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预制孔洞煤样冲击力学特性及能量耗散试验研究
被引量：
4
1
作者
何杰
吴拥政
+1 位作者
孙卓越
李军臣
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期92-103,共12页
为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机...
为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力-应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由0增大至8 mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快-慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹-剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持。
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关键词
岩石动力学
分离式霍普金森压杆
孔洞
力学特性
能量耗散
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职称材料
基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法
被引量：
5
2
作者
王云飞
赵继云
+2 位作者
张鹤
王浩
张阳
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期174-185,共12页
煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一,液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平,但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针...
煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一,液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平,但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针对此问题,首先,建立了液压支架推移油缸电液系统的数学模型,考虑到推移油缸仅有位置信息可测的实际工况,将其转化成Brunovsky标准型的形式。其次,设计了高阶滑模状态观测器利用可测的位置信息估计系统其他难以直接测量状态信息,同时,以系统状态信息为学习数据,设计了一种基于径向基神经网络的扰动观测器实时估计和补偿系统的未知扰动力。再次,结合反步设计原理,针对液压支架推移油缸拉架过程提出了一种鲁棒输出反馈控制器,并利用Lyapunov理论对整个闭环控制系统进行了稳定性验证。然后,基于ZY3200/08/18D液压支架推移油缸的实际物理参数建立了仿真模型,通过仿真测试发现所设计的鲁棒输出控制器的最终位置精度较传统比例积分控制器提高了77.19%,神经网络补偿器针对不同油缸载荷的估计精度分别为64.41%和75.38%。最后,为了进一步验证新型控制器的有效性,搭建了一个液压支架群多缸控制系统试验台,并开展了推移油缸拉架过程的模拟实验,实验结果表明:鲁棒输出反馈控制器较比例积分控制器的平均跟踪精度提高了47.23%,最终位置精度提高了75.00%,相邻推移油缸的平均同步误差提高了47.08%。研究结果为液压支架推移系统的动力学分析和直线度控制提供了一种思路。
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关键词
液压支架
综采工作面直线度
高阶滑模状态观测器
神经网络
位置控制
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职称材料
题名
预制孔洞煤样冲击力学特性及能量耗散试验研究
被引量：
4
1
作者
何杰
吴拥政
孙卓越
李军臣
机构
煤炭科学研究总院
有限公司
开采
研究
分院
中煤科工
开采
研究
院有限公司
天地科技股份有限公司
开采
设计事业部
煤炭科学研究总院煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期92-103,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174080)
天地科技股份有限公司科技创新创业专项资助项目(2021-TD-MS011)。
文摘
为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力-应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由0增大至8 mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快-慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹-剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持。
关键词
岩石动力学
分离式霍普金森压杆
孔洞
力学特性
能量耗散
Keywords
rock dynamics
split hopkinson pressure bar
bore hole
mechanical properties
energy dissipation
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法
被引量：
5
2
作者
王云飞
赵继云
张鹤
王浩
张阳
机构
中国矿业大学安全工程学院
中国矿业大学机电工程学院
徐州徐工工程机械有限公司
浙江大学机械工程学院
煤炭科学研究总院煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期174-185,共12页
基金
国家自然科学基金重点资助项目(U1910212)
国家自然科学基金青年基金资助项目(52404268)。
文摘
煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一,液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平,但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针对此问题,首先,建立了液压支架推移油缸电液系统的数学模型,考虑到推移油缸仅有位置信息可测的实际工况,将其转化成Brunovsky标准型的形式。其次,设计了高阶滑模状态观测器利用可测的位置信息估计系统其他难以直接测量状态信息,同时,以系统状态信息为学习数据,设计了一种基于径向基神经网络的扰动观测器实时估计和补偿系统的未知扰动力。再次,结合反步设计原理,针对液压支架推移油缸拉架过程提出了一种鲁棒输出反馈控制器,并利用Lyapunov理论对整个闭环控制系统进行了稳定性验证。然后,基于ZY3200/08/18D液压支架推移油缸的实际物理参数建立了仿真模型,通过仿真测试发现所设计的鲁棒输出控制器的最终位置精度较传统比例积分控制器提高了77.19%,神经网络补偿器针对不同油缸载荷的估计精度分别为64.41%和75.38%。最后,为了进一步验证新型控制器的有效性,搭建了一个液压支架群多缸控制系统试验台,并开展了推移油缸拉架过程的模拟实验,实验结果表明:鲁棒输出反馈控制器较比例积分控制器的平均跟踪精度提高了47.23%,最终位置精度提高了75.00%,相邻推移油缸的平均同步误差提高了47.08%。研究结果为液压支架推移系统的动力学分析和直线度控制提供了一种思路。
关键词
液压支架
综采工作面直线度
高阶滑模状态观测器
神经网络
位置控制
Keywords
hydraulic support
straightness of fully mechanized mining face
high-order sliding mode state observer
neural network
position control
分类号
TD421 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
预制孔洞煤样冲击力学特性及能量耗散试验研究
何杰
吴拥政
孙卓越
李军臣
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法
王云飞
赵继云
张鹤
王浩
张阳
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
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职称材料
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