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浅埋煤层开采地表裂缝发育规律及形成演化机理 被引量：3
1
作者 侯恩科 慕佳欣 +6 位作者 谢晓深 冯栋 杨磊 李研 何涛 包康光 陈小绳 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期107-117,共11页
【目的】地表裂缝是陕北煤矿区最常见的一种地质灾害,不仅损伤地表生态环境,与覆岩裂隙贯通的地表裂缝还是地表水溃入井下的主要通道,威胁井下安全生产。【方法】为进一步揭示浅埋煤层开采地表裂缝发育规律,并阐明其形成及演化机理,以... 【目的】地表裂缝是陕北煤矿区最常见的一种地质灾害,不仅损伤地表生态环境,与覆岩裂隙贯通的地表裂缝还是地表水溃入井下的主要通道,威胁井下安全生产。【方法】为进一步揭示浅埋煤层开采地表裂缝发育规律,并阐明其形成及演化机理,以陕北红柳林煤矿15218工作面和25213工作面为研究对象,采用地表裂缝填图、裂缝动态监测和数值模拟等方法,对地表裂缝进行深入研究。【结果和结论】研究表明:(1)浅埋煤层开采地表裂缝整体呈“C”形展布,其发育特征与发育位置和地貌类型密切相关。相同开采条件下黄土沟壑区>5 cm宽度的裂缝数量占比是风沙滩地区的2.15倍,发育程度明显大于风沙滩地区;工作面边界裂缝发育程度明显大于面内裂缝。(2)浅埋煤层开采地表裂缝具有超前和滞后2种动态发育特征,其中,25213工作面开采诱发的地表裂缝滞后回采位置发育,滞后距6.49 m;15218工作面开采诱发的地表裂缝超前回采位置发育,超前距20.07 m;面内裂缝具有4种活动特征,边界裂缝宽度仅呈现“开裂-增大-稳定”的活动特征,地表裂缝整体活动时间4~14 d。(3)采空区地表附近形成压缩区、拉压转换区和拉伸区,随着工作面推进,采空区顶板岩层和地表移动变形破坏区不断向前扩展。地表下沉盆地范围略大于采空区,最大下沉系数0.82。(4)非贯通裂缝主要由地表移动盆地边缘土体拉伸变形超过其极限值所引起,贯通裂缝是覆岩内部上行裂缝与地表裂缝相接或直接导通地表的结果。随着工作面推采,基本顶周期破断引起地表裂缝向前不断扩展。地表裂缝宽度变化特征与裂缝两侧块体的复杂运动密切相关。研究成果对浅埋煤层开采区地表裂缝防治具有重要参考价值。 展开更多
关键词 浅埋煤层 开采损害 地表裂缝 数值模拟 红柳林煤矿
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铝合金表面机械强化疲劳性能研究进展
2
作者 高冲 董丽虹 +3 位作者 刘彬 吕晓仁 张宇鹏 李征奇 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期115-131,共17页
表面机械强化技术作为提升铝合金结构部件疲劳性能的有效手段,在表面改性领域应用广泛。然而,在选择强化技术与确定工艺参数时,尚缺乏统一的预判强化后疲劳性能的标准。现阶段关于表面强化处理后性能演变对疲劳性能影响机理的研究尚浅,... 表面机械强化技术作为提升铝合金结构部件疲劳性能的有效手段,在表面改性领域应用广泛。然而,在选择强化技术与确定工艺参数时,尚缺乏统一的预判强化后疲劳性能的标准。现阶段关于表面强化处理后性能演变对疲劳性能影响机理的研究尚浅,且缺乏系统性总结。从表面机械强化塑性变形方式出发,综述压入、碾磨、滚压及多种方法组合的典型表面机械强化技术及发展现状,归纳不同类型的表面机械强化技术对铝合金表面形貌、显微组织、显微硬度、残余应力等方面的影响规律。从疲劳寿命、疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展的角度整合表面机械强化技术对铝合金疲劳性能的影响规律及研究方法。鉴于影响机制的复杂性,深入分析表面机械强化对铝合金疲劳性能的作用机制,为工程应用提供了理论支撑与实践指导,填补了在合理选择技术、确定工艺参数及预判强化后疲劳影响机理方面系统性分析的空白。最后,基于当前研究瓶颈,对强化后铝合金疲劳性能的未来研究方向进行展望。 展开更多
关键词 表面机械强化 梯度结构 残余应力 裂纹萌生 裂纹扩展
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红黏土干缩裂隙表面形态量化下的深度计算模型
3
作者 董辉 王威 +2 位作者 姚英杰 刘高志 徐平 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1588-1603,共16页
