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真三轴压缩下砂岩的能量和损伤分析

岩石力学与工程学报 2023年第2期42卷 327-341页

作者：刘之喜孟祥瑞赵光明张若飞刘崇岩考四明戚敏杰安徽理工大学、深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学、煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

为了探究真三轴压缩下砂岩的能量和损伤演化规律,利用自主研发的真三轴扰动卸荷岩石测试系统进行真三轴一次加卸载试验和真三轴压缩试验,对真三轴压缩应力-应变演化规律进行研究,探讨三向主应力加、卸载的对岩体的影响,利用图形面积积... 详细信息

为了探究真三轴压缩下砂岩的能量和损伤演化规律,利用自主研发的真三轴扰动卸荷岩石测试系统进行真三轴一次加卸载试验和真三轴压缩试验,对真三轴压缩应力-应变演化规律进行研究,探讨三向主应力加、卸载的对岩体的影响,利用图形面积积分法分别计算了真三轴压缩的弹性能密度、耗散能密度与输入能密度,分析三者随最大主应力卸载水平增加的规律及其相互之间的关系,进一步研究真三轴压缩过程中损伤演化规律,并对冲击地压倾向性判定条件弹性能量指数进行讨论。研究结果表明:真三轴压缩下最大主应力增大,使砂岩内部应力调整,从而引起中、小主应力方向应变变化,从能量角度定义该现象为能量“诱增”;划分了三个方向主应力加、卸载的种类,将加载分为损伤加载(最大主应力加载)与保护加载(中、小主应力加载);将卸载分为常规卸载(最大主应力卸载)与损伤卸载(中、小主应力卸载);真三轴压缩下中间主应力方向约束应力较大,使得该方向“诱增”弹性能密度比例高于最小主应力方向“诱增”弹性能比例;真三轴压缩下最大主应力方向应力提升,砂岩的弹性能密度、耗散能密度均与输入能密度之间存在线性函数关系,提出了真三轴压缩的能量分析方法,进一步得到了砂岩的储能极限,与单轴压缩相比,其储能性有较大提升;真三轴压缩下砂岩损伤变量在塑性阶段之前岩石损伤呈近似线性变化,随着最大主应力增加,损伤变量呈非线性演化趋势。

关键词：岩石力学砂岩真三轴压缩试验单轴压缩能量演化损伤变量 “诱增”能量弹性能量指数

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巷道支护设计的有限元分析

巷道支护设计的有限元分析

作者：考四明安徽理工大学

学位级别：硕士

由于锚杆支护显著的技术、经济优越性,现已发展成为世界各国矿井巷道以及地下工程支护的一种主要形式。但锚杆支护系统复杂,锚杆支护参数难以确定,给工程应用带来一定的困难。本文阐述了国内外巷道支护的发展、巷道支护理论的发展,以及... 详细信息

由于锚杆支护显著的技术、经济优越性,现已发展成为世界各国矿井巷道以及地下工程支护的一种主要形式。但锚杆支护系统复杂,锚杆支护参数难以确定,给工程应用带来一定的困难。本文阐述了国内外巷道支护的发展、巷道支护理论的发展,以及岩石的力学性质,在此基础上建立了三维不对称有限元模型,对锚杆支护参数进行优化设计。分别分析了支护时间对巷道变形的影响、巷道开挖对围岩变形的影响、锚杆支护参数(锚杆长度、直径、间排距)对巷道变形的影响,以及锚杆预紧力对支护效果的影响,最后在前期分析的基础上,提出不对称优化方案。计算完成后,通过巷道围岩的位移图、应力图和塑性应变图,可以直观地看出支护效果。然后提取出巷道周边指定点的位移,绘出曲线图,定量地比较不同方案下支护效果的优劣(这里对模型定量的分析不等于对原型的定量分析),从中找出合理的支护参数,用于工程实践,为锚杆支护设计提供一种安全可靠的方法。

关键词：软岩巷道有限元锚杆不对称支护预紧力数值模拟

同方学位论文库评论

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偏心压缩对岩石力学试验结果影响的分析

煤炭科学技术 2008年第3期36卷 39-41页

作者：考四明宫能平安徽理工大学应用力学研究所安徽淮南232001

通过对线弹性范围内岩石试件偏心压缩的解析分析、有限元数值模拟计算和偏心压缩试验,说明了在岩石中截面圆周上等间距分布点的应力值在平均应力值(轴心压缩应力值)上下对称分布。如果在试验中严格按此布点,可以消除偏心压缩的影响,获... 详细信息

