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军机狭窄空间管路装配套筒扳手设计与应用

航空精密制造技术 2024年第5期60卷 54-57页

作者：杨二豪周凡成都飞机工业(集团)有限责任公司

针对普通扳手在军机狭窄空间管路装配时易导致周边件损伤的问题，通过研究军机狭窄空间典型特征，设计制作了一种新型的套筒扳手。采用有限元方法对扳手结构强度、刚度、应力等进行了模拟分析，实现了扳手结构与狭窄空间的适配设计。该... 详细信息

针对普通扳手在军机狭窄空间管路装配时易导致周边件损伤的问题，通过研究军机狭窄空间典型特征，设计制作了一种新型的套筒扳手。采用有限元方法对扳手结构强度、刚度、应力等进行了模拟分析，实现了扳手结构与狭窄空间的适配设计。该套筒扳手有效提高了狭窄空间管路装配效率及质量，为航空复杂装配制造领域扳手设计提供了参考。

关键词：狭窄空间管路装配扳手设计有限元

超声波激励时长对煤体孔裂隙结构及渗透特性的影响

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中国安全科学学报 2024年第9期34卷 155-164页

作者：郝荷杰王瑞哲杨二豪仇悦张笑盈林海飞西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 西部煤矿瓦斯灾害防控陕西省高等学校重点实验室陕西西安710054

为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超... 详细信息

为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超声波激励时长不断增加,煤体微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率和总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率均呈线性增大关系;超声波激励煤体30~150 min,微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率分别由14.60%、52.50%、24.90%增大至61.30%、145.50%、235.70%;总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率分别由5.04%、47.27%、41.67%增大至24.93%、127.91%、208.33%。在不同超声波时长激励下,煤体渗透率变化率与总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率均符合线性增大关系;随着超声波激励时长增加,煤体孔隙、裂隙改造效果提升,渗透率得以提高。

关键词：超声波激励时长裂隙结构渗透特性核磁共振孔隙率

松软煤层水力割缝与柔性封堵气墙隅角瓦斯治理关键技术参数及应用

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湖南科技大学学报(自然科学版) 2024年第03期39卷 11-21页

作者：秦雷林海飞马超李树刚赵鹏翔甘路军杨二豪徐金国西安科技大学安全科学与工程学院山西和顺天池能源有限责任公司

为保证松软煤层安全开采，以天池煤矿为背景，通过采前预抽和高效封堵上隅角协同治理本煤层瓦斯超限.瓦斯防治参数细化能有效改善松软煤层水力割缝增透效果差，隅角封堵效率低等问题.对此，通过现场试验及数值模拟，分析不同割缝时间、... 详细信息

为保证松软煤层安全开采，以天池煤矿为背景，通过采前预抽和高效封堵上隅角协同治理本煤层瓦斯超限.瓦斯防治参数细化能有效改善松软煤层水力割缝增透效果差，隅角封堵效率低等问题.对此，通过现场试验及数值模拟，分析不同割缝时间、水压下瓦斯抽采量及出煤量等参数，得出适用于松软煤层瓦斯防治技术工艺指标.结果表明：不同割缝水压总出煤量增幅呈下降趋势，随着割缝水压上升，总出煤量增幅减小趋于稳定.水力割缝钻孔平均瓦斯抽采浓度为常规钻孔的5.94～9.40倍，预抽孔初始抽采浓度大于30%.结合材料性能及现场实际，设计研发快速封堵气墙并应用于现场，封堵后上隅角最大瓦斯浓度降幅32.93%.

关键词：松软煤层水力割缝采前预抽上隅角瓦斯超限

煤岩组合体单轴压缩声发射特性及裂隙扩展规律试验研究

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煤岩组合体单轴压缩声发射特性及裂隙扩展规律试验研究

作者：杨二豪西安科技大学

学位级别：硕士

保护层开采是防治煤与瓦斯突出最主要且高效的手段之一。保护层开采过后,被保护层顶底板和煤层组成的煤岩组合体结构受采动影响的裂隙发育演化情况决定着被保护层卸压瓦斯流通的效果。因此,开展煤岩组合体声发射特性及裂隙扩展规律试验... 详细信息

