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不同夹角与厚度交叉裂隙类岩体蠕变力学性能及损伤破坏
1
作者 卢小雨 李直勇 +3 位作者 董春亮 谢雅 张博文 郝建平 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期216-231,共16页
【目的】地下岩体在长期历史地质活动中,内部存在大量裂隙,势必劣化岩体的蠕变力学性能及其抵抗破坏的能力。为揭示分级循环加卸载长期作用下裂隙夹角与厚度的变化对含交叉裂隙类岩体蠕变力学性能和损伤破坏的影响规律。【方法】根据循... 【目的】地下岩体在长期历史地质活动中,内部存在大量裂隙,势必劣化岩体的蠕变力学性能及其抵抗破坏的能力。为揭示分级循环加卸载长期作用下裂隙夹角与厚度的变化对含交叉裂隙类岩体蠕变力学性能和损伤破坏的影响规律。【方法】根据循环加卸载蠕变试验曲线计算各级循环时的能量,并通过能量耗散法和声发射技术结合试样强度分析不同裂隙试样的蠕变力学性能和损伤破坏规律。【结果】结果显示:试样在分级循环加卸载下应力-应变曲线出现明显的滞回圈,裂隙的夹角和厚度对峰值强度与长期强度均起到劣化作用,且后者的影响要略高于前者;试样在不同裂隙条件下的输入能,弹性能和耗散能变化规律相似,损伤变量D值随循环次数增加不断递增;声发射累计振铃数在加卸载过程中会出现明显的突变,且在试样产生裂纹时突变范围越大。【结论】结果表明:从滞回圈和能量损伤D值揭示了试验过程中产生的不可逆损伤是导致试样强度变化的主要因素;从声发射累计振铃计数结合声发射信号定位图可用于判断试样内部裂隙与局部破坏的产生时间和位置,裂隙厚度与夹角越大的试样,累计振铃计数信号出现爆发式增长的时间越早,试样产生破坏时的应力越小。 展开更多
关键词 裂隙 循环加卸载 蠕变 能量 损伤变量D值 声发射 力学性能 影响因素
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TiO_(2)基光电化学传感器在环境污染物痕量检测中的应用
2
作者 王闻琦 王士暄 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期137-150,共14页
二氧化钛(TiO_(2))基材料具有合适的带隙、丰富的表面活性位点以及环境友好等优点,常用于光电传感器的构建,并在环境污染物的高效富集及检测中有广阔的应用前景。然而,TiO_(2)较高的光生电荷复合率和较低的可见光利用效率严重限制了其... 二氧化钛(TiO_(2))基材料具有合适的带隙、丰富的表面活性位点以及环境友好等优点,常用于光电传感器的构建,并在环境污染物的高效富集及检测中有广阔的应用前景。然而,TiO_(2)较高的光生电荷复合率和较低的可见光利用效率严重限制了其光电化学(photoelectrochemical,PEC)性能的提升。文中从PEC传感检测机理出发,分析了影响TiO_(2)基材料PEC传感性能的因素,系统地介绍了异质结构建、晶面调节、离子掺杂和染料敏化等改性策略,综述了TiO_(2)基PEC传感器在不同环境污染物痕量检测中的应用,并对TiO_(2)基材料在环境检测领域的发展进行了总结和展望,为进一步构建高灵敏度TiO_(2)基PEC传感器提供了参考。 展开更多
关键词 二氧化钛 光电化学传感器 痕量检测
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富油煤原位热解U型水平井产能预测:试验与数值模拟
3
作者 东振 陈艳鹏 +8 位作者 张梦媛 王兴刚 焦立新 冯烁 任博 陈浩 薛俊杰 赵宇峰 黄蝶芳 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1175-1191,共17页
