基于矩形巷道应力特征点的空间数据分析

为得出矩形巷道围岩应力空间分布特征,将复变函数理论推导得出的曲线坐标应力分量转换为巷道所在平面的直角坐标应力分量,采用Matlab软件对巷道应力特征点的空间数据进行分析,得出了巷道围岩应力场分布直观图。并考虑了侧压系数、高宽比及巷道断面尺寸等对围岩应力场的影响,结果表明,应力峰值随侧压系数的增大而增大。应力峰值出现在矩形巷道的四角上,与侧压系数、高宽比、巷道断面面积无关。侧压系数大于1时,顶底板水平应力和最大主应力均随侧压系数增大而增大,两帮垂直应力随侧压系数增大而减小;垂直应力峰值、两帮垂直应力随高宽比增加而减小,顶底板的水平应力和最大主应力随高宽比增加而增加。围岩应力变化规律与巷道断面面积无关。     

冲击地压巷道塑性区本构模型及影响因素研究

为研究冲击地压对深部巷道造成的动力灾害问题,以阜新恒大煤矿为背景,分析冲击地压巷道塑性区本构模型及影响因素。考虑损伤的临界冲击应力和临界冲击半径,基于弹塑性理论建立冲击地压巷道塑性区本构模型,通过三轴试验获取模型参数,结合现场实测数据验证模型,分析弹性模量、峰后降模量、黏聚力、内摩擦角及支护应力等5个因素对临界冲击应力、半径的影响。结果表明:临界冲击应力小于巷道上方岩层自重,易发生冲击地压,与实际情况相吻合;临界冲击应力随黏聚力、内摩擦角的增大均存在极小值点;临界冲击半径随黏聚力的增大逐渐减小、随内摩擦角的增大逐渐增大;黏聚力越大发生冲击地压的概率越大;弹性模量、峰后降模量及支护应力与临界冲击应力、半径均呈单调变化关系。     

输气管道潜在影响半径计算公式优化

ASME B31.8S—2016《输气管道系统完整性管理》通过大量简化和假设,得出了基于管道管径与压力关系的输气管道潜在影响半径简化公式,在输气管道高后果区识别中得到广泛应用。通过对该简化公式进行分析,表明泄漏衰减因子的取值对潜在影响半径计算结果有着极大的影响,泄漏衰减因子随管径的增大而增大,但不随压力变化而变化,统一将泄漏衰减因子取为0.33,并不适用于大口径管道。最后通过对不同管径管道泄漏衰减因子进行计算,得到了不同管径管道的潜在影响半径计算公式。研究成果可为管道潜在影响半径的确定,尤其是大口径管道潜在影响半径的确定提供依据。     

考虑脆性损伤和渗流的圆形水工隧洞稳定性分析

为获得更准确的隧洞围岩塑性范围和力学特征,基于非线性脆性损伤和统一强度理论,考虑渗流场和中间主应力系数,推导出隧洞围岩弹塑性应力和塑性范围表达式。通过算例分析,得出渗透比（围岩与衬砌渗透系数之比）等相关参数对隧洞塑性范围和应力的影响规律。研究结果表明:隧洞切向应力具有不连续性,在衬砌、塑性区交界处及弹塑性交界处均发生突变;随渗透比和围岩脆性程度的增大,围岩塑性半径逐渐增大,塑性区切向应力逐渐减小;中间主应力系数越大,围岩塑性半径越小,塑性区切向应力越大。采用注浆加固圈进行支护,可有效地降低围岩渗透性,减小塑性范围。研究成果可为水工隧洞支护设计和稳定性分析提供一定的理论指导。     

