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煤层大直径钻孔卸压的宏细观机制及前兆信息研究

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煤层大直径钻孔卸压的宏细观机制及前兆信息研究

作者：徐钰东绍兴文理学院

学位级别：硕士

进入深部开采时代以来,深部煤岩受“三高一扰动”的复杂力学环境影响,导致开采进程中冲击地压等灾害事故频发,已严重制约了矿井的安全高效生产。大直径钻孔因其能有效转移围岩高应力,降低区域冲击风险,已成为常用的卸压解危措施。但目... 详细信息

进入深部开采时代以来,深部煤岩受“三高一扰动”的复杂力学环境影响,导致开采进程中冲击地压等灾害事故频发,已严重制约了矿井的安全高效生产。大直径钻孔因其能有效转移围岩高应力,降低区域冲击风险,已成为常用的卸压解危措施。但目前大直径钻孔对煤层的宏细观卸压机制研究较少,故本文围绕含不同钻孔参数的煤体,利用理论分析、数值模拟、室内试验等手段,首先研究了煤层钻孔参数与卸压效果之间的定量化关系,其次分析了钻孔参数对煤体宏细观损伤机制的影响,再次研究了钻孔煤体的破裂特征,最后提出钻孔煤体失稳的前兆信息,主要研究成果如下:（1）基于理论分析及FLAC数值模拟,探讨了大直径钻孔布置参数对煤层卸压效果的影响规律。基于正交设计法确定了大直径钻孔模拟方案,研究了三种钻孔参数在不同冲击倾向性煤层中的卸压效果,确定了钻孔布置参数的重要性顺序,依次为钻孔直径、间距、孔深;并通过Tecplot数据后处理软件,切片分析了钻孔后煤层应力分布状态。研究表明,随着钻孔直径的增加,孔周应力降低区范围增大;当孔径不变时,缩小钻孔间距易使应力降低区连接,形成卸压弱化带;同时在形成卸压弱化带的条件下,钻孔深度与应力转移距离呈正相关关系。（2）通过对UDEC数值软件的二次开发,构建了钻孔煤岩的损伤评价指标,从应力、细观裂纹、破坏模式等角度,探究了钻孔参数对煤体宏细观损伤机制及卸压规律。研究发现,调整钻孔参数对煤样细观损伤机制主要体现在剪切裂纹上;钻孔直径增大,煤体的割线模量与抗压强度降低,剪切裂纹快速降低,孔洞变形程度增加,卸压效果显著提升;钻孔间距增大,试样卸压效果呈先增后降,表明合理钻孔间距才能提升卸压效果;排距增大与试样卸压效果呈负相关关系。（3）通过开展钻孔煤体室内单轴加载的声发射试验,利用应力、割线模量、破坏形态等,论述了钻孔参数与煤体卸压效果的关系,并针对钻孔煤体试验全过程的声发射信息开展研究,揭示了钻孔煤体破裂演化特征。研究发现钻孔后煤体抗压强度与冲击属性得到了有效降低,同时调整钻孔参数对煤体单轴抗压强度的影响规律与数值模拟基本一致;根据煤体破坏形态,发现调整钻孔参数可以在一定程度上控制煤样表面裂隙发育情况并决定破坏形态;小能量微破裂事件持续扩展将引起大能量局部破裂事件,孔周高应力集中现象,加速了局部破裂区域的交汇贯通,引发失稳。（4）基于声发射事件信息,结合数据归一化处理方式,识别对比了断层总面积、声发射活跃度、时间信息熵、算法复杂性、时空扩散性及Z-Map值共6个活动性多维信息指标,分析了6个指标预警的准确率。结果表明:声发射活跃度、时空扩散性、Z-Map值的预警准确度较高,均在88.9%以上;当各指标值快速升高至0.75以上,煤体即将面临峰值破裂或失稳,具有明显预警作用。

关键词：钻孔卸压钻孔参数宏细观机制声发射特征前兆信息

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橡胶纳米复合材料微波加热传热特性的研究

橡胶纳米复合材料微波加热传热特性的研究

作者：徐钰东青岛科技大学

学位级别：硕士

橡胶制品广泛应用于军事国防、工农业、交通运输业和日常生活中。橡胶由生胶变为实用制品必须经历混炼成型和硫化阶段。湿法混炼技术借助其低耗减碳、提高生产效率、改善碳纳米填料分散均匀性等优点,受到了橡胶科技工作者的关注。与传... 详细信息

