩组合体力学特性和能量演化规律,对不同接触面倾角的组合体试件进行单轴压缩试验,对破坏过程的力学特性、声发射特征和能量演化规律进行分析。研究结果表明:接触面倾角0°、15°和30°的组合体试件发生延性破坏,接触面倾角45°、60°、75°、90°的组合体试件发生脆性破坏。随着荷载的持续增大,组合体试件在峰值应力处都产生大量声发射信号;随接触面倾角的增大,拉伸破坏占比呈先增加后减小趋势,在接触面倾角为45°时达到最大。不同接触面倾角组合体试件在峰值应力前弹性应变能呈非线性增加,耗散能曲线斜率随着接触面倾角增加逐渐减小;峰后破坏阶段曲线演化规律与组合体试件的破坏类型有关。延性破坏时,弹性能耗比曲线整体先下降,后在峰值应力处转为呈上升趋势;脆性破坏时,弹性能耗比曲线整体呈下降趋势,在峰值应力处达到最小值。声发射特征和能量演化规律与组合体试件破坏过程相关性较好,可为组合体破坏预测提供有效前兆信息。 展开更多
关键词 充填体-围岩组合体 矸石胶结充填体 声发射 能量演化 弹性能耗比
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磁铁矿氢气还原过程的等温和非等温动力学机理研究
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作者 黄金堤 李静 +3 位作者 易涛 李明周 刘付朋 汪金良 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期3139-3151,共13页
基于现代热分析技术,系统探究H_(2)/N_(2)混合气氛下磁铁矿颗粒的还原动力学行为,重点解析还原温度、颗粒粒度及氢气流量等关键参数的影响规律。通过无模型方法获得氢气还原磁铁矿非等温动力学参数;基于等温热分析动力学原理,构建不同... 基于现代热分析技术,系统探究H_(2)/N_(2)混合气氛下磁铁矿颗粒的还原动力学行为,重点解析还原温度、颗粒粒度及氢气流量等关键参数的影响规律。通过无模型方法获得氢气还原磁铁矿非等温动力学参数;基于等温热分析动力学原理,构建不同氢气流量条件下的还原反应机理函数。研究结果表明:磁铁矿氢气非等温还原过程中,反应活化能呈现先降后升的演变特征,在初始阶段(还原度α=0.1~0.6),活化能从112.4 kJ/mol降至75.1 kJ/mol;进入中后期(α>0.6),活化能回升至144.4 kJ/mol。磁铁矿等温还原过程遵循反应成核与生长模型(A1,机理函数G(α)=-ln(1-α)),在20~80 mL/min氢气流量下,模型相关系数R^(2)>0.969。研究成果揭示了复杂气氛条件下磁铁矿还原动力学机制,为钢铁工业氢基直接还原技术的开发提供了理论基础。 展开更多
关键词 磁铁矿 动力学 还原度 氢气还原 机理函数
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