圆形巷道围岩弹性应力场的复变函数解析

为得出圆形巷道围岩弹性应力分布特征,采用复变函数对圆形巷道围岩弹性应力进行解析,得到了与应力函数解法相同的应力场解析表达式,证明了复变函数解法求解巷道围岩应力场的可行性.对圆形巷道边界应力分布规律及沿水平线的应力分布规律进行了分析,结果表明:1)圆形巷道边界的径向应力和剪应力等于0,环向应力集中系数随侧压系数和位置角度变化而变化,与巷道半径无关;2)沿水平线的圆形巷道围岩剪应力等于0,径向应力和环向应力集中系数随侧压力系数和巷道半径变化而变化;3)沿水平线方向,侧压系数对巷道围岩径向应力的影响大于环向应力影响.还分析了侧压系数对巷道围岩应力的影响规律,讨论了侧压系数等于0、大于0小于1、等于1和大于1等4种情况下的巷道边界环向应力分布情况,得出了巷道边界环向应力的拉压区域及环向应力集中系数最大位置.     

矩形巷道围岩应力解析解

为得出矩形断面巷道围岩应力分布特征,采用复变函数解法对矩形巷道围岩弹性应力进行解析,得出了应力分量的曲线坐标表达式;分析了巷道高宽比和侧压对围岩应力的影响.结果表明,高宽相等时巷道最大应力最小,边界最大应力随侧压系数增大而增大.无论侧压和高宽比如何变化,四角附近区域应力集中系数均最大.同高宽比情况下,随侧压增加,矩形巷道径向应力的峰值近似呈线性增加,环向应力峰值减小,径向应力和环向应力峰值均向围岩内部迁移.相同侧压下,随巷道高宽比增大,径向应力和环向应力峰值均向围岩内部迁移.相同高宽比和侧压下,距离巷道右帮越远,径向应力越大,环向压应力先增后减.     

瓦斯抽采钻孔动态漏气圈特性及漏气处置研究

为了研究煤矿瓦斯抽采过程中钻孔瓦斯浓度衰减的问题,提出了动态漏气圈的概念,通过建立动态漏气圈数学模型,采用理论推导,数值模拟的方法分析了瓦斯抽采钻孔漏气圈的变化特性,并采用三囊袋封堵器在义安煤矿进行瓦斯抽采封孔及漏气处置工业性试验。研究表明,漏气圈半径随时间呈现动态变化,在瓦斯抽采初期急剧增大,随着抽采持续漏气半径增大趋势逐渐降低;煤体强度及钻孔所处的应力是影响漏气圈半径的重要因素,地应力越大漏气圈半径越大而煤体强度越大漏气圈半径越小;在整个抽采过程中漏气圈半径存在一个稳定值,在达到稳定值以前漏气圈半径呈现增加大趋势,研究得出了地应力及煤体强度影响下的该种趋势的特性;采用三囊袋封堵器对瓦斯抽采钻孔进行漏气处置可以有效改善瓦斯抽采效果,并且测得的瓦斯浓度变化曲线也证实抽采钻孔漏气圈的动态变化特性。     

华北石化油品储罐内浮盘密封失效分析及预防措施

调查研究中国石油华北石化公司内浮盘运行状况,通过开罐检查及可燃气体在线检测分析内浮盘的两种失效形式:静密封失效和动密封失效。得出腐蚀为内浮盘静密封失效的主要因素,制造、安装的精度是引起动密封失效的主要因素。为保证储罐长周期安全运行,预防内浮盘密封失效,文章在设计、安装、使用、检修四个方面给出了可行性建议,并对现有各种类型内浮盘进行分析比较,提出相应的改进措施。     

影响大型复杂机械钢结构系统可靠性的因素分析

以结构力学为理论依据,以有限单元法为基础,借助和参考有关有限元程序设计方法,按照结构系统可靠性失效模式分析的要求,采用编程语言研制成功基于有限元的可靠性分析软件RAPS(Reliability Analysis Program of Structure based on FEM),运用该软件对立体车库钢结构的可靠性进行具体的分析;对判定结构系统失效与否的失效准则进行讨论和分析,并针对立体车库钢结构,得出合理的失效准则和系统可靠度的计算方法;通过实例说明约界参数CAP、失效路径长度和系统复杂程度对失效准则和系统可靠度结果的影响。     