黏土失水产生裂隙是一种常见自然现象,裂隙破坏了土体完整性,降低了土体强度、渗透性等力学特征,是引发滑坡、堤坝失稳等岩土体破坏的重要原因。掌握干缩裂隙深度发展的变化规律,是探究裂隙深度影响边坡入渗模式并确定边坡稳定的关键环... 黏土失水产生裂隙是一种常见自然现象,裂隙破坏了土体完整性,降低了土体强度、渗透性等力学特征,是引发滑坡、堤坝失稳等岩土体破坏的重要原因。掌握干缩裂隙深度发展的变化规律,是探究裂隙深度影响边坡入渗模式并确定边坡稳定的关键环节,为此,通过室内模型实验,得到裂隙开裂过程的表面和深度之间变化关系,探索土体表面粗糙度对饱和红黏土干缩裂隙的影响,利用回归分析和机器学习算法建立深度预测模型。研究结果表明:依据裂隙表面形态特征,干缩有效裂隙大致分为直线型、曲线型和转折型3类,其中,直线型和曲线型裂隙分别占总数的54%和29%;随着土体表面粗糙度增加,表层裂隙发育速度增大75%且发生转折概率增大8%,得到相同深度下有效裂隙形态变化特征;饱和红黏土的裂隙表面面积、长度、距离与深度的皮尔逊相关系数分别为0.90、0.93、0.87。根据裂隙表面几何形态特征参数,以多元非线性回归和梯度提升回归树算法建立裂隙深度预测模型,预测误差均能控制在15%内,可为裂隙深度研判提供参考。 展开更多
关键词 红黏土 干缩裂隙 表面形态 裂隙深度 计算模型
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混凝土单轴压缩表面裂纹分布的一致分形特征
4
作者 吴剑锋 黄雨悦 +2 位作者 李赫赫 马德源 王彩华 《材料导报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系... 通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系。建立了基于表面裂纹分布单一分形维数的混凝土单轴压缩弹性分形损伤本构方程。结果表明,混凝土在单轴压缩条件下的表面裂纹分布具有一致分形特征,满足自相似性;单一分形维数介于1.60~1.80,且单一分形维数越大,表面裂纹分布越复杂;单一分形维数随峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、应力水平的增大而增大,随粗骨料粒径、试样尺寸、脆性指标的增加呈降低趋势;基于单一分形维数的混凝土弹性分形损伤本构方程,理论曲线与应力-应变试验曲线吻合良好。研究结果可为分析混凝土裂纹演化规律提供参考。 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 表面裂纹 一致分形 单一分形维数 本构方程
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不同厚度的珊瑚泥与高岭土面层龟裂特性对比模型试验研究
5
作者 丁选明 李一夫 +2 位作者 方华强 王红 辛义文 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第3期501-512,共12页
为探究珊瑚泥面层的龟裂特性,重点考虑了厚度影响,进行了珊瑚泥面层和高岭土面层的室内模型对比试验,利用Python和PCAS对试验结果进行处理,定量分析了两种土体面层的裂隙节点数、裂隙条数、裂隙平均长度、裂隙平均宽度、表面裂隙率以及... 为探究珊瑚泥面层的龟裂特性,重点考虑了厚度影响,进行了珊瑚泥面层和高岭土面层的室内模型对比试验,利用Python和PCAS对试验结果进行处理,定量分析了两种土体面层的裂隙节点数、裂隙条数、裂隙平均长度、裂隙平均宽度、表面裂隙率以及分形维数在不同厚度下随时间的变化规律,并使用扫描电子显微镜(SEM)对珊瑚泥面层样进行了微观扫描。结果表明:(1)对于珊瑚泥面层,最终裂隙面积分形维数、最终裂隙长度分形维数、最终裂隙节点数、最终裂隙条数以及最终表面裂隙率随厚度增加而减小,裂隙平均宽度峰值、最终裂隙平均长度随厚度增加而增大。高岭土面层的裂隙参数受厚度的影响形式与珊瑚泥相同,但受影响程度明显低于珊瑚泥;(2)珊瑚泥面层和高岭土面层的裂隙平均长度变化趋势一致,而对于珊瑚泥和高岭土的其他裂隙参数,前者的增长速率在初始阶段较大,后者则符合S型增长曲线,初始阶段的增长速率较低;(3)面层裂隙以水平和竖向裂隙为主,这是因为水分在重力和蒸发作用下向底部和表层迁移,造成面层形成水力梯度,进而导致了不均匀收缩并产生定向裂隙;(4)此外,结合断裂力学理论分析了珊瑚泥龟裂的特点。珊瑚泥具有多孔隙结构,裂隙很可能在孔隙处萌发。黏粒团簇的基质吸力对外表现为拉应力并作用于裂隙尖端,珊瑚泥中砂粒粉粒的干扰造成黏粒团簇分布不均,改变了拉应力方向,进而将张开型断裂转变为滑移型断裂,导致珊瑚泥裂隙发育方向容易改变;(5)在撕开型断裂中,随着面层厚度增加,裂隙面上的剪应力分布会变得更加复杂,进而导致裂缝传播的驱动力增加,也就造成了珊瑚泥面层的裂隙参数对于厚度变化的敏感程度要高于高岭土。该研究对后续珊瑚泥新型绿色工程材料的研发与应用具有重要参考价值。 展开更多