通过对线弹性范围内岩石试件偏心压缩的解析分析、有限元数值模拟计算和偏心压缩试验,说明了在岩石中截面圆周上等间距分布点的应力值在平均应力值(轴心压缩应力值)上下对称分布。如果在试验中严格按此布点,可以消除偏心压缩的影响,获得较准确的应变值。同时岩石在偏心压缩下易于破坏,测得抗压强度小于轴心压缩的抗压强度,因此试验中要尽量避免偏心压缩,尽可能做到准确定位。

关键词：岩石力学偏心压缩数值计算

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数值模拟在材料力学教学中的应用

西南师范大学学报（自然科学版） 2014年第12期39卷 209-211页

作者：考四明卢小雨宫能平安徽理工大学理学院力学系安徽淮南232001

材料力学作为工科的一门专业基础课,学时的压缩导致传统的教学体系不能适应,为了提高教学质量,借助于多媒体教学平台,把数值模拟引入材料力学教学中,使得抽象的概念具体化,实现了课程前期的问题引入,课程中期的模拟实验和课程后期的兴... 详细信息

材料力学作为工科的一门专业基础课,学时的压缩导致传统的教学体系不能适应,为了提高教学质量,借助于多媒体教学平台,把数值模拟引入材料力学教学中,使得抽象的概念具体化,实现了课程前期的问题引入,课程中期的模拟实验和课程后期的兴趣问题讨论.实践表明,该方法可提高教学质量,增强学生学习兴趣,对于培养学生学习计算机,使用计算机解决工程问题的能力具有重要意义.

关键词：材料力学数值模拟多媒体教学

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基于创新实验的材料力学教学方法探索

山西建筑 2023年第11期49卷 195-198页

作者：考四明宫能平卢小雨崔智丽林远东安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

材料力学作为土木工程相关专业的基础课,其基本概念对土木工程专业学生具有重要作用。以材料力学中轴向拉伸与压缩章节为例,介绍了课程思政背景下基于创新实验的教学方法。从课程实验的设计、课程实验的导入、课程思政元素的融入以及考... 详细信息

材料力学作为土木工程相关专业的基础课,其基本概念对土木工程专业学生具有重要作用。以材料力学中轴向拉伸与压缩章节为例,介绍了课程思政背景下基于创新实验的教学方法。从课程实验的设计、课程实验的导入、课程思政元素的融入以及考核方式的改变等方面,对传统材料力学教学方法进行革新。借助于有限元软件、数据处理软件和实验分析,培养学生的综合实践能力、观察能力和团队协作能力,实现了课程思政与课程改革的统一。通过实验班级学生反馈信息和实际教学效果来看,学生的学习兴趣浓厚,对材料力学基本概念掌握清晰,学生的综合素质提升明显。

关键词：材料力学创新实验教学方法课程思政

坐标正向的选择引起横截面转角连续条件的差异性

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黄河科技学院学报 2023年第11期25卷 49-53页

作者：林远东刘延彬考四明张宏学安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

针对应用积分法求解静不定梁端部约束反力所出现的问题,通过出错原因分析并进行归纳和总结,提出了应用积分法求解梁的弯曲变形时须注意的事项。结果表明,当梁需要分段考虑且描述梁横截面位置的坐标参量正向选择不同时,分段点处的转角连... 详细信息

针对应用积分法求解静不定梁端部约束反力所出现的问题,通过出错原因分析并进行归纳和总结,提出了应用积分法求解梁的弯曲变形时须注意的事项。结果表明,当梁需要分段考虑且描述梁横截面位置的坐标参量正向选择不同时,分段点处的转角连续性条件会随着坐标正向选择的不同而有所不同。为了有效避免分段处转角连续性条件的描述错误,根据各段梁横截面位置的坐标参量正向选择的情况,对分段点处转角连续性条件的描述进行了归纳和总结,为正确应用积分法求弯曲变形提供参考和借鉴。

关键词：弯曲变形挠曲线转角挠度积分法坐标变换

高径比差异条件下花岗岩岩石动态冲击压缩特性

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岩石力学与工程学报 2021年第7期40卷 1392-1401页

作者：赵光明周俊孟祥瑞考四明张若飞黄顺杰安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232000 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232000

