聚能药包在岩石控制爆破技术中的应用研究

聚能爆破技术是岩石控制爆破技术中有待开发的领域。根据爆炸力学、岩石断裂力学理论,从当前控制爆破面临的问题入手,对线性聚能药包(Linear shaped charge)在岩石定向断裂爆破中裂纹的产生、扩展以及主要爆破参数进行了分析研究,并利用自制线性聚能药包在巷道掘进中进行了试验。试验结果是聚能药包形成的巷道轮廓外爆震裂隙不明显,巷道断面平整,凹凸量不超过50mm,眼痕率高达96%以上,经济和社会效益明显。这些均表明聚能爆破是一种理想的定向断裂控制爆破技术。     

容检规中非圆形缺陷可接受准则的安全裕度

文章以国内典型压力容器用材245R为例，采用GB／T19624~断裂力学评价方法对于《压力容器定期检验规程》表5、表6中的超标非圆形缺陷可接受准则的安全裕度进行评价，评价结果表明其中可接受准则的部分规定不够保守，就此作者给出相关的修改建议。     

球形爆破容器的弹塑性动力响应分析

对球形爆破容器在冲击性动载荷作用下的弹塑性动力响应问题进行了探索性理论分析，给出了容器的动态弹塑性应力计算式，为该类容器在冲击性内压下的动态试验研究和弹塑性动力强度设计提供了一定的理论依据。     

钢桥十字形焊接细节应力强度因子的参数敏感性研究∗

焊接细节断裂参数与其疲劳裂纹扩展和疲劳性能直接相关,为探讨几何参数和裂纹参数对应力强度因子的影响规律,选取十字形焊接细节为研究对象。借助ANSYS软件建立了含半椭圆形裂纹的三维断裂力学模型,基于位移法分析了应力强度因子,讨论了几何参数（焊缝尺寸、板厚、对接焊缝参数）和裂纹参数（裂纹尺寸和裂纹形状比）对其的影响规律,拟合了裂纹形状修正系数函数。研究结果表明：（1）应力强度因子随对接焊缝余高和腹板板厚的增大而逐渐减小,而基本不受焊脚尺寸、翼缘板板厚和对接焊缝宽度的影响;（2）应力强度因子随裂纹形状比的增大而先增大后逐渐减小,但是随裂纹尺寸的增长而逐渐增大;（3）裂纹形状比和裂纹尺寸对应力强度因子影响最为显著,其影响幅度达18.0%。     

基于损伤-断裂力学理论的起重机疲劳寿命估算方法

鉴于断裂力学无法估算裂纹形成寿命及难以确定其初始裂纹尺寸,提出将损伤力学与断裂力学相结合共同估算起重机疲劳寿命的思想。针对Paris公式应用的局限性,提出将裂纹扩展率与应力强度因子幅对数线性阶段的某一裂纹尺寸作为裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命的分界点。用损伤力学估算疲劳裂纹的形成寿命,用断裂力学估算疲劳裂纹的扩展寿命,两者寿命之和构成起重机的疲劳全寿命。这样做既能避免断裂力学寿命估算中确定初始裂纹尺寸的混乱现象;又能确保Paris公式应用在裂纹扩展率与应力强度因子幅的对数线性阶段。试验验证结果表明,估算疲劳全寿命和试验寿命基本吻合。     

基于VP-MFC的采煤机摇臂系统齿轮性能退化可靠性分析

齿轮作为采煤机摇臂系统的关键零件,其性能退化对采煤机的工作可靠性有着重要影响。建立了采煤机摇臂系统的刚柔耦合虚拟样机（VP）模型,基于仿真结果,计算得到温度载荷,应用ANSYS对摇臂系统的薄弱齿轮副进行多场耦合（MFC）分析,得到了齿轮的温度场及结构场云图。建立引入裂纹后的齿轮有限元模型,利用FRANC3D对其进行断裂裂纹扩展数值模拟,得到了齿轮的裂纹前缘应力强度因子、扩展轨迹与疲劳寿命。提出以齿轮的裂纹扩展疲劳寿命和可靠度为退化指标的定量评估方法,结果表明齿轮性能退化成指数分布。将虚拟样机、多场耦合与断裂力学相结合,为齿轮性能退化可靠性研究提供了新的方法。     

接管高应变区缺陷的安全评定概率方法研究

随着计算机技术飞速发展,Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 法在压力容器可靠性分析中得到广泛应用。但对于小概率情形,利用直接抽样的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 法进行失效概率计算,费用较高。为此,笔者提出了几种新的失效概率近似计算方法,并以压力容器接管为例,对其断裂失效概率进行了计算,同时还和直接抽样的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 法的计算数值进行了比较。结果表明,新的失效概率近似计算方法具有精度高、节省机时的优点。     

基于断裂力学和有限元的碾压混凝土坝劈头裂缝扩展的应力计算研究

混凝土坝的劈头裂缝属于断裂力学中描述的张开型(I型)裂缝。劈头裂缝应力计算中,强度因子KI和材料开裂韧度KIC是判断劈头裂缝扩展的关键参数。采用断裂力学的基本理论推导裂缝应力计算的基本公式,并借助有限元来确定强度因子和材料开裂韧度,对寒冷地区实际工程坝体裂缝进行计算,得出运行期4日型寒潮期和不同运行时段的温度裂缝长度和强度因子。通过对比发现,计算结果与大坝运行期不同工况裂缝的实际情况相符合,验证了方法的正确性。     

倾斜工作面底板破坏深度计算方法研究

煤层倾角是影响底板破坏带深度的一个重要因素,为深入研究煤层倾角对底板破坏带深度的影响,采用断裂力学理论建立了煤层倾角对底板破坏带深度影响的计算模型,得出由于煤层倾角的存在,倾斜工作面上部破坏带深度小于下部破坏带深度。收集我国大量的突水案例与煤层倾角统计数据,以及破坏带深度与煤层倾角统计数据,从突水案例数据可以看出倾斜工作面下部由于底板破坏造成的突水次数明显多于上部,从破坏带深度与煤层倾角变化趋势可以看出随着倾角增大破坏带深度也在增大。统计得到数据的结论与应用断裂力学模型分析得到的结论一致。最后对建立的破坏带深度计算模型井下质量检验,检验结果显示该计算模型的精度较高,符合现场应用的要求。     

单一闭合裂纹在单轴压缩下对岩体破裂过程的影响

基于断裂力学理论研究了无限大薄板内单一闭合裂纹的破裂规律,从II型断裂准则出发,详细推导了单轴压缩下裂纹破裂强度的解析表达式,且定量的分析了裂纹倾角、长度和摩擦系数对岩体破裂过程的影响,运用数值软件RFPA2D对其进行验证,二者具有较好的一致性。研究结果表明,单轴压缩下,含闭合裂纹岩体的强度是由裂纹强度决定的,且随裂纹倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势,裂纹长度越大,摩擦系数越小岩体强度就越小。