关键词 珊瑚泥 面层 龟裂 模型试验 断裂力学
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天然弱面对瓦斯抽采水平井压裂多裂缝扩展的影响
6
作者 庞涛 姜在炳 +2 位作者 王正喜 刘修刚 李浩哲 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期130-138,共9页
针对碎软低渗煤层待掘煤巷条带瓦斯高效抽采难题,提出待掘煤巷条带顶板水平井分段压裂高效预抽瓦斯技术。为实现瓦斯无空白带均衡抽采,基于分段多簇压裂的裂缝网络构建是技术成功的关键。为研究煤系地层中的多裂缝扩展形态,分析了煤系... 针对碎软低渗煤层待掘煤巷条带瓦斯高效抽采难题,提出待掘煤巷条带顶板水平井分段压裂高效预抽瓦斯技术。为实现瓦斯无空白带均衡抽采,基于分段多簇压裂的裂缝网络构建是技术成功的关键。为研究煤系地层中的多裂缝扩展形态,分析了煤系地层天然弱面发育特征,建立了天然弱面对多裂缝扩展形态的判别式,并采用有限元方法分析了单一天然弱面和多天然弱面对多裂缝扩展的影响。结果表明:煤层及顶底板岩层中发育有大量裂隙、层理、界面等天然弱面,影响着水力压裂裂缝的扩展形态;裂缝与天然弱面的相互作用受原场地应力、已形成裂缝的诱导应力和裂缝尖端应力场的共同影响;天然弱面距预置裂缝距离小时能够诱导裂缝起裂并迅速取得扩展优势,距离大时能够诱导多裂缝扩展呈复杂形态;小角度天然弱面能够诱导附近裂缝快速扩展,角度为90°时不影响缝间干扰。多天然弱面发育条件下,应力差低时易形成以天然弱面为主的缝网,应力差大时易形成较为简单的单一裂缝;天然弱面密度大、形态复杂时易形成缝网,地应力对缝网形态影响不大。工程应用表明,试验井水力压裂形成了覆盖待掘煤巷条带的缝网,日产气量已达1708 m^(3),且正处于产气量上升阶段,具有良好抽采前景。 展开更多
关键词 煤巷条带 顶板水平井 瓦斯预抽 天然弱面 多裂缝扩展
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X80管道轴向表面疲劳裂纹扩展及疲劳寿命研究
7
作者 曹敏 汤历平 +5 位作者 石咏衡 谷浩 钟翔 唐丽 杨晓惠 徐涛龙 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期238-247,共10页
利用ABAQUS/FRANC3D对含表面轴向裂纹的X80长输管道进行联合仿真,分析了波动内压对长输管道疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子及疲劳寿命的影响。结果表明:在不同应力比作用下,疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子均随裂纹扩展而增大... 利用ABAQUS/FRANC3D对含表面轴向裂纹的X80长输管道进行联合仿真,分析了波动内压对长输管道疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子及疲劳寿命的影响。结果表明:在不同应力比作用下,疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子均随裂纹扩展而增大,且裂纹尖端不同位置处应力强度因子的波动也逐渐增大;随着裂纹深度增加,应力强度因子范围ΔK在所有应力比下呈上升趋势,且上升趋势逐渐增大,同时裂纹扩展速率也逐渐增大;在裂纹扩展过程中,裂纹尖端边缘位置相较于裂纹尖端中部更容易扩展,导致其裂纹扩展速率更高,寿命更低,疲劳裂纹在波动内压的作用下更倾向于轴向扩展。 展开更多
关键词 长输管道 轴向表面裂纹 疲劳裂纹扩展 应力强度因子 疲劳寿命
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钛合金表面裂纹前缘三维约束因子分布特性研究
8
作者 陈传勇 黄先念 +3 位作者 何悦 宣海军 彭文雅 李钢 《推进技术》 北大核心 2025年第8期264-274,共11页