保护层开采是防治煤与瓦斯突出最主要且高效的手段之一。保护层开采过后,被保护层顶底板和煤层组成的煤岩组合体结构受采动影响的裂隙发育演化情况决定着被保护层卸压瓦斯流通的效果。因此,开展煤岩组合体声发射特性及裂隙扩展规律试验研究对探索被保护层采动裂隙演化机理和卸压瓦斯运移规律具有重要意义。(1)以山西和顺天池能源有限责任公司矿井煤层地质条件为基础,建立三种不同类型煤岩组合体模型,并推导出煤岩组合体的相似准则作为理论指导。在此基础上通过类岩石、型煤材料配比先导试验,得到不同配比类岩石、型煤材料的物理力学特性参数。最终按照原型基础参数要求挑选合适的配比,制作不同类型的煤岩组合体试件。(2)利用DYD-10万能试验机、声发射系统、双高清摄像系统开展不同类型煤岩组合体单轴压缩力学特性、声发射特性及裂隙演化规律试验,得到不同类型煤岩组合体全应力-应变曲线及最终破坏形态,分析探讨三种组合形式对煤岩组合体的抗压强度、弹性模量、纵波波速等力学特征参数的影响,得到不同类型煤岩组合体的力学变化特性。(3)针对试验结果重点分析了不同类型煤岩组合体单轴应力状态下的声发射特征,选取声发射振铃计数、累计振铃计数、能量、累计能量、幅值五个声发射特征参数进行重点讨论,分析单轴压缩过程中应力、裂隙发育状态及声发射特征参数之间的联系,揭示三种不同类型煤岩组合体的声发射变化特征。(4)针对试验结果,得到不同类型煤岩组合体全应力-应变曲线及裂隙扩展过程,并对三种类型煤岩组合体主裂隙特征参数:主裂隙扩展时间、主裂隙长度、主裂隙平均扩展速率进行分析探讨,最终揭示不同类型煤岩组合体的裂隙扩展规律。通过以上研究,采用物理相似模拟方法实现了煤岩组合体的标准化制作,在此基础上获得了三种不同类型煤岩组合体的单轴压缩力学、声发射特性及裂隙扩展规律,为保护层开采机理研究奠定了一定基础。

关键词：瓦斯灾害防治煤岩组合体物理相似模拟能量特征裂隙扩展速率

RXTe3（X=Bi,Sb）的制备与低温特性

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RXTe3（X=Bi,Sb）的制备与低温特性

作者：杨二豪杭州电子科技大学

学位级别：硕士

在传统能源面临枯竭、生态环境日益恶化的背景下，开发新型无污染能源已成为各国学者的研究热点。热电材料可以实现热能、电能之间的相互转化，是一种新型的半导体功能材料。根据其所特有的塞贝克效应和帕贴耳效应制成的温差器件，如温... 详细信息

在传统能源面临枯竭、生态环境日益恶化的背景下，开发新型无污染能源已成为各国学者的研究热点。热电材料可以实现热能、电能之间的相互转化，是一种新型的半导体功能材料。根据其所特有的塞贝克效应和帕贴耳效应制成的温差器件，如温差发电、温差制冷等已广泛运用在航空航天、医学、微电子等众多领域，其表现出的无噪声、无污染、可靠安全等优点展现了广泛的应用前景。Bi2Te3基合金电优值可以稳定的维持在1附近，是目前室温附近热电性能最佳、商业应用最为广泛的热电材料。一系列理论研究和实验结果表明，对碲化铋基合金进行掺杂、合金化可以有效的对其进行成分优化，改善热电输运性能，提高热电转化效率。为了进一步提高Bi-Te基合金材料的热电转化效率，研究稀土元素对其内部热电输运性能的影响，本实验对Bi2Te3、Sb2Te3基进行了成分、结构、工艺参数等的优化，通过测量其热学、电学输运性能，分析了基于Bi2Te3的稀土元素掺杂对合金性能的影响。主要结果与结论如下：1，实验采用固相反应和机械合金法，严格的控制球磨时间，成功的合成了PrBiTe3、GdBiTe3、GdSbTe3等Bi-Te基三元合金化合物。理论研究表明，稀土基合金电子之间较强的相互作用，使其具有比较大的有效质量，被称为“重费米子半导体材料”，可以有效的提高Bi2Te3基合金的Seebeck系数，改善材料的热电输运性能。结果表明，在T=300K时，GdSbTe3的Seebeck系数可以达到365μV/K左右。2,实验中使用的高能球磨技术，可以有效的减小颗粒尺寸，在材料内部引入大量的晶界，降低合金材料的晶格热导率，同时量子效应的引入也有助于提高材料的热电输运性能。分析实验结果表明，在室温附近，晶粒细化后，晶格振动的最低热导率贡献只有0.8Wm-1K-1。3， Bi-Te基合金中，稀土元素的掺入可以有效的改善材料的载流子浓度，已有理论计算证明，材料的最佳载流子浓度范围在1019-1020cm-3，可以使材料具有最佳的热电性能。实验结果显示，在室温附近，GdBiTe3、PrBiTe3的载流子浓度分别为2.3×1019cm-3，1.5×1019cm-3。此时对应的霍耳系数为2.8×10-7m3/C,2.5×10-7m3/C。4，三元合金化合物PrBiTe3、GdBiTe3、GdSbTe3都在不同程度上表现出一定的磁电阻现象，在磁场从零到9T的变化区间内，电阻率的变化最大可以达到0.03m，占到材料电阻率的3.75%。5，分析实验结果发现，Bi-Te基三元合金稀土化合物的ZT值在室温附近只有0.01左右，与目前比较先进的Bi2Te3基材料相比，还是有一定的差距。取代Bi的Pr、Gd原子在材料内部起到了n型掺杂的作用，但是对材料性能并没有显著的作用。有效质量的增加、颗粒尺寸的减小、合金成分的优化并没有明显的提高材料的功率因子，需要进一步的对载流子浓度进行优化，提高其热电输运性能。另外，关于稀土元素对合金的热电输运性能的影响的理论机理需要进一步的研究。