“双碳”目标下“取氢留碳”成为煤炭清洁利用的必然选择,煤炭原位热解为国内油气增产提供了新思路,科学预测富油煤原位热解产能对于项目经济性和能量回报率评估至关重要。目前针对中深层富油煤原位热解的研究较少,考虑真实围压条件的... “双碳”目标下“取氢留碳”成为煤炭清洁利用的必然选择,煤炭原位热解为国内油气增产提供了新思路,科学预测富油煤原位热解产能对于项目经济性和能量回报率评估至关重要。目前针对中深层富油煤原位热解的研究较少,考虑真实围压条件的块煤热解试验尚未见到报道,为预测中深层富油煤原位热解产能、查明油气生产规律,提出基于中深层煤炭原位热解特点的水平井开发方式,开展了三塘湖盆地2套主力煤层的块煤覆压热解试验,建立了基于Boltsmann函数的八道湾组富油煤覆压热解产率评价模型和U型水平井产能预测方法,并对油气产能变化规律、能量回报率进行了讨论。结果表明:①煤炭原位热解具有资源丰度高、气体产物清洁低碳、地质风险小等优势,U型、L型、多分支水平井可采用间歇或连续方式生产。②八道湾组煤比西山窑组煤具有更高的焦油和煤气产率,焦油在400~500℃时产量达到峰值,围压具有降低热解产物传质能力的负面作用和提高传热效率的正向作用,温度低于400℃时负面作用占据主导,随着温度升高,正向作用逐渐占据主导。煤气在300~400℃时产量快速增大,400~600℃时产量增速减缓,600℃后产量快速降低,煤气中H_(2)和CO随温度增加单调递增,CH_(4)和CO_(2)随温度先增后减,施加围压后更有利于八道湾组煤的煤气生产。③富油煤热解产物产率随温度增加呈现“缓慢增大—快速增大—趋于平稳”的S形变化规律,Boltsmann函数能够较好的拟合富油煤热解产物产率变化规律,直线形和三角形井网分别形成类矩形和类圆形的温度场,井间煤层达到有效热解温度(350℃)所需的水平井井距分别为4.5、5.5 m,三角形井网的加热效果优于直线形井网。④油气产能分为“初期低产、中期快速上产、后期稳产”3个阶段,按照煤的导热系数为1 W/(m·℃)预测,单口U型井生产5 a的焦油、CH_(4)、H_(2)产能有望达到1.56×10^(4)t/a、260.21×10^(4)m^(3)/a和201.83×10^(4)m^(3)/a,能量回报率能达到2.09,热解水和焦油在热解产物中质量比最大、产能最先企稳,煤气中CH_(4)和CO_(2)质量比最高,CO_(2)随生产年限先增后降,CO和H_(2)随生产年限单调递增,加热后期的产能贡献主要来自于煤气中CO和H_(2)。⑤等热值情况下,煤炭原位热解相比地面煤燃烧减碳97%,理想情况下热解产生的CO_(2)能够通过半焦层吸附埋存以实现自身“碳中和”。总体来看,煤炭原位热解具备规模发展的资源基础、技术可行性以及良好的经济前景,是一项具有发展潜力的化石能源清洁低碳开发新技术。 展开更多
关键词 煤炭原位热解 富油煤 水平井 产能预测 能量回报率
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基于广义Hoek-Brown屈服准则的圆形巷道围岩弹塑性力学分析 被引量：8
4
作者 经来旺 叶金胜 周建 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第14期277-280,共4页
考虑不同巷道埋深对支护压力的影响,采用广义Hoek-Brown屈服准则对圆形巷道围岩进行弹塑性力学分析。利用在弹塑交界处应力连续的条件及巷道周边的应力边界条件,得到了塑性区的应力和巷道的支护压力与原岩应力之间的解析式。研究表明:... 考虑不同巷道埋深对支护压力的影响,采用广义Hoek-Brown屈服准则对圆形巷道围岩进行弹塑性力学分析。利用在弹塑交界处应力连续的条件及巷道周边的应力边界条件,得到了塑性区的应力和巷道的支护压力与原岩应力之间的解析式。研究表明:塑性区的应力和巷道的支护压力不仅与本身的力学特性有关,而且还与原岩应力有关;并针对质量较差的软岩,分析了在不同支护压力条件下巷道所能承受的最大原岩应力及其所对应的最大的埋深。分析结果表明:支护压力与原岩应力及其所对应的巷道埋深存在明显的线性关系。 展开更多
关键词 Hoek-Brown屈服准则 弹塑性分析 原岩应力 支护力
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炸药层厚度对410S/Q345R爆炸焊接质量影响的数值模拟
5
作者 缪广红 陈龙 +5 位作者 刘波 董继蕾 朱志强 魏正梅 吴伟达 周大鹏 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期160-166,共7页