针对航空发动机钛合金转子寿命限制件的裂纹扩展准确预测问题,本文以含表面裂纹TC4钛合金试样为研究对象,利用弹塑性有限元方法研究了表面裂纹前缘三维约束因子分布特性,构建了程序化网格划分、应力提取和约束因子计算流程,开展大量算... 针对航空发动机钛合金转子寿命限制件的裂纹扩展准确预测问题,本文以含表面裂纹TC4钛合金试样为研究对象,利用弹塑性有限元方法研究了表面裂纹前缘三维约束因子分布特性,构建了程序化网格划分、应力提取和约束因子计算流程,开展大量算例仿真并与当前广泛使用的约束因子计算方法对比。结果表明:表面裂纹前缘约束因子呈“倒U型”分布,从试样表面位置到最深位置,约束因子从约1.25增大至约2.5;裂纹前缘约束因子受裂纹尺寸、裂纹形状以及加载载荷耦合作用,呈现出复杂非单调变化趋势。本文提出的基于程序化网格生成的有限元数值分析方法,相比传统有限元分析,可快速批量计算不同载荷水平、不同裂纹形状和尺寸的裂纹前缘三维约束因子;相比约束因子拟合公式,则能更好地反映裂纹前缘不同空间位置处的实际约束情况。 展开更多
关键词 TC4钛合金 表面裂纹 裂纹前缘 约束因子 有限元分析
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低速水流作用下水泥净浆缝面溶蚀的试验研究
9
作者 高文龙 王少伟 +2 位作者 吴佳雯 夏群 胡坤 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期79-83,共5页
为探究低速水流作用下水泥净浆缝面流速与加速钙溶蚀效应之间的定量关系,使用1 moL/L NH_4Cl溶液作为溶蚀介质,在0.0、0.3、0.6、1.2、2.4 m/s流速下对水泥净浆单裂缝表面开展静态和动态溶蚀试验,研究缝面溶蚀—冲蚀深度、钙离子溶出量... 为探究低速水流作用下水泥净浆缝面流速与加速钙溶蚀效应之间的定量关系,使用1 moL/L NH_4Cl溶液作为溶蚀介质,在0.0、0.3、0.6、1.2、2.4 m/s流速下对水泥净浆单裂缝表面开展静态和动态溶蚀试验,研究缝面溶蚀—冲蚀深度、钙离子溶出量、质量损失率、曲折度、粗糙度和剩余固相钙含量6种评价指标的时变规律,并通过SEM/EDS和XRD进行微观机理解释。结果表明,2.4 m/s范围内的净浆缝面动态溶蚀过程仍满足Fick扩散定律,流动水对缝面无明显冲蚀作用,加速溶蚀效应与流速之间呈负指数函数型增长关系;流动水仅在溶蚀初期会引起缝面曲折度和粗糙度的显著降低,后期几乎无影响;流动水仅加速缝面溶蚀过程,不同流速下的最终缝面剩余固相钙含量相近。 展开更多
关键词 水泥净浆 低速水流 单裂缝缝面 加速溶蚀效应
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缓倾斜厚煤层仰斜开采覆岩及地表损伤特征与机理
10
作者 谢晓深 侯恩科 +3 位作者 赵兵朝 冯栋 侯鹏飞 郭维强 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1443-1457,共15页
为科学指导鄂尔多斯盆地西部缓倾斜厚煤层开采矿井灾害防治和生态环境保护,实现西部煤炭的绿色安全开采。以红柳煤矿I020213工作面研究为背景,采用相似材料模拟、实地调查、裂缝原位示踪开挖和理论分析相结合的方法,分析缓倾斜厚煤层仰... 为科学指导鄂尔多斯盆地西部缓倾斜厚煤层开采矿井灾害防治和生态环境保护,实现西部煤炭的绿色安全开采。以红柳煤矿I020213工作面研究为背景,采用相似材料模拟、实地调查、裂缝原位示踪开挖和理论分析相结合的方法,分析缓倾斜厚煤层仰采覆岩及地表损伤特征,并依此构建地表裂缝活动类型的判据,探究地表裂缝形成及活动机理。结果表明:I020213工作面顶板覆岩以“悬臂-断裂-铰接-垮落回转-滑移-稳定”的重复性结构向前扩展演化,采空区上方覆岩破坏形态呈斜梯形的非对称偏移形态,下山采空区压实度是上山采空区的1.2倍,采空压实区边界整体呈类似抛物线的椭抛面。覆岩离层裂隙宽度具有“增大-减小”的动态变化特征,竖向裂隙宽度则表现出“增大-稳定”和“增大-减小-稳定”2种动态特征;导水裂隙带发育高度呈“快增-缓增-稳定”的递进式动态发育特征,稳定后发育高度达145m。采空区上方地表损伤形式以地表隆起为主,隆起高度达2.7~36.0cm,平均为10.14cm;工作面边界上方主要发育拉张裂缝和台阶裂缝,裂缝宽度为1.5~18.0cm,落差最大约17.0cm。根据裂缝宽度-深度变化特征,地表裂缝剖面形态可分为“类楔型”、“类梭型”和“类树枝分叉型”3类,且具有偏斜特征,偏移量与裂缝发育深度呈二次多项式相关。宽度小于3.0 cm的裂缝垂向发育深度为1.70~3.10 m,垂向深度差为46.0~190.0cm/m,平均垂向深度差为132cm/m,裂缝发育深度与宽度符合线性函数关系。采空区上方地表隆起滞后回采位置发育,滞后距离为24.7~71.3m,隆起高度均呈现“增加-稳定”的动态变化过程,活动时间为11~13d;边界裂缝在拉张作用下呈现“持续增大-稳定”和“开裂-稳定”2种变化特征,活动时间为2~12d。地表裂缝发育类型及活动特征与表土层性质和裂缝间距密切相关。一般情况下裂缝间距越大,越易形成无闭合活动的台阶裂缝,反之则容易形成有闭合活动的拉张裂缝。 展开更多
