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Design and Wave Propagation Characterization of Starchiral Metamaterials

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Acta Mechanica Solida Sinica 2022年第2期35卷 215-227页

作者： yajun xin Han Wang Cong Wang Jinxin Yao Qian Ding Haoqiang Gao Shuliang Cheng Yongtao Sun Key Laboratory of Green Construction and Intelligent Maintenance for Civil Engineering of Hebei Province Yanshan UniversityQinhuangdao 060000China Hebei Province Low-Carbon and Clean Building Heating Technology Innovation Center Yanshan UniversityQinhuangdao 060000China Department of Mechanics and Tianjin Key Laboratory of Nonlinear Dynamics and Control Tianjin UniversityTianjin 300072China State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures Shijiazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050043China

Metamaterials with simple artificial topological properties made from industrially produced single-phase materials have extraordinary innovation and *** this paper,we investigated wave propagation characteristics of a hexastarchiral lattice metamaterial with periodic assemblies and used the finite element(FE)method to study the band gap ***,in order to understand the mechanism of band gaps,we discussed the mode shapes of unit cells and found that the bending of the ligament and the overall rotation have a high correlation with the generation of omnidirectional band *** relationships bet ween geometric parameters and band gap properties have also been systematically studied,which demonstrated that the band gaps of the proposed metamaterial could be reasonably predicted through the evolution of geometric ***,the transmission characteristics of finite sandwich panel structures composed of periodic unit cells were calculated to verify the correctness of the band gap simulation results,which proved that the proposed artificial metastructure has potential application value in vibration and noise reduction projects.

关键词： Hexastarchiral lattice metamaterials Band gap properties Finite element method Rotational resonance

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锚固岩体蠕变特性的物理模拟实验研究

岩石力学与工程学报 2014年第A2期33卷 3613-3624页

作者：辛亚军勾攀峰河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

基于岩体与锚杆相似配比特性,在室内RLW–2000型流变仪上进行锚固岩体相似模拟试件的蠕变特性实验,确定锚固岩体的蠕变控制方程,对其基本流变参数进行反演,最后开展蠕变实验曲线与理论曲线的对比分析。结果表明:锚固试件在与无锚试件同... 详细信息

基于岩体与锚杆相似配比特性,在室内RLW–2000型流变仪上进行锚固岩体相似模拟试件的蠕变特性实验,确定锚固岩体的蠕变控制方程,对其基本流变参数进行反演,最后开展蠕变实验曲线与理论曲线的对比分析。结果表明:锚固试件在与无锚试件同一应力(加载)水平作用下,表现出初始蠕变与等速蠕变特性,随着应力(加载)水平提高,无锚及锚固试件蠕变应变呈非线性增加趋势,且蠕变应变差值越来越大;在同一应力(加载)水平不同锚杆支护参数条件下,随着锚杆根数增加,蠕变应变呈非线性减小,应变差值越来越小;锚固岩体长期强度随着锚杆根数增加而提高,但也存在合理布置密度;M-K-B锚固岩体模型具有瞬时应变和等速蠕变特性,蠕变实验曲线与反演理论曲线较为一致,研究结果为锚固岩体蠕变控制提供参考。

关键词：岩石力学相似模拟锚固岩体蠕变控制模型反演分析稳定性

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高应力泥岩顶板巷道围岩失稳特征及控制分析

采矿与安全工程学报 2017年第3期34卷 519-526页

作者：辛亚军穆利斌河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000 河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454300

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进... 详细信息

通过对高应力泥岩顶板回采巷道破坏特征、力学变形机制及失稳原因分析,建立了回采巷道锚杆-锚索支护区变形协调方程,提出了高应力泥岩顶板回采巷道围岩控制关键技术,确定了预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护方案,并对设计方案进行了数值计算与工业性试验。结果表明:高应力泥岩顶板巷道表现为顶板破碎严重及离层量大、两帮呈非对称收敛变形与底鼓量大的特征;高应力及泥岩顶板软弱围岩是巷道围岩产生破坏的内在原因,锚杆-锚索支护强度过低及锚杆-锚索支护区非协调变形则是巷道围岩破坏失稳的外在原因;古汉山矿13051回采巷道围岩为高应力-节理化-膨胀性复合型(HJS)软岩,为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(AB)Ⅲ_(ABD)复合型力学变形机制,采用设计支护方案后,巷道围岩变形能利于释放,围岩压力减小,锚杆-锚索受力均匀,巷道围岩变形保持在可控范围内,预留断面高强预应力锚杆-锚索协调变形支护利于巷道围岩稳定。