橡胶制品广泛应用于军事国防、工农业、交通运输业和日常生活中。橡胶由生胶变为实用制品必须经历混炼成型和硫化阶段。湿法混炼技术借助其低耗减碳、提高生产效率、改善碳纳米填料分散均匀性等优点,受到了橡胶科技工作者的关注。与传统硫化方式相比,微波加热技术凭借其响应速率快、低耗减碳、无热惯性及清洁卫生等优点,同样备受青睐。然而,微波加热也存在不均匀问题,更甚者,会出现热失控现象,当用于硫化橡胶时,会导致橡胶局部焦烧成粉末而成为废品。为解决热失控而造成废品的工程问题,则揭示橡胶复合材料微波加热过程的热输运机制,并进一步科学描述微波加热传热特性已成必须。基于此,本文首先通过实验研究,测得橡胶复合材料相关热物性及介电性能参数,研究了橡胶复合材料在微波加热过程中的温升规律及温度分布规律,以此为实验依据,运用数值模拟手段探索不同功率下橡胶复合材料微波加热的电场分布及温度分布规律。同时,为了研究橡胶复合材料在微波场中的微观响应行为,通过分子动力学模拟,探索了碳纳米材料种类及含量对复合材料微波加热效果的影响。获得以下结论:(1)碳纳米材料含量对橡胶复合材料的热导率和比热具有显著影响。同等碳纳米材料含量的石墨烯/天然橡胶复合材料的热导率和比热值始终高于碳纳米管/天然橡胶复合材料,碳纳米材料添加量为12phr时,碳纳米管-、石墨烯-天然橡胶复合材料的导热系数达到最大值,分别为0.227W/(m·K)、0.335 W/(m·K)。且加入硫磺对橡胶样品导热系数的影响极小。(2)碳纳米材料含量对橡胶复合材料介电常数影响显著。碳纳米管/天然橡胶复合材料的介电常数始终大于石墨烯/天然橡胶复合材料,碳纳米管添加量为8phr时,橡胶复合材料的介电常数达到最大值,为9.41,较碳纳米管添加量为2phr时提高了34.43%;石墨烯添加量为2phr时,橡胶复合材料的介电常数最大,达到5.74。(3)实验表明橡胶片的微波加热均存在温度分布不均匀现象。不同加热功率下橡胶片的温升速率不同,温升速率随微波功率而增加。对于碳纳米管/天然橡胶复合材料,微波功率为50W碳纳米管添加量为8phr时,橡胶片的平均温升速率达到最大值为0.47℃/s;微波功率为60W碳纳米管添加量为12phr时,橡胶片的平均温升速率为最大值1.14℃/s。对于石墨烯/天然橡胶复合材料,微波功率为50W和60W,石墨烯添加量为12phr时,橡胶片的平均温升速率分别达到最大值0.09℃/s和0.17℃/s。(4)橡胶复合材料微波加热的数值模拟结果表明,任何功率下橡胶片微波加热温度分布都不均匀,但温度场分布与电场分布呈正相关关系。微波加热器功率50W时,碳纳米管和石墨烯添加量分别为10phr和12phr时,橡胶复合材料的体平均温度分别达到最大值48.95℃和36.2℃。微波加热器功率为60W时,碳纳米管和石墨烯添加量均为8phr时,橡胶复合材料的体平均温度分别达到最大值50.89℃和39.43℃。(5)橡胶复合材料微波加热的分子动力学模拟结果表明,碳纳米管和石墨烯的加入致使出现微波加热热点,借助碳纳米管和石墨烯较强的吸波性能和热传导性能,适量碳纳米材料的加入可以在橡胶基体中形成很好的导热网络,从而改善橡胶复合材料的热传导性能。此外,电场强度和碳材料含量对于橡胶复合材料微波加热速率具有显著影响,电场强度为0.3 V/?,碳纳米管和石墨烯添加量均为5.34%时,橡胶复合材料的温升速率分别达到最大值146.26K/ns和29.98K/ns;而电场强度为0.6 V/?,碳纳米管和石墨烯添加量同样均为6.34%时,橡胶复合材料的温升速率分别达到最大值211.03K/ns和98.69K/ns。