关键词 缓倾斜煤层 覆岩破断 地表裂缝 演化特征 形成机理
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不同应力比下316L/2Cr13多层不锈钢复合板高周疲劳行为研究
11
作者 周鑫 马景平 +2 位作者 曹睿 蒋小霞 闫英杰 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期209-218,共10页
采用升降法与成组法对316L/2Cr13多层不锈钢复合板进行应力比R为-1、-0.5、0、0.1和0.5的室温高周疲劳试验,获得了316L/2Cr13多层不锈钢复合板的S-N曲线,并对断口及起裂原因进行了分析。结果表明:多层钢在不同应力比下S-N曲线出现明显... 采用升降法与成组法对316L/2Cr13多层不锈钢复合板进行应力比R为-1、-0.5、0、0.1和0.5的室温高周疲劳试验,获得了316L/2Cr13多层不锈钢复合板的S-N曲线,并对断口及起裂原因进行了分析。结果表明:多层钢在不同应力比下S-N曲线出现明显的水平段,有确定的疲劳极限。在同样的应力幅下,应力比越大,施加的平均应力越大,疲劳极限随着应力比的增加而降低。316L/2Cr13多层不锈钢复合板具有较高的强度与塑性。在循环载荷的加载过程中,多层钢通常会在脆性较高的2Cr13层起裂,且2Cr13层中铁素体相产生的滑移带是疲劳起裂的主要原因。在316L/2Cr13多层不锈钢复合板的断口中,由于316L层具有较好的塑性,可观察到大量的疲劳辉纹,而2Cr13层以脆性穿晶断裂为主。在拉-压循环载荷下,断口会出现大量的磨损面,且316L层磨损更为严重。 展开更多
关键词 316L/2Cr13多层不锈钢复合板 高周疲劳 应力比 断口形貌 开裂机理
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不同表面处理方法对9310钢弯曲疲劳性能的影响
12
作者 朱文林 李俊霖 +2 位作者 沈瑞 孙忠武 陆凤霞 《表面技术》 北大核心 2025年第9期214-224,共11页
目的探究不同表面修复处理方法(渗碳、镀铬、喷涂碳化钨)对9310钢齿轮轴磨损表面修复后基体弯曲疲劳性能的影响,为齿轮轴磨损表面的修复提供科学依据和实用指导。方法采用四点弯曲疲劳试验方法和升降法,开展渗碳、镀铬、喷涂碳化钨WC-1... 目的探究不同表面修复处理方法(渗碳、镀铬、喷涂碳化钨)对9310钢齿轮轴磨损表面修复后基体弯曲疲劳性能的影响,为齿轮轴磨损表面的修复提供科学依据和实用指导。方法采用四点弯曲疲劳试验方法和升降法,开展渗碳、镀铬、喷涂碳化钨WC-17Co和喷涂碳化钨WC-10Co4Cr等4种不同表面处理方法对9310钢试样的弯曲疲劳极限对比试验和数据分析,探究不同表面处理方法对9310钢弯曲疲劳性能的影响规律,并对疲劳断口进行失效分析,揭示试样疲劳失效机理。结果采用升降法得到浅渗层(0.7~0.9 mm)试样的弯曲疲劳极限值为731.2 MPa,深渗层(1.25~1.50 mm)试样的弯曲疲劳极限值为887.5 MPa,深渗层试样的弯曲疲劳极限相较于浅渗层提高了约21.38%,试样的疲劳裂纹起源于表面。镀铬试样的弯曲疲劳极限值为368.7 MPa,与同渗层深度的9310钢试样相比,其弯曲疲劳极限值下降了58.5%。疲劳强度随着镀铬层厚度的增加而降低,疲劳裂纹起源于试样本体与镀层之间的结合面。喷涂WC-10Co4Cr试样的弯曲疲劳极限值为720.8 MPa,相较于同渗层深度的9310钢试样的弯曲疲劳极限值下降了18.78%,疲劳裂纹起源于试样本体与镀层之间的结合面。喷涂WC-17Co试样的弯曲疲劳极限值为875 MPa,相较于同渗层深度的9310钢试样,2种状态弯曲承载能力基本相当,疲劳裂纹起源于涂层表面。结论镀铬和喷涂碳化钨WC-17Co试样的疲劳裂纹起源于本体与镀层之间的结合面,对9310钢试样弯曲疲劳极限的影响较大。表面喷涂WC-17Co试样的疲劳裂纹起源于涂层表面,对9310钢试样弯曲疲劳极限的影响较小,可以广泛用于9310钢齿轮轴磨损区域的修复。 展开更多
关键词 表面磨损 渗碳处理 镀铬 喷涂碳化钨 弯曲疲劳极限 疲劳裂纹
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含砂率和粒径对砂浆缝面溶蚀-冲蚀性能的影响
13
作者 吴佳雯 王少伟 +2 位作者 高文龙 夏群 胡坤 《水电能源科学》 北大核心 2025年第2期113-117,共5页