目的研究炸药层厚度对复合板爆炸焊接质量的影响。方法将ANSYSY/LS-DYNA软件与光滑粒子流体动力学有限元方法(SPH-FEM)相结合,对不同炸药层厚度(15、25、35 mm)的爆炸焊接过程进行三维数值模拟,采用厚度为2 mm的410S为复板、厚度为20 mm... 目的研究炸药层厚度对复合板爆炸焊接质量的影响。方法将ANSYSY/LS-DYNA软件与光滑粒子流体动力学有限元方法(SPH-FEM)相结合,对不同炸药层厚度(15、25、35 mm)的爆炸焊接过程进行三维数值模拟,采用厚度为2 mm的410S为复板、厚度为20 mm的Q345R为基板,根据材料相应的静态参数,计算焊接过程中的动态参数,并以此建立焊接窗口,对试验模型的速度、位移、压力、碰撞角进行对比分析。结果当炸药层厚度为15、25、35 mm时,复板的碰撞速度分别为493、579、595 m/s,均落在焊接窗口内,随着炸药层厚度的增加,复板的碰撞速度和碰撞压力也在增加,复板的竖向位移大于其间隙0.6 cm。当炸药层厚度为15、25、35 mm时,基复板结合处(特征单元A、B)实际测量的碰撞角分别为13.10°、15.71°和15.92°,理论碰撞角分别为12.87°、15.12°和15.54°,误差幅度为1.79%~3.90%。结论增加炸药层的厚度可以有效增加基复板的碰撞速度和碰撞压力,复板的竖向位移均大于其间隙0.6 cm,碰撞速度v_(p)(493、579、595 m/s)均落在焊接窗口380~600 m/s内,表明复合板焊接质量良好,并且碰撞角的数值模拟结果与理论计算结果基本吻合,说明理论计算公式v_(p)=2_(v)csin(β/2)(v_(c)为炸药爆速,β为碰撞角)具有一定的准确性。 展开更多
关键词 爆炸焊接 数值模拟 炸药层厚度 碰撞速度 碰撞压力 碰撞角
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基复板间距对钛-不锈钢爆炸焊接质量影响的数值模拟
6
作者 缪广红 吴伟达 +4 位作者 周大鹏 董继蕾 魏正梅 陈龙 朱志强 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第5期611-620,共10页
研究了基复板间距对钛(TP 270C)与不锈钢(SUS 821L1)复合板爆炸焊接质量的影响.使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,并结合两种不同算法(ALE法、SPH-FEM耦合法),对不同基复板间距(1.2 mm,2.2 mm,3.5 mm)下的爆炸焊接过程进行了三维数值模拟.... 研究了基复板间距对钛(TP 270C)与不锈钢(SUS 821L1)复合板爆炸焊接质量的影响.使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,并结合两种不同算法(ALE法、SPH-FEM耦合法),对不同基复板间距(1.2 mm,2.2 mm,3.5 mm)下的爆炸焊接过程进行了三维数值模拟.模拟结果显示,在ALE法和SPH-FEM耦合法两种算法下,三组模拟复板竖向位移均达到或超过基复板间距,碰撞速度与碰撞角度均位于焊接窗口有效区间内.此外,随着间距增大,复板碰撞速度和碰撞角呈现正向增长趋势,其中间距为3.5 mm时,复合板表现出最佳焊接质量.模拟验证了两种算法均适用于钛合金(TP 270C)与不锈钢(SUS 821L1)的爆炸焊接.三种间距下钛合金(TP 270C)与不锈钢(SUS 821L1)可实现稳定复合,随着间距的增大,焊接界面的结合强度逐渐提高. 展开更多
关键词 间距 爆炸焊接 ALE算法 SPH-FEM耦合算法
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不同本构模型下地应力对爆破效果的影响研究
7
作者 缪广红 张旭 +1 位作者 孙伟波 孙文翔 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期13-19,共7页
利用ANSYS/LS-DYNA软件建立不同地应力下的HJC本构模型和RHT本构模型,对比分析不同本构模型中爆破对模型有效应力、岩石损伤的影响。结果表明:HJC本构模型的有效应力变化更贴近实际情况,而RHT本构模型的岩石损伤更贴近实际情况;地应力... 利用ANSYS/LS-DYNA软件建立不同地应力下的HJC本构模型和RHT本构模型,对比分析不同本构模型中爆破对模型有效应力、岩石损伤的影响。结果表明:HJC本构模型的有效应力变化更贴近实际情况,而RHT本构模型的岩石损伤更贴近实际情况;地应力对距离炮孔较近区域有效应力的影响较小,而对距离炮孔较远区域有效应力的影响较大;地应力对HJC本构模型的岩石损伤影响较小,对RHT本构模型的损伤变量影响较大。 展开更多