关键词：橡胶纳米复合材料微波加热湿法混炼传热特性分子动力学

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非均质性对砂岩试样宏细观破坏特征影响研究

岩石力学与工程学报 2023年第2期42卷 391-402页

作者：王康宇刘广建罗战友高军强徐钰东李单林绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 绍兴文理学院、浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴312000 宁波大学土木与地理环境工程学院浙江宁波315000

砂岩的细观非均质性是造成应力-应变曲线及破坏特征差异性的本质原因。为探究非均质砂岩的宏细观破坏特征,采用X射线衍射(XRD)精细表征砂岩的矿物成分和含量,通过Fish语言构建矿物、节理力学参数正态分布的UDEC-Tri非均质模型,提出非均... 详细信息

砂岩的细观非均质性是造成应力-应变曲线及破坏特征差异性的本质原因。为探究非均质砂岩的宏细观破坏特征,采用X射线衍射(XRD)精细表征砂岩的矿物成分和含量,通过Fish语言构建矿物、节理力学参数正态分布的UDEC-Tri非均质模型,提出非均质岩样的损伤判别指标,研究了矿物颗粒弹性模量、矿物颗粒空间分布及节理黏聚力的非均质性对岩样宏观破坏及细观损伤的影响规律。结果表明:矿物弹性模量的非均质度(C^(b)_(v))增大,岩样应力-应变曲线的非线性特征增强,切线模量和抗压强度呈线性降低趋势,宏观破坏形式从剪切破坏向劈裂破坏转变。另外,C^(b)_(v)值增大导致更多相邻矿物颗粒屈服不同步,张拉裂纹占比增加,岩样起裂应力与损伤应力降低。C^(b)_(v)值相同时,矿物颗粒空间分布导致相邻颗粒之间出现力学参数“薄弱接触面”,与宏观裂缝扩展路径的一致性较好,是低强度岩样破裂特征离散性的根本原因;相比矿物C^(b)_(v),节理非均质度(C^(j)_(v))对岩样力学性质的弱化作用更显著。随着C^(j)_(v)的增大,岩样张拉裂纹长度逐渐增加直至超过剪切裂纹,小尺度裂纹占比增大,其破裂模式从“单斜面剪切破坏”转变为“X状共轭斜面剪切破坏”。研究结果解释了同一产地、尺寸砂岩试样破坏特征差异性的机制,为建立非均质与试样强度、破坏特征的映射关系提供参考。

关键词：岩石力学非均质度块体离散元空间分布变异系数裂隙演化

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石墨烯和碳纳米管的天然橡胶纳米复合材料的性能研究

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橡胶工业 2023年第4期70卷 266-271页

作者：刘梦琪徐钰东陈海龙青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

采用湿法混炼工艺制备石墨烯/天然橡胶(NR)纳米复合材料和碳纳米管/NR纳米复合材料,研究石墨烯和碳纳米管用量对NR纳米复合材料性能的影响。结果表明:随着石墨烯和碳纳米管用量的增大,NR纳米复合材料的热导率和比热容均先增大后减小;石... 详细信息

采用湿法混炼工艺制备石墨烯/天然橡胶(NR)纳米复合材料和碳纳米管/NR纳米复合材料,研究石墨烯和碳纳米管用量对NR纳米复合材料性能的影响。结果表明:随着石墨烯和碳纳米管用量的增大,NR纳米复合材料的热导率和比热容均先增大后减小;石墨烯/NR纳米复合材料的300%定伸应力先减小后增大,石墨烯用量为2份的石墨烯/NR纳米复合材料的拉断伸长率最大;碳纳米管/NR纳米复合材料的300%定伸应力增大,碳纳米管用量为3份的碳纳米管/NR纳米复合材料的撕裂强度最大。随着温度的升高,石墨烯/NR纳米复合材料的相对介电常数呈先增大后减小的趋势,在110℃时最大;碳纳米管/NR纳米复合材料的相对介电常数呈增大的趋势。