在1.2 m/s流速下对水泥砂浆缝面开展动态加速溶蚀试验,分析缝面溶蚀评价指标的时变规律,研究含砂率和细度模数对砂浆缝面溶蚀-冲蚀性能的影响。结果表明,缝面溶蚀-冲蚀深度和钙溶出量随含砂率和细度模数的增大分别呈先增加、后降低和逐... 在1.2 m/s流速下对水泥砂浆缝面开展动态加速溶蚀试验,分析缝面溶蚀评价指标的时变规律,研究含砂率和细度模数对砂浆缝面溶蚀-冲蚀性能的影响。结果表明,缝面溶蚀-冲蚀深度和钙溶出量随含砂率和细度模数的增大分别呈先增加、后降低和逐渐降低的趋势,最佳含砂率为30%;质量损失率随含砂率的增加呈逐渐减小的趋势,溶蚀90 d前,砂细度模数对质量损失率的影响较小,但溶蚀150 d后,粗砂、中砂、细砂缝面试件的质量损失率依次减小,分别为8.98%、7.60%、6.62%;粗糙度和曲折度随溶蚀时间的延长呈先快速、后缓慢的下降趋势,含砂率较高试件的缝面较为粗糙,导致溶蚀后砂粒剥落质量较大、形貌变化明显;低速水流对砂浆缝面的损伤机制以加速钙溶蚀为主。 展开更多
关键词 水泥砂浆缝面 含砂率 细度模数 低速水流 溶蚀-冲蚀效应
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装配叠合整体式地下车站防水关键技术研究及工程应用 被引量：1
14
作者 朱军 刘毅 +1 位作者 彭宇一 秦凯 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期201-207,共7页
[目的]建于岩土层中的地下车站,长期遭受地下水侵蚀与压力渗透作用,若防水措施失效,将引发渗漏水问题。渗漏水的存在不仅影响乘客体验,降低运营服务质量,威胁系统设备安全,还会缩减混凝土结构的使用寿命。因此,有必要对装配叠合整体式... [目的]建于岩土层中的地下车站,长期遭受地下水侵蚀与压力渗透作用,若防水措施失效,将引发渗漏水问题。渗漏水的存在不仅影响乘客体验,降低运营服务质量,威胁系统设备安全,还会缩减混凝土结构的使用寿命。因此,有必要对装配叠合整体式地下车站防水关键技术进行深入研究。[方法]以无锡至江阴城际轨道交通工程南门站为实例,提出了该类型装配式车站“三合一”防水体系的整体设计理念,并对新老混凝土粘接面处理工艺及微膨胀低收缩抗裂混凝土两项关键技术进行了试验研究。[结果及结论]试验结果表明,对于主要受拉力的粘接面,水洗露骨料施工工艺更为适用;而对于主要受剪力的粘接面,凿毛施工工艺则更为适宜。此外,通过复掺轻砂内养护剂和膨胀剂,所制备的混凝土展现出了优异的低收缩抗裂性能。 展开更多
关键词 地下车站 装配式 防水 粘接面 抗裂混凝土
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基于粒子图像测速技术的纤维改性珊瑚泥面层龟裂模型试验研究
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作者 方华强 丁选明 +5 位作者 张灵芝 李一夫 王红 辛义文 彭宇 李铮 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期368-380,共13页
为了开发珊瑚泥的工程应用价值,采用粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,进行了聚乙烯醇(polyvinylalcohol,简称PVA)纤维改性珊瑚泥面层模型龟裂试验研究。获得了珊瑚泥面层的位移场和速度场,从多物理场作用、能量... 为了开发珊瑚泥的工程应用价值,采用粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,进行了聚乙烯醇(polyvinylalcohol,简称PVA)纤维改性珊瑚泥面层模型龟裂试验研究。获得了珊瑚泥面层的位移场和速度场,从多物理场作用、能量耗散角度揭示了珊瑚泥面层龟裂及抑裂机制。探讨了多物理场与土体水分蒸发、收缩以及龟裂之间的相互作用机制,为龟裂动力学行为提供了新视角。结果表明:(1)珊瑚泥面层表面颗粒移动轨迹在重力场的影响下呈现为顺时针涡流形式的收缩方向。珊瑚泥面层土颗粒在裂隙位置处具有极大值速率,而且随着裂隙的萌生、发育到扩展稳定,土颗粒速率会经历加速阶段,到达峰值后转变为衰减阶段。(2)珊瑚泥内部分碳酸盐矿物成分会发生化学硬化、结晶以及胶凝,PVA纤维与珊瑚泥颗粒之间以及珊瑚泥颗粒与颗粒之间产生胶结作用,提升了珊瑚泥强度。当纤维掺量为0.5%时珊瑚泥性能最优,珊瑚泥表面几乎无裂隙出现。(3)珊瑚泥龟裂存在张拉破坏、剪切破坏以及拉剪混合破坏3种形式。(4)从多场作用、能量耗散角度,揭示了珊瑚泥面层龟裂及抑裂机制,提出了对多物理场与土体蒸发、收缩以及龟裂之间的相互作用的新见解。土体龟裂过程中的水分场、位移场、速度场和应力场相互作用,共同影响土体的裂隙形成和发展。这些相互作用形成了一个复杂的系统,影响着土体的稳定性和力学行为。 展开更多