关键词 本构模型 地应力 爆破效果 数值模拟 损伤变量 有效应力 岩石损伤
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复合纳米机械振子系统中的克尔非线性研究
8
作者 孙轶 陈华俊 《光子学报》 北大核心 2025年第2期240-251,共12页
提出一个混合的纳米机械振子系统,该系统由两端夹紧的纳米机械振子组成,其中一个纳米机械振子上镶嵌有一枚二能级量子点。通过泵浦-探测技术对该系统光学特性进行分析。研究发现该系统中出现了声子诱导透明和类双法诺共振的现象。分别... 提出一个混合的纳米机械振子系统,该系统由两端夹紧的纳米机械振子组成,其中一个纳米机械振子上镶嵌有一枚二能级量子点。通过泵浦-探测技术对该系统光学特性进行分析。研究发现该系统中出现了声子诱导透明和类双法诺共振的现象。分别对系统中的两个耦合项进行分析,结果表明耦合系数分别与双峰之间的分裂距离和振幅差值呈函数关系,可以根据谱线中分裂横向距离和纵向振幅的绝对差值对未知的λ和β进行估算,在光学存储、信号调制等领域有着潜在的应用前景。 展开更多
关键词 非线性光学 克尔效应 纳米机械振子 量子点 光学pump-probe技术
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两孔间导向孔对爆炸裂纹扩展方向控制的数值模拟
9
作者 缪广红 孙文翔 +1 位作者 张旭 孙伟波 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第1期139-148,共10页
为了研究导向孔控制爆破裂纹扩展方向的作用机理,以有机玻璃(PMMA)作为爆炸介质,采用ANSYS/LS-DYNA软件,分别对两孔之间无导向孔、有圆形导向孔和带切槽导向孔的爆破裂纹扩展进行了二维数值模拟研究,对比分析了3种情况下两孔之间爆破裂... 为了研究导向孔控制爆破裂纹扩展方向的作用机理,以有机玻璃(PMMA)作为爆炸介质,采用ANSYS/LS-DYNA软件,分别对两孔之间无导向孔、有圆形导向孔和带切槽导向孔的爆破裂纹扩展进行了二维数值模拟研究,对比分析了3种情况下两孔之间爆破裂纹的扩展方向和贯通情况,研究了各导向孔孔壁上测点的应力时程曲线变化情况。结果表明:带切槽导向孔与炮孔间距为12.5 cm、15.0 cm和17.5 cm时裂纹均实现了贯通,圆形导向孔与炮孔间距为12.5 cm时裂纹实现了贯通,无导向孔时两侧炮孔的裂纹均呈现为一上一下错开的趋势;带切槽导向孔两侧的应力明显大于圆形孔,在裂纹扩展上有更强的导向作用。数值模拟结果与试验结果相吻合,切槽导向孔有更好的导向效果;在控制岩体定向断裂的实际工程中,可以在炮孔之间设置切槽导向孔,有利于引导裂纹的延伸。 展开更多
关键词 爆破损伤 裂纹扩展 贯穿机制 导向孔 有机玻璃 数值模拟
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深部巷道围岩循环加卸载蠕变特性的相似模拟试验研究
10
作者 卢小雨 张博文 +2 位作者 董春亮 谢雅 李直勇 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期129-136,共8页
为研究地下岩体巷道开挖后在复杂地应力作用下巷道围岩的蠕变效应,利用自主研发的相似模拟试验装置对由相似材料制作的模型进行循环加卸载。实验结果表明:在经历长期分级循环加卸载,模型在抗压强度的80%时发生了显著的巷道下沉现象,相... 为研究地下岩体巷道开挖后在复杂地应力作用下巷道围岩的蠕变效应,利用自主研发的相似模拟试验装置对由相似材料制作的模型进行循环加卸载。实验结果表明:在经历长期分级循环加卸载,模型在抗压强度的80%时发生了显著的巷道下沉现象,相比较巷道的半径下沉了1.8%;围岩应变随时间呈现蠕变特性,经历了瞬时应变、稳态应变、滞后弹性恢复应变及残余应变等多个阶段;随着载荷逐级增加,应变值和弹性恢复应变均呈上升趋势,但每级应变增量逐渐减小,反映了材料由弹性变形向塑性变形的过渡,显示出一定程度的永久变形;各点的体积应变趋势大致与其应变的变化趋势相同;由于载荷的施加改变了围岩的原始应力状态,产生了应力集中,在长时间的循环加卸载导致围岩发生蠕变,促使裂缝的出现及扩展。此外,裂缝的形成和发展进一步加剧了巷道的变形,导致巷道整体下沉,形状变得不规则。 展开更多