基于基本顶断裂位置分析剩余煤柱稳定性

为简化支承应力表达式及全面分析煤柱稳定性,基于基本顶断裂位置建立工作面剩余煤柱载荷力学模型,将指数函数型支承应力曲线简化为与其拟合的幂函数抛物线,推导出剩余煤柱载荷及极限宽度B表达式。计算得出312工作面基本顶断裂位置与非开采帮塑性区边缘距离d为8.6～11.5 m,B为8.06～8.85 m。研究结果表明：随着d增加,煤柱载荷及B均逐渐增大;B随煤层黏聚力与内摩擦角的增加而减小,随煤层埋深、应力集中系数、侧压力系数、煤层厚度及工作面采高的增加而增大。研究结果有助于更加全面地分析煤柱稳定性,为工程实践提供一定理论指导。     

基于BDD考虑共因失效的接触网系统可靠性分析

为分析共因失效对高速铁路接触网系统的影响，将二元决策图(Binary Decision Diagram，BDD)与共因失效理论引入到接触网系统可靠性分析中。利用逻辑相邻优先组合法(Logic Neighbor Priority Connect，LNPC)将高速铁路接触网系统的故障树模型转化为BDD模型并求取其可靠度表达式，利用隐式方法对考虑了共因失效的接触网系统可靠度进行计算，利用MATLAB绘制考虑共因失效和不考虑共因失效情况下接触网系统可靠度变化曲线。研究结果表明:提出的分析方法适用于接触网系统的可靠性分析，为接触网系统的可靠性分析提供了一定的理论依据。     

铁路信号PES安全性定量分析的研究

铁路信号中的可编程电子系统 (PES)是一种安全相关系统。这类系统更注重失效 -安全 ,而不仅仅是可靠性或可用性。基于系统的可靠性分析方法 ,给出了一种安全性定量分析方法。通过把失效率划分为一些独立的部分 ,据其各自失效率的影响 ,利用 Markov模型可同时分析系统的可靠性和安全性。笔者根据铁路信号 PES常用的 2 oo2 D(附加诊断的二取二 )容错结构给出了方法应用的实例     

基于Isograph的地铁车载ATP系统动态故障树分析

针对传统的可靠性分析方法在具有动态特性的地铁车载ATP系统可靠性分析中的不足,提出动态故障树分析法。在引用可用度、平均失效时间和平均修复时间等可靠性指标的基础上,结合Isograph软件改进动态故障树分析法,建立基于Isograph的动态故障树分析模型,并通过对车载ATP系统的结构与功能分析以及历史故障数据的统计分析确定车载ATP系统的关键部件,使用 Isograph软件预计关键部件的可靠性参数,对地铁车载ATP系统的可靠性进行评估。结果表明:采用该方法求解的系统可靠性指标均满足系统需求,并且精确度较高,运用此方法能够对具有顺序相关、资源共享、可修复以及冷、热备份等特性的系统进行可靠性建模,达到快速以及准确分析动态特性系统可靠性的目的。     

安全系统的故障分析

以可靠性研究为基础,分析独立和冗余配置的安全系统的故障状态,给出独立配置和冗余配置时安全系统的显性故障率、隐性故障率以及系统可用度的定量模型。以该模型对以紧急停车系统(ESD)和生产监控系统(DCS)构成的组合安全系统进行了比较和分析。笔者认为:ESD单独设置时,应注意降低隐性故障率、提高其修复率;ESD与DCS冗余配置时,无论是并联冗余还是串联冗余,安全保护功能都是增加的,但同时显性故障率有所增加,隐形故障率大大减少。因此,用ESD补充DCS的安全保护功能而不是简单的重复其功能,对提高系统的整体安全水平将是十分明显的。     