关键词 珊瑚泥面层 纤维改性 粒子图像测速技术 收缩与龟裂 多物理场 抑裂机制
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GZO/8YSZ功能梯度热障涂层热冲击过程中裂纹的生长研究
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作者 刘琨 王九思 +5 位作者 杜康平 郭小满 张蕾 何文斌 都金光 明五一 《表面技术》 北大核心 2025年第7期189-202,共14页
目的探究功能梯度热障涂层(FG-TBCs)的裂纹生长机制。方法通过用户定义材料子程序,建立梯度热障涂层结构模型,并基于响应面优化的扩展有限元法(XFEM)分析TGO/TC界面幅值、热生长氧化物(TGO)厚度和纵向裂纹倾角对裂纹扩展的影响。结果在... 目的探究功能梯度热障涂层(FG-TBCs)的裂纹生长机制。方法通过用户定义材料子程序,建立梯度热障涂层结构模型,并基于响应面优化的扩展有限元法(XFEM)分析TGO/TC界面幅值、热生长氧化物(TGO)厚度和纵向裂纹倾角对裂纹扩展的影响。结果在忽略TGO层初始应力的条件下,TGO厚度与TGO/TC界面裂纹扩展长度成反比;当TGO厚度从3μm增至7μm时,径向应力下降超过300 MPa,裂纹扩展长度和损伤程度显著减小。TGO/TC界面幅值是影响裂纹扩展最关键的因素,其次为TGO厚度,纵向裂纹倾角的影响最小。裂纹扩展与界面幅值呈先减后增的抛物线关系,在界面幅值约为13.6μm时,对裂纹扩展的影响最小。裂纹扩展主要发生在首次热冲击的加热阶段,此时驱动力主要来源于显著温差引起的热应力,在后续热循环中裂纹扩展和损伤依赖于应力的累积效应。结论所建立的梯度结构建模方法为更准确分析FG-TBCs内部应力分布提供了新的选择,研究结果为长寿命热障涂层的制备提供了理论和实验支持。 展开更多
关键词 功能梯度热障涂层 扩展有限元法 响应面方法 纵向裂纹 横向裂纹
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基于响应面法的生物基质改良膨胀土配比优化研究
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作者 欧阳淼 张红日 +4 位作者 王桂尧 邓人睿 郭鸥 汪磊 高游 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1368-1378,共11页
针对膨胀土易开裂且不利于植被生长的问题,提出采用黄原胶-生物炭-椰壳纤维复合(简称生物基质)对膨胀土填方边坡表层土体进行改良。基于响应面法(response surface methodology,简称RSM)对干湿循环作用下不同配比的生物基质改良膨胀土... 针对膨胀土易开裂且不利于植被生长的问题,提出采用黄原胶-生物炭-椰壳纤维复合(简称生物基质)对膨胀土填方边坡表层土体进行改良。基于响应面法(response surface methodology,简称RSM)对干湿循环作用下不同配比的生物基质改良膨胀土的裂隙性和强度特性进行分析,探明了各因素及其交互作用对膨胀土裂隙率和抗剪强度的影响规律,并结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验、X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)试验和拉伸试验等揭示了其影响机制。结果表明,各影响因素对膨胀土裂隙率和抗剪强度均有显著影响,而各因素间的交互作用主要以黄原胶和椰壳纤维为主,其他两两因素无明显交互作用;黄原胶水化后具有较高的黏度和胶凝性能,可以有效增强土颗粒-纤维之间的界面作用力,并与椰壳纤维黏合交织,形成稳定的三维结构网,整体提升土体的抗拉强度。采用多目标满意度函数优化后,生物基质改良膨胀土的最优配比如下:黄原胶掺量为0.60%,生物炭掺量为3.60%,椰壳纤维掺量为0.24%。与素膨胀土相比,其裂隙率降低了71.04%,抗剪强度提高了93.73%,植被覆盖率提高了223.77%。研究结果可为生物基质在膨胀土边坡生态防护中的应用提供理论基础。 展开更多
关键词 膨胀土 生物基质 响应面法 裂隙率 抗剪强度 满意度
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基于跨尺度特征提取的锻件表面裂纹检测算法