关键词：石墨烯碳纳米管天然橡胶纳米复合材料湿法混炼热导率比热容拉伸性能介电常数

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加锚异性结构面剪切破坏及声发射特征研究

金属矿山 2023年第9期 37-46页

作者：高军强刘广建杜时贵贾瑞锋王康宇徐钰东绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211

自然界中广泛存在着两侧岩性不同的结构面,工程中常用锚杆抑制结构面的滑动。为了研究加锚异性结构面的直剪特性,开展了室内直剪试验,结合声发射监测结果,探讨了加锚异性结构面的抗剪强度、破坏类型及裂隙演化规律。研究结果表明:随着... 详细信息

自然界中广泛存在着两侧岩性不同的结构面,工程中常用锚杆抑制结构面的滑动。为了研究加锚异性结构面的直剪特性,开展了室内直剪试验,结合声发射监测结果,探讨了加锚异性结构面的抗剪强度、破坏类型及裂隙演化规律。研究结果表明:随着加锚异性结构面弱侧壁岩强度增加,抗剪强度呈非线性增加趋势,结构面加锚时的抗剪强度相比未加锚时依次提高了200%、267%、303%,破坏类型依次为剪切、拉剪、劈裂,且主裂纹方向与剪切方向基本一致;加锚异性结构面剪切—位移曲线分为压密、弹性、屈服、破坏4个阶段,压密阶段锚固剂出现挤压破坏,弹性阶段岩体与锚杆挤压处出现裂隙,屈服阶段锚杆承担主要抗剪力且发生了变形,破坏阶段岩样被剪碎;当结构面弱侧壁岩强度较低时,声发射事件集中在弹性阶段,当其壁岩强度较高时,声发射事件集中在屈服阶段;随着结构面弱侧壁岩强度增加,当λ<1时岩样产生大尺度剪切裂隙,当λ≥1时岩样产生小尺度剪切裂隙。

关键词：加锚异性结构面直剪抗剪强度声发射

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品牌化视域下的民航博物馆文创产品设计研究

品牌化视域下的民航博物馆文创产品设计研究

作者：徐钰奇北方工业大学

学位级别：硕士

随着我国政治经济文化等多方面不断深入发展,文化创意产业不断展现出了在文化传播、科普教育、经济创收等方面的优越价值。博物馆作为文化创意产业的重要组成部分,受到了社会各界的广泛关注。在国内,为更好履行社会教育与文化服务的社... 详细信息

随着我国政治经济文化等多方面不断深入发展,文化创意产业不断展现出了在文化传播、科普教育、经济创收等方面的优越价值。博物馆作为文化创意产业的重要组成部分,受到了社会各界的广泛关注。在国内,为更好履行社会教育与文化服务的社会职能,相当数量的博物馆在政策的推行下,开始对公众免费或低价开放。在利好人民的同时,博物馆本身的运营问题也被进一步放大,对于人流量有限的行业博物馆来说,该问题尤为严重。如何在保证博物馆自身稳定运营的同时,找到新的创收途径,实现博物馆的自给自足甚至高水平发展,是当前相当数量博物馆发展所面临的重要问题。国内外的实践证明,推出文创产品是解决该问题的重要手段之一。近年来,虽然中国博物馆文创产品设计取得了长足的进步,但也存在两方面问题。一方面,产品同质化严重,缺乏创新和特色。很多博物馆的文创产品缺乏设计上的巧思,仅将图形图案在产品上简单复现,缺乏对不同博物馆特色的深入挖掘和体现。另一方面,文创产品缺乏定位,一些文创产品在形式、内容和美学上没有考虑到与其受众的匹配度,缺乏统一性,用户感知不强,最终导致商业竞争力不足。因此,文创产品的系统化设计是当前博物馆发展所要解决的重要问题。本文从品牌化视角出发,梳理了目前博物馆文创产品常见的设计方法,在总结经验教训的基础上,从文创产品价值与品牌理论发展两个方面,阐述了两者的价值和内在联系,结合品牌化相关理论,进而从宏观层面提出了新的文创产品设计模型。在此基础上,本文针对民航博物馆这一具体案例,对现阶段民航博物馆的品牌化策略进行分析,并运用新模型进行民航博物馆文创产品设计,验证模型的可行性。本文试从文创产品设计角度,探寻我国行业博物馆良性发展的可行道路,为开展品牌工作的博物馆提供新的思路。

关键词：品牌化行业博物馆文创产品设计 CBBE模型文创价值构成

小学打击乐器教学对学生音乐感的培养 ——以西安高新第五小学为例

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小学打击乐器教学对学生音乐感的培养 ——以西安高新第五小学为例