关键词 相似模拟 围岩蠕变 循环加卸载 应变分析 裂缝发展
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基于低温风洞风雪联合实验的快速仿真调参模型研究
11
作者 丁瑞 周帆 +4 位作者 武金模 朱玉成 孙全兵 汪晟 高国举 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第5期12-19,共8页
为方便快速调节低温风洞风雪联合实验的实验参数,提出1种低温风洞风雪联合实验快速仿真调参模型,模型可以快速计算出不同实验参数下的降雪强度和雪分布状态,基于此模型,对低温风洞风雪联合实验的部分实验参数的影响效应进行研究。研究... 为方便快速调节低温风洞风雪联合实验的实验参数,提出1种低温风洞风雪联合实验快速仿真调参模型,模型可以快速计算出不同实验参数下的降雪强度和雪分布状态,基于此模型,对低温风洞风雪联合实验的部分实验参数的影响效应进行研究。研究结果表明:冷气流的风速、风温、液滴的粒径和形核温度都会影响到低温风洞风雪联合实验的实验效果,并采用实验的方式,对冷气流的风速、风温的影响效应进行验证,证明模型具有一定的可靠性。将模型应用到低温风洞风雪联合实验,有利于快速获得适合实验目标的实验参数,提高实验效率。研究结果可为风洞低温风雪联合实验的高效进行提供一定的参考。 展开更多
关键词 风雪联合实验 实验参数 调节参数 雪分布状态
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采动影响下断层稳定性的力学机理及其控制研究 被引量：25
12
作者 林远东 涂敏 +1 位作者 付宝杰 李传明 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期158-165,共8页
断层受采动影响易发生活化,常引发塌方、冒顶、突水、矿震、冲击地压等事故。为了探明断层发生活化的条件,将断层带、上盘和下盘视为一个系统,采用Anderson断层模型和Mohr-Coulomb强度准则,经数理分析,研究了采动影响下断层的稳定性问... 断层受采动影响易发生活化,常引发塌方、冒顶、突水、矿震、冲击地压等事故。为了探明断层发生活化的条件,将断层带、上盘和下盘视为一个系统,采用Anderson断层模型和Mohr-Coulomb强度准则,经数理分析,研究了采动影响下断层的稳定性问题及系统参量对断层稳定性的影响。结果表明:断层处于自锁还是活化状态,取决于断层视摩擦因数k1与断层摩擦因数k之间的量值关系;当k1<k时断层处于自锁状态,当k1≥k时断层处于活化状态;视摩擦因数k1反映了断层在采动影响下地应力(包括σ1和σ3)、断层面黏聚力c及断层裂隙流体压力pi等因素共同作用的应力积累水平,其值越大断层活化的倾向性越高;摩擦因数k是由断层内摩擦角φ确定的量,反映了断层带与断层上盘和下盘在结构面处的粗糙度,结构面越粗糙断层内摩擦角φ越大,使得摩擦因数k越大;摩擦因数k越大断层的稳定性越好;系统参量(包括α、φ、c、pi、σ1和σ3等)在采动作用下发生变化后将对断层的稳定性产生影响:断层倾角α越接近于断层特征角α1,断层发生活化的倾向性越大;断层内摩擦角φ越小断层越易活化;断层面黏聚力c越小断层越易活化;断层裂隙流体压力pi越大断层越易活化;垂直应力σ1越大断层越易活化;水平应力σ3越小断层越易活化。基于系统参量对断层稳定性的影响规律,提出了控制系统稳定性的方法。研究结果对发育有断层的地下资源开采及防震减灾、隧道、地下结构等工程具有参考价值。 展开更多
关键词 断层自锁 断层活化 采动 摩擦因数 稳定性控制
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被动围压下煤冲击压缩动态力学特性试验研究 被引量：18
13
作者 焦振华 穆朝民 +4 位作者 王磊 崔智丽 袁秋鹏 邹鹏 王炯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第21期185-193,共9页