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作者 张岳 张上 +3 位作者 王恒涛 张朝阳 许欢 熊偌炎 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第2期499-511,共13页
锻件表面裂纹危害性大,检测效率低,为解决传统人工磁粉检测锻件裂纹场景中存在的问题,提出一种锻件表面裂纹实时检测算法。首先采集重卡转向节生产流水线中探伤车间的磁粉检测图像,制作锻件表面裂纹数据集;然后提出轻量多尺度卷积模块LM... 锻件表面裂纹危害性大,检测效率低,为解决传统人工磁粉检测锻件裂纹场景中存在的问题,提出一种锻件表面裂纹实时检测算法。首先采集重卡转向节生产流水线中探伤车间的磁粉检测图像,制作锻件表面裂纹数据集;然后提出轻量多尺度卷积模块LMSConv,实现单模块跨尺度特征提取,同时提出大型可分离内核注意力快速空间金字塔池化模块LSKA-SPPF,进一步加强整体跨尺度特征融合能力;最后,更改Bbox损失函数为Focal EIoU,以提高锚框回归精度。锻件表面裂纹数据集与NEU-DET数据集上的实验结果表明算法检测精度高,复杂度低,对比其他主流单阶段目标检测算法,所提算法漏检率和误检率降低,具有较强的鲁棒性,能够满足锻件裂纹检测的需要。 展开更多
关键词 表面缺陷检测 跨尺度特征 锻件裂纹 单阶段目标检测
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单向表面波电磁超声换能器优化设计 被引量：1
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作者 兰菊 Emmanuel EGdoutos +2 位作者 贾晓娟 高瑞贞 张京军 《中国测试》 北大核心 2025年第3期87-95,共9页
电磁超声表面波因在板材中的水平方向上传播时具有能量衰减较慢的特性,故广泛应用于板材的表面或近表面缺陷检测。相较于双向表面波,单向表面波能量集中在换能器的一个方向,从而使增强侧的表面波更能够识别微小缺陷。为提高单向表面波... 电磁超声表面波因在板材中的水平方向上传播时具有能量衰减较慢的特性,故广泛应用于板材的表面或近表面缺陷检测。相较于双向表面波,单向表面波能量集中在换能器的一个方向,从而使增强侧的表面波更能够识别微小缺陷。为提高单向表面波换能器对微小缺陷的检测灵敏度和精度,该文提出一种基于Halbach阵列的永磁铁结构,对比优化前后的磁场、涡流、洛伦兹力及位移场分布;研究分析在增强侧表面波遇到不同裂纹缺陷的响应特征,对微小裂纹进行定位分析,并通过仿真分析得出反射系数、透射系数与微小裂纹深度、宽度、倾角之间的变化曲线,实现对微小裂纹缺陷的量化分析。 展开更多
关键词 电磁超声换能器 单向表面波 仿真分析 优化设计 裂纹缺陷响应特征
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基于改进片条合成法的有限板表面裂纹张开位移研究
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作者 吴剑烽 袁奎霖 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第4期354-362,共9页
对于船舶结构而言,疲劳荷载作用下应力集中区域的初始缺陷极易发展成半椭圆表面裂纹,而求解裂纹张开位移,对于研究疲劳裂纹的扩展机理十分重要.提出了一种改进片条合成法,用于计算弹性条件下有限板表面裂纹张开位移.首先利用片条合成法... 对于船舶结构而言,疲劳荷载作用下应力集中区域的初始缺陷极易发展成半椭圆表面裂纹,而求解裂纹张开位移,对于研究疲劳裂纹的扩展机理十分重要.提出了一种改进片条合成法,用于计算弹性条件下有限板表面裂纹张开位移.首先利用片条合成法得到位移的数值解,然后建立不同裂纹深长比(a/c)、相对裂纹深度(a/t)以及相对裂纹长度(c/w)的网格模型得到有限元解.对比结果表明,传统片条合成法在合理的表面裂纹形状范围内存在局限性.通过拟合参数来改进传统片条合成法,验证一维和二维一到三次应力分布下的位移结果,得到适用的表面裂纹形状范围:0.25≤a/c≤1.00,0.05≤a/t≤0.40,0.05≤c/w≤0.50.改进片条合成法可用于复杂应力分布下有限板表面裂纹张开位移的计算和残余疲劳寿命预测. 展开更多
关键词 改进片条合成法 表面裂纹 裂纹张开位移
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