作者：徐钰涵西安音乐学院

学位级别：硕士

基于深度强化学习的微电网日前日内协调优化调度

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南方电网技术 2024年第9期 106-116页

作者：徐钰涵季天瑶李梦诗华南理工大学电力学院

由于可再生能源发电的随机性和储能系统的时间序列耦合特性，在构建微电网经济调度模型时需要适当模拟不确定变量并相应地开发可高效处理多目标问题的优化算法。在此背景下提出了一种能够计及不确定性因素且高效的基于深度强化学习与启... 详细信息

由于可再生能源发电的随机性和储能系统的时间序列耦合特性，在构建微电网经济调度模型时需要适当模拟不确定变量并相应地开发可高效处理多目标问题的优化算法。在此背景下提出了一种能够计及不确定性因素且高效的基于深度强化学习与启发式算法的微电网多时间尺度调度方法，以实现经济环保运行。所提方法从日前、日内两个时间尺度对微电网进行优化。日前优化阶段利用短期预测数据进行初步决策，以最小化运营成本。日内调度阶段以日前优化方案为参考，必要时对日前运行方案进行修正，以应对可再生能源的实时波动。将日内优化过程解耦为全局和局部两阶段，全局阶段被建模为一个非凸的非线性优化问题并采用启发式算法进行求解，局部阶段被建模为一个马尔可夫决策过程采用深度强化学习方法求解，将深度强化学习与启发式算法相结合提高了强化学习的训练速度和收敛性能，避免在复杂环境下的奖励函数设计困难问题。最后，算例分析验证了所提出的方案实现了调度成本和计算速度的优化，并且适用于微电网的实时调度。

关键词：微电网多时间尺度经济调度深度强化学习群搜索算法

高中历史教学中空间观念的培养研究 ——以《经济与社会生活》为例

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高中历史教学中空间观念的培养研究 ——以《经济与社会生活》为例

作者：徐钰欣山东师范大学

学位级别：硕士

空间观念在历史学科核心素养体系中占据基础地位,它是学生理解、认识和研究客观历史的重要工具。通过分析历史的空间维度,学生能发现历史发展在空间上的多维性,以及历史现象本身存在的横向或纵向联系,以及个别与整体、局部与全局的联系... 详细信息

空间观念在历史学科核心素养体系中占据基础地位,它是学生理解、认识和研究客观历史的重要工具。通过分析历史的空间维度,学生能发现历史发展在空间上的多维性,以及历史现象本身存在的横向或纵向联系,以及个别与整体、局部与全局的联系。特别是在学习选择性必修二《经济与社会生活》这样的内容时,空间观念的重要性尤为突出。这门课程涵盖了不同历史空间下的人类经济与社会生活的发展过程,需要学生具备明确的空间观念素养,才能深入理解历史上社会生活诸多方面的变化与延续及其重要意义。《普通高中历史课程标准(2017年版2020年修订)》中的“学业质量水平”部分将时空观念素养划分为四个不同层次的水平,每一个水平之间具有连贯性和递进性,对学生的能力要求逐层提高。在此基础上可以对空间观念进行水平层级的教学分解,主要包括空间信息的认知与表达、空间因素的意义理解、空间联系的解释与说明、空间意识的形成与应用四个层次,每个层次下面可以划分多个具体的教学要求。依据具体的教学要求培养学生的空间观念,不仅有助于提升学生对历史空间的认知和了解,帮助学生构建空间知识框架,培养历史解释力,还能借助空间视角开展跨学科学习,促进学生的全面发展。因此,在对统编高中历史选择性必修二《经济与社会生活》教学内容分析的基础上,结合空间观念四个水平层次的要求,可以从空间工具、空间尺度、空间知识、空间情境、空间实践五个方面提出高中历史教学中培养空间观念的具体策略:运用空间工具—地图,把握空间特征;使用微观、中观、宏观的空间尺度,分析史事的背景;运用历史史料、影视资料创设情境,渗透空间观念;借鉴结合地理、文学等知识,拓展视角的广度;借助现实空间资源,进行具体的实践。也能为高中历史教学提供新的视角和思路。

关键词：历史空间空间观念经济与社会生活高中历史教学