Reliability evaluation of fire alarm systems using dynamic Bayesian networks and fuzzy fault tree analysis

In almost all industries, fire alarm systems play a vital role in the reducing the risks associated with fires and damages. Therefore, it is necessary to evaluate their reliability and performance in emergency situations. The present study aimed to use fault tree analysis (FTA) to determine the root causes involved in the failure of fire alarm systems, to use Fuzzy set theory and expert elicitation to determine relative probabilities, and finally, to evaluate the reliability of a fire alarm system using dynamic Bayesian networks (BNs) during a thirty-six months period. A total of 29 basic events were detected from the FT. The reliability of the fire alarm system was estimated at 0.954 according to the FT and 0.957 according to conventional BNs. The reliability of the fire alarm system after 36 months was estimated at 0.375 according to dynamic BNs. All the events involved in the failure of fire alarm systems were drawn in the fault tree diagram. The results indicate that remodeling of these systems and simultaneous construction activities are the most important factors in the failure of the fire alarm system. System reliability can also be increased to 0.965 by providing preventive and control measures to reduce the probability of critical events.     

灰色层次结构模型在故障树分析中的应用

故障树分析技术对于复杂系统的故障诊断具有重要应用价值,提出把故障树看作2层灰色结构,通过建立灰色层次结构模型,给出判断各种故障模式发生可能性大小的一种通用方法.将其应用于压力容器爆炸事故的故障树分析,并取得了与实际情况吻合的满意结果.该方法为了解事故影响因素重要程度、控制事故发生和改进系统可靠性提供依据.     

油气管道腐蚀可靠性的贝叶斯评价法

对油气管道腐蚀危害因素进行分析,建立其失效故障树。根据故障树分析原理,找出导致管道腐蚀穿孔破坏的23个因素。通过对故障树的定性分析,采用下行法求出油气管道腐蚀失效故障树的96个全部最小割集,并确定失效的主要影响因素。结合最小割集不相交化法和贝叶斯可靠性评定法对管道腐蚀失效进行定量分析,通过某油气管道事故统计数据,利用贝叶斯可靠性评定方法求出油气管道腐蚀可靠性的一阶矩和二阶矩。对一阶矩和二阶矩进行拟合,求出油气管道腐蚀可靠性的第一近似下限和第二近似下限。结果表明:得出的油气腐蚀管道贝叶斯可靠性评价结果可以指导管道系统的维护和维修,降低管道运行的风险。     

改进广义灰色关联故障树的危化品LSSC可靠性诊断

为了探究影响危化品物流整体运作的关键事故因素,提出一种改进广义关联故障树的危化品LSSC可靠性诊断方法。结合实例构建危化品LSSC系统失效故障树,运用灰色关联技术对以最小割集构造的标准故障模式向量和底事件概率重要度组成的待检模式向量进行相关性分析,得到系统失效概率等级与失效故障模式可能性排序,确定系统关键薄弱环节。研究结果表明:该方法能够快速识别危化品物流运作系统关键事故因素,为危化品LSSC风险等级控制和分级防范措施制定提供参考和借鉴。     

考虑冰风载荷影响的输电线路运行风险评估方法*

为预防在极端冰灾环境下大规模停电事故的发生，提出1种考虑冰风载荷的输电线路运行风险评估方法。在极端冰风环境下，计算输电线路与杆塔所承受的总载荷，利用强度与应力干涉模型确定输电线路与杆塔的故障率，同时结合串联可靠性原理确定线路故障综合概率；利用非贯序蒙特卡洛法与线路故障综合概率设置预想故障集，结合直流潮流优化模型计算每条线路的失负荷量；综合考虑负荷等级与抢修恢复时间，确定线路失负荷的经济价值并定义为故障后果；将故障后果与线路故障综合概率的乘积定义为输电线路风险评估指标。以实际拓扑结构修正的IEEE30节点开展算例分析。结果表明:所提方法可对输电线路运行风险进行有效评估。