关键词：高应力泥岩顶板回采巷道锚杆-锚索协调变形方程稳定性

Improvement of Wolfberry(Lycium barbarum L.)Fruit Yield and Quality and Enhancement of Soil Fertility by Nitrogen Reduction Combined with Organic Fertilizers

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Journal of Agricultural Science and Technology(A) 2024年第1期14卷 1-18页

作者： yajun xin Congcong Li Tingting Xu Youliang Wang Rong Fu Tahir Shah Shouzhong Xie Rong Zhang Haiyan Sheng yajun Gao College of Natural Resources and Environment Northwest A&F UniversityYangling 712100ShaanxiChina State Key Laboratory of Plateau Ecology and Agriculture Qinghai UniversityXining 810016QinghaiChina Soil and Fertilizer Institute Academy of Agricultural and ForestryQinghai UniversityXining 810016QinghaiChina Nuomuhong Farm Dulan 816199QinghaiChina College of Agriculture and Animal Husbandry Qinghai UniversityXining 810016QinghaiChina

Excessive amounts of nitrogen(N)fertilizers are applied during wolfberry production,resulting in some soil problems as well as potential environmental risks in the Qinghai-Tibet *** this study,organic fertilizers were used to replace part of the N fertilizer in wolfberry fields with different fertility levels.N fertilizer rates had 0,50,100,150,200,and 250 g N/*** fertilizer rates had 0,2,4,6,8,and 10 kg organic fertilizer/*** experimental treatments included 6 combinations of N0M10,N50M8,N100M6,N150M4,N200M2,and control was *** results showed that in the high-fertility soils,combinations of N150M4,N100M6 and N50M8 treatments were increased in yields,fruit shape index,flavonoid content,total phenol content,mineral nutrient content,and antioxidant activity of wolfberry *** they were improved in soil fertility and decreased in residual nitrate through the soil depth of 0-300 *** the soil with less fertility,fruit yield,amino acid contents,flavonoids,total phenols,mineral nutrients and antioxidant activity of fruits were increased by the N200M2,N150M4 and N100M6 treatments and soil fertility was improved as *** more residual nitrate was found in the depth of 0-100 cm of soil with both chemical and organic fertilizer compared with the ***,in the Qinghai-Tibet Plateau,combining decreased N fertilizer with organic fertilizer rather than chemical fertilizer alone could help farmers achieve satisfactory yields and quality of wolfberry fruits and reduce the risk of nitrate *** conclusion,50-150 g/plant of N fertilizer combined with 4-8 kg/plant of organic fertilizer in high-fertility gardens and 100-200 g/plant of N fertilizer combined with 2-6 kg/plant of organic fertilizer in low-fertility gardens are recommended for wolfberry cultivation.

关键词： Wolfberry fruit quality antioxidant activity organic fertilizer nitrogen fertilizer

不同侧压碎煤充填样品单轴压缩变形特征试验分析

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采矿与安全工程学报 2019年第2期36卷 396-404,412页

作者：辛亚军郝海春吕鑫姬红英河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000

侧压作用碎煤体变形特征复杂,通过对2组14个破碎煤体试件进行相同粒径不同初始侧压与不同粒径相同初始侧压作用下压缩变形试验,分析了侧压作用破碎煤体压缩变形轴向应力-应变曲线特征,确定了初始侧压、碎煤粒径对碎煤轴向变形及变形历... 详细信息

侧压作用碎煤体变形特征复杂,通过对2组14个破碎煤体试件进行相同粒径不同初始侧压与不同粒径相同初始侧压作用下压缩变形试验,分析了侧压作用破碎煤体压缩变形轴向应力-应变曲线特征,确定了初始侧压、碎煤粒径对碎煤轴向变形及变形历时影响,研究了变化侧压与轴向应变关系。结果表明:随着轴向应力增加,碎煤应变呈增加趋势,初始侧压越大,碎煤轴向应力-应变曲线越光滑,碎煤轴向应变与变形历时越小,初始侧压与碎煤轴向应变、变形历时呈负指数关系;而随着碎煤粒径增大,碎煤轴向应力-应变曲线斜率与平滑程度减小,碎煤粒径与碎煤轴向变形、变形历时分别呈线性与指数增加趋势;随着碎煤轴向应变增加,变化侧压表现出增大趋势,初始侧压越大,碎煤变化侧压-轴向应变关系曲线斜率越小,而碎煤粒径越大,碎煤变化侧压-轴向应变曲线斜率越大,曲线加速趋势越明显,合理初始侧压对碎煤变形控制作用显著。