为研究冲击载荷作用下煤的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆试验系统,通过钢制套筒施加环向约束,对煤样进行不同应变率和不同应力状态冲击压缩试验。研究结果表明:应变率和约束状态对煤样应力应变及破坏模式影响显著,随着应变率提高... 为研究冲击载荷作用下煤的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆试验系统,通过钢制套筒施加环向约束,对煤样进行不同应变率和不同应力状态冲击压缩试验。研究结果表明:应变率和约束状态对煤样应力应变及破坏模式影响显著,随着应变率提高,被动围压条件下煤样应力应变曲线具有明显的屈服平台,塑性流动增强。应变率在30.4~328.7 s^(-1)范围,径向自由下煤样峰值应力为15.32~69.53 MPa,被动围压条件下煤样峰值应力为15.11~104.46 MPa。当应变率高于100 s^(-1)时,被动围压条件下煤样的峰值应力明显高于径向自由条件。由于套筒约束的被动围压作用,煤样破坏形态呈现为压剪破裂模式,与径向自由条件下破碎特征不同。冲击载荷作用下煤样所受被动围压处于不断变化过程,被动围压随轴压增加而快速增长,两者呈正相关二次函数关系。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆(SHPB) 应变率 被动围压 煤 动态力学特性
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高温后钢纤维自密实混凝土动、静态力学性能研究 被引量：5
14
作者 朱明 宫能平 +2 位作者 穆朝民 蔡天宇 章雨 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第11期3895-3905,共11页
为探索高温对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)的动、静态力学性能的影响,对常温(25℃)和不同温度(200、400、600、800℃)热处理后的SFRSCC进行动、静态力学性能试验,结合LS-DYNA软件与HJC本构模型进行数值模拟分析。结果表明:随着温度等级... 为探索高温对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)的动、静态力学性能的影响,对常温(25℃)和不同温度(200、400、600、800℃)热处理后的SFRSCC进行动、静态力学性能试验,结合LS-DYNA软件与HJC本构模型进行数值模拟分析。结果表明:随着温度等级的提高SFRSCC的静态抗压强度先增大后减小,在200℃时达最大值66.9 MPa;在同等级冲击荷载作用下,随着温度等级的提高,SFRSCC的动态抗压强度先增大后减小,并在200℃时达到最大;SFRSCC的动态抗压强度随冲击荷载等级的增加而增大,动态强度增长因子随应变率的增加而增大;模拟与试验的破坏形态具有一致性。 展开更多
关键词 钢纤维自密实混凝土 高温 动态力学性能 静态力学性能 数值模拟
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SHPB测试技术在采矿工程力学实验教学中的应用 被引量：7
15
作者 焦振华 崔智丽 袁秋鹏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第3期205-208,共4页
分离式霍普金森压杆(SHPB)是冲击动力学推荐测试设备之一,该文对其在采矿工程力学实验教学中的应用进行了探讨。介绍了SHPB实验系统组成及基本原理,阐明了实验操作流程和实验数据处理方法,指出SHPB实验对操作规范的严格要求。同时对SHP... 分离式霍普金森压杆(SHPB)是冲击动力学推荐测试设备之一,该文对其在采矿工程力学实验教学中的应用进行了探讨。介绍了SHPB实验系统组成及基本原理,阐明了实验操作流程和实验数据处理方法,指出SHPB实验对操作规范的严格要求。同时对SHPB实验的相关前沿发展做了拓展延伸,分析了同步高速摄像和微观损伤测试与SHPB相结合的情况,有助于多学科之间的交叉融合,有利于提升学生的综合素质和创新能力。 展开更多
关键词 采矿工程 霍普金森压杆 动态力学性能 煤岩 实验教学
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基于YOLOv5s-FCS的钢材表面缺陷检测 被引量：7