为研究动态冲击下岩石强度尺寸效应,设计高径比分别为0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.5和2.0的9组花岗岩试样,利用Φ50 mm分离式霍普金森杆(SPHB)对花岗岩试样在3组冲击速度下进行动态冲击压缩试验。研究不同高径比的花岗岩试样产生破... 详细信息

为研究动态冲击下岩石强度尺寸效应,设计高径比分别为0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.5和2.0的9组花岗岩试样,利用Φ50 mm分离式霍普金森杆(SPHB)对花岗岩试样在3组冲击速度下进行动态冲击压缩试验。研究不同高径比的花岗岩试样产生破坏的力学特性,并对破碎后岩样进行吸收能分析。研究结果表明:在3组冲击速度加载下,不同高径比试样的抗压强度最大相差分别为10.88%,3.95%和8.17%;同一冲击速度,抗压强度不随高径比变化而发生明显变化;岩样高径比与峰值应变呈负相关,拟合数据曲线得出两者存在一定的非线性关系;试样高径比与弹性变形模量呈正相关,拟合数据曲线得出两者存在良好的线性关系。动态压缩不同高径比的岩样,其破坏形态有区别,破坏形式基本一致;入射能大小与冲击速度有关,与岩样高径比无关;反射能和透射能与岩样高径比拟合曲线规律相反;岩样破碎的吸收能不随岩样高径比的变化而发生显著变化,岩样单位长度破碎吸收能则随长度增加减小。

关键词：岩石力学强度尺寸效应高径比花岗岩力学特性吸收能

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基于运动学视角的车轮悖论探秘

安徽理工大学学报（自然科学版） 2023年第5期43卷 42-48页

作者：林远东宫能平刘延彬考四明张宏学安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

为了揭示车轮悖论产生的原因并对其作出合理的解释,以在水平面上滚动的圆轮为研究对象,构建同心圆下边缘在水平面上碾压的运动模型,应用点的运动学、点的合成运动和刚体平面运动的理论研究了车轮在水平面上滚动时其上任一点的运动规律,... 详细信息

为了揭示车轮悖论产生的原因并对其作出合理的解释,以在水平面上滚动的圆轮为研究对象,构建同心圆下边缘在水平面上碾压的运动模型,应用点的运动学、点的合成运动和刚体平面运动的理论研究了车轮在水平面上滚动时其上任一点的运动规律,从运动学角度对亚里士多德车轮悖论进行探秘。研究发现,只有当圆轮滚过一圈时轮上各点才具有相同的位移,且此时圆轮上各点位移的大小仅与轮的运动形态有关;圆轮上各同心圆的下边缘在水平面上所碾过的长度仅与圆轮滚过的角度θ及圆轮的运动形态有关。当半径为R的圆轮在水平面上作纯滚动且转过角度θ时,圆轮上各同心圆在水平方向所碾过的长度均为Rθ;当圆轮边滚边滑时各同心圆在水平方向所碾过的长度也均相等但都大于Rθ;同心圆随着圆轮滚动的过程中,在任意时刻同心圆的下边缘点相对于地面有滑动,这是同心圆随圆轮滚过一圈时其在水平方向上碾过的长度不等于该同心圆周长的根本原因。

关键词：车轮悖论纯滚动点的运动学点的合成运动平面运动速度瞬心

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不对称软岩巷道支护设计的优化分析

矿业安全与环保 2010年第2期37卷 86-88页

作者：考四明宫能平祁建奎安徽理工大学应用力学研究所安徽淮南232001 丰海建筑工程设计(沈阳)有限公司辽宁沈阳110002

通过建立三维模型,对不对称软岩巷道支护进行数值模拟,较真实地模拟出锚杆的间排距和直径对巷道变形的影响,克服了二维数值模拟的不足;并且选用绝对位移量作为比较量,以便于根据围岩变形的连续情况找出关键部位,进行二次加强支护,从而... 详细信息

通过建立三维模型,对不对称软岩巷道支护进行数值模拟,较真实地模拟出锚杆的间排距和直径对巷道变形的影响,克服了二维数值模拟的不足;并且选用绝对位移量作为比较量,以便于根据围岩变形的连续情况找出关键部位,进行二次加强支护,从而得出较为合理的优化参数,可为支护工程设计施工提供技术支持。

关键词：软岩巷道锚杆支护数值模拟不对称