关键词：热电材料 Bi-Te基合金机械合金法固相反应高能球磨晶粒细化 n型掺杂

低比转速混流式水轮机典型的转轮平压方式研究

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低比转速混流式水轮机典型的转轮平压方式研究

作者：杨二豪华中科技大学

学位级别：硕士

低比转速混流式水轮机在结构布局上最突出的几何特征是转轮流道径向部分占比大,极易形成转轮上下间隙空腔压力差异较大的情况,导致机组轴向水推力不平衡,进而出现如抬机、烧瓦等严重事故,对水轮机机组安全稳定运行造成负面影响,国内某... 详细信息

低比转速混流式水轮机在结构布局上最突出的几何特征是转轮流道径向部分占比大,极易形成转轮上下间隙空腔压力差异较大的情况,导致机组轴向水推力不平衡,进而出现如抬机、烧瓦等严重事故,对水轮机机组安全稳定运行造成负面影响,国内某些水电站曾经发生过此类现象。随着低比转速混流式水轮机逐渐向巨型化发展,设计和运行水头不断提高,以往传统的水轮机转轮平压方式已经很难适应新的工程需求,故对新型平压技术的专项研究意义重大。本课题以国内某大型水电站为依托,设计水头700m左右,研究了不同的典型平压方式所对应的主要技术参数与水轮机运行工况的关系,得出变化规律。对“间隙平压”方式进行了针对性分析,提出工程参考意见;对“平压管平压”方式作出了理论量化研究,讨论工程应用合理性。目前,国内外关于转轮平压技术研究成果的公开报道或参考文献相当有限,尤其是平压管平压技术在国内还未有成功的设计和使用经验,故本课题的研究成果具有很好的理论和实践价值。本课题针对某水电站的特殊情况,借鉴了工程流体力学和计算流体力学的基本理论,应用了阶段性研究方法,使各阶段的研究目标、方法和成果相辅相成,重点关注了轴向水推力、间隙泄漏量以及容积效率等主要特性参数。第一阶段详细研究了间隙平压方式,确定出了有利转轮间隙设计值;第二阶段到第四阶段则是对平压管平压方式进行研究,首先验证了内平压管设计的合理性,其次探讨了外平压管设计的可行性;期间还对间隙内部流动的涡流结构、密封结构、泄漏量确定方法等重点和难点问题做了专题研究,尤其是独创的“边界条件间接计算法”很大程度上解决了计算精准度问题。工程中采用何种转轮平压方式需要参考水电站的实际水文情况,在设计阶段应考虑多种因素,是相对复杂的综合性问题,本课题对新型平压技术的研究成果可能还不够完善,但技术经验需要不断积累,成果转化亦需要时间,行业发展要求科研技术人员掌握水轮机转轮平压设计的各种方法。另外,本文仅涉及技术验证及方法讨论,具体的设计细节未经合作单位同意不便透露。

关键词：间隙平压平压管平压轴向水推力间隙泄漏量边界条件数值模拟

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煤岩瓦斯固气耦合相似材料瓦斯吸附特性研究

采矿与安全工程学报 2019年第3期36卷 634-642页

作者：李树刚赵波赵鹏翔杨二豪徐培耘西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室陕西西安710054

为研究“固-气”耦合物理相似模拟试验中模拟煤层材料的瓦斯吸附问题,根据孔隙特征及吸附特征选择活性氧化铝、硅胶、硅藻土、高岭土、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛作为吸附材料以及屯堡矿煤样为对比材料,采用WY-98A瓦斯吸附常数测定... 详细信息