16
作者 周孟然 王昊男 +2 位作者 高立鹏 王宁 来文豪 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第14期5901-5910,共10页
针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS。首先引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,将坐标注... 针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS。首先引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,将坐标注意力机制嵌入到网络的neck部分来增强网络特征融合的能力,从而使网络能够提取更加丰富的特征信息;最后,将YOLOv5s的损失函数替换为SIoU loss,提高了预测框的回归精度。通过在NEU-DET数据集上进行消融实验、可视化对比实验,结果表明,YOLOv5s-FCS网络的mAP值达到了0.747,相较于原YOLOv5s网络提高了8.3%,相较于YOLOv3网络提高了11.8%,相较于YOLOXs网络提高了4.2%,相较于YOLOv6s提高了1.4%,验证了该方法的可行性、有效性。 展开更多
关键词 钢材 缺陷检测 深度学习 注意力机制
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铝/不锈钢双金属管爆炸焊接数值模拟 被引量：3
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作者 缪广红 马秋月 +5 位作者 胡昱 周大鹏 孙志皓 刘自伟 马宏昊 沈兆武 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期238-245,共8页
以铝/不锈钢金属管为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合SPH-FEM耦合法和拉格朗日法对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。研究了炸药爆速对复合管结合质量的影响。结果表明:炸药爆速对基复管的塑性变形和复管碰撞速度影响较大,塑性... 以铝/不锈钢金属管为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合SPH-FEM耦合法和拉格朗日法对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。研究了炸药爆速对复合管结合质量的影响。结果表明:炸药爆速对基复管的塑性变形和复管碰撞速度影响较大,塑性变形和复管碰撞速度过小或过大均不能实现良好结合;在炸药爆速为1 950~2 150 m/s左右时,基复管结合质量较好,这与试验所得结论一致;拉格朗日法的前期建模较为简洁,模拟过程中SPH-FEM耦合法耗时较多;拉格朗日法所测得的碰撞速度与理论计算值误差较大,且SPH-FEM耦合算法能较好地处理高速爆炸冲击问题。 展开更多
关键词 爆炸焊接 数值模拟 拉格朗日算法 SPH-FEM耦合算法
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316L不锈钢/CK22碳钢爆炸焊接管的数值模拟 被引量：2
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作者 缪广红 孙志皓 +5 位作者 周大鹏 胡昱 马秋月 刘自伟 马宏昊 沈兆武 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期217-223,共7页