关键词：侧压强化不同粒径破碎煤体承载变形变化侧压

开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板局压性能试验研究

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材料研究学报 2016年第9期30卷 703-710页

作者：辛亚军肖博程树良李慧剑燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室秦皇岛066004

对一种开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板进行了准静态局部压缩试验,研究了其破坏形态和典型荷载-位移曲线,并与传统蒙皮夹芯板进行了对比,分析了不同复合层厚度、不同压头类型和不同边界条件对局压刚度、极限承载力及吸能量等主要性能参... 详细信息

对一种开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板进行了准静态局部压缩试验,研究了其破坏形态和典型荷载-位移曲线,并与传统蒙皮夹芯板进行了对比,分析了不同复合层厚度、不同压头类型和不同边界条件对局压刚度、极限承载力及吸能量等主要性能参数的影响。结果表明开孔泡沫铝/环氧树脂复合夹芯板在局部压力作用下表现了较好的整体性、稳定性和吸能性能,其典型荷载-位移曲线经历四个阶段:弹性阶段、局部损伤阶段、整体损伤阶段和冲切破坏阶段。泡沫铝-环氧树脂复合层能显著提高夹芯板力学性能,且随厚度增加有增强趋势,球柱形压头作用下的破坏形态和力学性能与圆柱形压头和方形压头有明显区别,简支边界条件下力学性能比固支时明显降低。与传统夹芯板相比,这种夹芯板的刚度、强度、吸能量和整体性都有较大提高。

关键词：复合材料夹芯板泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板局压

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水泥石试件早期损伤特性与后期力学行为分析

煤炭学报 2020年第9期45卷 3119-3130页

作者：辛亚军吕鑫姬红英郝海春董帅河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000

水泥石早期强度较低,较小扰动易受到损伤破裂,而早期水泥石损伤特性表现复杂,且不同损伤程度对其后期承载力学行为影响较大。基于对早期水泥石损伤特性的理论分析,采用相同比例水泥浆液预制100 mm×100 mm×100 mm的水泥石试件5组,在实... 详细信息

水泥石早期强度较低,较小扰动易受到损伤破裂,而早期水泥石损伤特性表现复杂,且不同损伤程度对其后期承载力学行为影响较大。基于对早期水泥石损伤特性的理论分析,采用相同比例水泥浆液预制100 mm×100 mm×100 mm的水泥石试件5组,在实验室利用刚性试验机,对筛选的5组10个水泥石试件进行3 d早期不同应力比损伤单轴压缩与28 d后期承载力学特性试验,分析了早期水泥石损伤机制及基本特性,引入了早期水泥石损伤系数概念,建立了早期水泥石试件全应力-应变曲线条件下的损伤量求解方程,确定了早期水泥石损伤阈值,研究了早期水泥石不同损伤(损伤量或应力比)对后期强度、变形的影响规律以及与弹性模量、泊松比的关系,提出了基于早期水泥石损伤的后期承载失稳模式。结果表明:早期水泥石损伤曲线分为压密损伤、损伤累积与损伤爆发3个阶段,单轴压缩破坏过程中存在典型全应力-应变曲线各阶段特征,水泥石试件完整损伤模型方程可分为两段式进行描述,能较好表征早期水泥石不同应力比条件下的损伤特征;随着早期水泥石试件应力比增加(75%~100%),早期水泥石试件的轴向应变、横向应变、泊松比与损伤量呈增加趋势,且横向应变增幅大于轴向应变,而弹性模量则表现为衰减趋势;损伤量0.48(80%应力比)为早期水泥石损伤阈值,早期水泥石试件损伤超过阈值,试件内部裂隙扩展、贯穿至最后失稳,后期水泥石试件则由前期强度增强转为强度衰减;随着水泥石试件早期损伤量增加,后期水泥石试件的单轴抗压强度、弹性模量呈先增加后减小趋势,轴向应变、横向应变与泊松比整体呈增加趋势;早期水泥石损伤试件的后期失稳模式分为积累贯穿失稳及萌生发散失稳,高损伤水泥石试件由单侧破坏导致试件失稳,低损伤水泥石试件由块体间失衡导致试件失稳。