为研究“固-气”耦合物理相似模拟试验中模拟煤层材料的瓦斯吸附问题,根据孔隙特征及吸附特征选择活性氧化铝、硅胶、硅藻土、高岭土、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛作为吸附材料以及屯堡矿煤样为对比材料,采用WY-98A瓦斯吸附常数测定仪对以上材料开展瓦斯吸附量及吸附常数a,b值试验。试验结果表明,高岭土、硅藻土呈现先平缓后陡峭的等温线,不符合Langmuir单分子层吸附模型,不能作为吸附材料;活性氧化铝和硅胶与屯堡矿煤样的吸附量增量变化趋势相似并且屯堡矿煤样与其吸附量比值在0.6~2之间且比值变化趋于常数,因此吸附过程变化规律与屯堡矿煤样较为相似;且吸附常数a值较大,有作为吸附材料的可能性;3种分子筛吸附量增量变化趋势呈“W型”,分别在0.9,0.6,0.4 mL/g左右波动;屯堡矿煤样与其吸附量比值变化较大且不稳定,吸附过程变化规律与屯堡矿煤样相似度较低;吸附常数a值较小,不适合作为吸附材料;各种试验材料吸附常数b值均存在较大差异且都小于屯堡矿煤样。研究结果为“固-气”耦合物理相似模拟试验中具有瓦斯吸附性材料的选择及开展“固-气”耦合物理相似模拟试验提供了一定的实验基础。

关键词：吸附材料吸附量增量吸附量比值吸附常数

类煤岩材料煤岩组合体力学及能量特征的煤厚效应分析

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采矿与安全工程学报 2020年第5期37卷 1067-1076页

作者：赵鹏翔何永琛李树刚林海飞贾永勇杨二豪西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所新疆乌鲁木齐830000 新疆煤与煤层气工程技术中心新疆乌鲁木齐830000

采用DYD-10电子万能试验机和PCI-8型声发射信号采集系统,对不同煤厚(11.11%,20.00%,33.33%,50.00%,62.50%)的试件开展了单轴载荷作用下变形破坏全过程的力学及能量特性实验。结果表明:随煤厚占比增加,试件压裂形态从拉伸破坏,经过拉伸... 详细信息

采用DYD-10电子万能试验机和PCI-8型声发射信号采集系统,对不同煤厚(11.11%,20.00%,33.33%,50.00%,62.50%)的试件开展了单轴载荷作用下变形破坏全过程的力学及能量特性实验。结果表明:随煤厚占比增加,试件压裂形态从拉伸破坏,经过拉伸剪切复合型破坏,逐步变为剪切破坏;试件抗压强度逐渐减小,压密阶段占比逐渐延长、弹性阶段占比逐渐缩短;随着载荷不断增大,声发射能量和振铃计数均出现与应力应变曲线相匹配的阶段性变化,单轴压缩破裂时AE峰值能量随煤厚占比增大而减小,平均减小率为13.32%;根据能量理论,试件全应力应变过程中弹性能、耗散能分别在弹、塑性阶段有明显增加,随煤厚占比增加,试件储能极限和耗散能转化率逐渐降低,能够有效表征煤层采动覆岩裂隙演化及煤层受载破坏时的剧烈程度。

关键词：类煤岩材料煤岩组合体煤厚占比抗压强度声发射特性能量耗散

超声波功率对煤体损伤特性及能量演化规律的试验研究

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 283-294页

作者：李树刚王瑞哲林海飞杨二豪赵泓超秦雷郝荷杰西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 陕西煤业化工技术研究院有限公司陕西西安710065

为研究超声波致裂对煤体力学损伤特性及能量演化规律的影响,利用电子万能压力试验机、声发射系统、对不同功率超声波致裂煤体进行单轴压缩试验,获得了不同功率超声波致裂煤体力学损伤参数,探究了声发射信号与不同功率致裂煤体损伤参量... 详细信息

为研究超声波致裂对煤体力学损伤特性及能量演化规律的影响,利用电子万能压力试验机、声发射系统、对不同功率超声波致裂煤体进行单轴压缩试验,获得了不同功率超声波致裂煤体力学损伤参数,探究了声发射信号与不同功率致裂煤体损伤参量相互关系,采用盒子分形维数分析了煤体表面裂隙分形特征,阐明了超声波不同功率致裂煤体损伤劣化机制。试验结果表明,随着超声波致裂功率增大,煤体单轴抗压强度、弹性模量逐渐降低,煤体单轴抗压强度损伤参量、弹性模量损伤参量与致裂功率呈线性相关;单轴压缩过程中声发射振铃计数可分为平静期、上升期、波动期3个阶段,随着超声波功率增大,裂纹扩展孕育期时间越短,相对时长占比越小,裂纹扩展增长速率越大,对煤体强度的弱化效果逐渐增强,声发射信号突增现象明显,煤样终态破坏更加破碎,破坏特征随着致裂功率的增大煤体从弹脆性向延–塑性转化;煤体孔裂隙扩展贯通,煤体表面裂隙分形维数损伤参量与致裂功率呈线性正相关,分形维数损伤参量越大,表明煤体裂隙形态越复杂;基于声震参数分析了煤体损伤参量与声发射归一化参数的关系,具有较好拟合关系。以上结果表明,超声波致裂作用对煤体结构造成损伤,使煤层破坏变形,形成复杂的渗流网络,提高了煤层渗透率。

关键词：超声波功率煤体力学单轴压缩声发射分形维数损伤机制