为研究不同炸药量对爆炸焊接不锈钢316L/碳钢CK22复合管的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE流固耦合算法对不同炸药内径下复合管的爆炸焊接过程进行数值模拟,建立316L/CK22双金属管可焊接窗口,利用后处理软件LS-PrePost导出焊接过程... 为研究不同炸药量对爆炸焊接不锈钢316L/碳钢CK22复合管的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE流固耦合算法对不同炸药内径下复合管的爆炸焊接过程进行数值模拟,建立316L/CK22双金属管可焊接窗口,利用后处理软件LS-PrePost导出焊接过程中碰撞压力、塑性变形、碰撞速度等动态参数。结果表明:炸药厚度小于0.505 cm时碰撞速度在可焊接窗口外,在复合时发生回弹焊接失败,药厚大于0.505 cm时均能较好复合,模拟与实验吻合,证明焊接窗口对爆炸焊接实验的较好指导意义;模拟碰撞速度与理论值误差在3.2%~9.5%,证明数值模拟爆炸焊接复合管的可靠性。 展开更多
关键词 爆炸焊接 316L/CK22复合管 ALE ANSYS/LS-DYNA 流固耦合
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真三轴中间主应力循环加卸作用下砂岩损伤与声发射特征研究 被引量：1
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作者 范朝涛 李英明 +4 位作者 董春亮 赵光明 卢小雨 戚敏杰 王想君 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期862-872,共11页
为了研究地下工程开挖过程中循环扰动应力下砂岩损伤及声发射特征,利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统及声发射(AE)系统,对硬质砂岩开展分级循环中间主应力σ_(2)试验,研究循环中间主应力σ_(2)下砂岩的力学性质,探明其损伤规律和声发射特... 为了研究地下工程开挖过程中循环扰动应力下砂岩损伤及声发射特征,利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统及声发射(AE)系统,对硬质砂岩开展分级循环中间主应力σ_(2)试验,研究循环中间主应力σ_(2)下砂岩的力学性质,探明其损伤规律和声发射特征,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效应。结果表明:分级循环加卸载02对极限中间主应变ε_(2max)的影响较大,对极限最小主应变ε_(3max)的影响最小;随着σ_(3)的增加,分级循环σ_(2)引起ε_(2max)、加载模量和卸载模量均呈现先增大后减小的趋势;循环加载或卸载σ_(2)均可能导致砂岩发生不稳定破坏,且当最小主应力σ_(3)较小时,砂岩倾向于在σ_(2)卸载并逼近σ_(3)的过程中发生破坏,而当σ_(3)较大时,砂岩倾向于在σ_(2)加载并逼近最大主应力σ_(1)的过程中发生破坏,当破坏时对应的岩石八面体应力τ8的增长倍率β相近,均为1.1260倍左右;通过分析声发射信号特征参数RA-AF发现,随着σ_(3)的增加,砂岩试样经历张拉破坏为主→张剪破坏→剪切破坏为主的破裂演化过程;另外,砂岩的加载损伤变量随着分级循环σ_(2)幅值的增加先增大后平稳,而卸载损伤变量呈现显著的“减速→加速→再减速”的S型变化趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 循环中间主应力 残余变形 弹性模量 损伤变量 RA-AF
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基于不同算法的Ti/SS316爆炸焊接数值模拟研究 被引量：2
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作者 缪广红 朱志强 +4 位作者 周大鹏 刘自伟 陈龙 张旭 楚翔宇 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期53-60,共8页
目的研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(... 目的研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。 展开更多
关键词 爆炸焊接 数值模拟 SPH-FEM耦合法 ALE算法 间隙
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