关键词：早期损伤后期力学行为水泥石试件单轴压缩失稳模式

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劈裂损伤岩石胶结强化的蠕变特性与失稳模式

采矿与安全工程学报 2019年第3期36卷 617-625页

作者：辛亚军吕鑫郝海春董帅姬红英河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000

通过RLW-2000型三轴流变仪,对2组13个损伤试样进行胶结重增量加载蠕变试验,研究了损伤岩石胶结试样在不同蠕变应力水平下瞬时应变与蠕变应变特性,分析了不同胶结状态及胶结厚度对试样蠕变破坏强度影响,确定了胶结厚度与试样瞬时应变、... 详细信息

通过RLW-2000型三轴流变仪,对2组13个损伤试样进行胶结重增量加载蠕变试验,研究了损伤岩石胶结试样在不同蠕变应力水平下瞬时应变与蠕变应变特性,分析了不同胶结状态及胶结厚度对试样蠕变破坏强度影响,确定了胶结厚度与试样瞬时应变、蠕变应变关系,探讨了胶结试样蠕变破坏形态,确定了胶结试样蠕变破坏基本模式。结果表明:随着蠕变应力水平提高,2组试样瞬时应变均表现为减小趋势,大理岩和粗砂岩试样蠕变应变分别表现增加与减小趋势;紧缝胶结试样蠕变破坏强度大于无胶结试样,但随着胶结厚度增加,胶结试样蠕变破坏强度呈现减小趋势;在相同蠕变应力水平下,随着胶结厚度增加,胶结试样蠕变应变呈缓慢增加趋势,但蠕变应变增加幅度小于瞬时应变;紧缝胶结试样破坏主控面单一,主控面角度近似垂直,且破裂块体较大,而厚度胶结试样破坏主控面复杂,且试样上下部滑移错动失稳明显;胶结试样蠕变破坏模式分为分离破坏模式、贯穿劈裂模式与贯穿滑移模式。

关键词：损伤岩石胶结厚度蠕变试验强度特征破坏形态失稳模式

大采高过联巷空顶-煤柱-支架耦合承载与控制分析

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采矿与安全工程学报 2023年第2期40卷 251-262页

作者：任晓鹏辛亚军杨俊鹏辽宁工程技术大学研究生院辽宁阜新123000 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 北京天地华泰矿业管理股份有限公司北京100003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

大采高工作面过空巷覆岩运动复杂,空巷极易变形失稳,严重影响工作面推进速度。通过对大采高工作面过空巷围岩变形破坏特征及失稳原因分析,探讨工作面过空巷顶板稳定性影响因素,建立大采高工作面过联巷空顶-煤柱-支架耦合承载力学模型,... 详细信息

大采高工作面过空巷覆岩运动复杂,空巷极易变形失稳,严重影响工作面推进速度。通过对大采高工作面过空巷围岩变形破坏特征及失稳原因分析,探讨工作面过空巷顶板稳定性影响因素,建立大采高工作面过联巷空顶-煤柱-支架耦合承载力学模型,确定大采高工作面过联巷煤基充填体强度、变形与最佳水灰比,提出大采高工作面过联巷空巷围岩控制技术,并进行现场工业性试验。结果表明:工作面过空巷表现为顶板大面积下沉、两帮垂直劈裂脱落,采动应力、浅埋薄基岩切落、支护作用失效与棚架非均匀受力是空巷失稳的主要原因;工作面过空巷顶板稳定性与空巷支护阻力、煤柱承载载荷及支架载荷密切相关,煤柱承载能力与煤柱宽度呈线性关系,确定空巷顶板最小支护强度为3.3469 MPa。随着膏浆体(15%水泥)水灰比增加,膏浆体流动度、析水率、初终凝时间呈增加的趋势;单轴抗压强度与峰值应变整体表现为减小的趋势,且线性特征明显。水灰比0.6(10 d)为最佳膏浆体,单轴抗压强度为1.10 MPa,峰值应变为1.088%。随着时间增加,膏浆体强度在30 d达到3.7 MPa,提前充填有利于空巷稳定。采用空巷挑顶扩巷-锚索补强与膏浆体柔性充填技术方案后,工作面过空巷支架工作面阻力均值为预警值的73.04%,顶板未出现大面积来压,促进了大采高工作面快速推进。

关键词：大采高过联巷围岩变形特征耦合力学模型柔性充填材料联合支护方案