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动态冲击下红砂岩蠕变特性及损伤本构模型

岩土力学 2024年第6期45卷 1608-1622页

作者：樊赖宇吴志军储昭飞翁磊王智洋刘泉声陈结武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室湖北武汉430072 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为研究岩石在动态扰动下的蠕变特性,在自行研发的冲击扰动蠕变试验装置上,对细粒红砂岩开展了多级冲击扰动蠕变试验,分析了不同蠕变应力与扰动能量下瞬时变形与蠕变行为,结合间接法得到了扰动能量对长期强度的影响。结果表明:动态扰动... 详细信息

为研究岩石在动态扰动下的蠕变特性,在自行研发的冲击扰动蠕变试验装置上,对细粒红砂岩开展了多级冲击扰动蠕变试验,分析了不同蠕变应力与扰动能量下瞬时变形与蠕变行为,结合间接法得到了扰动能量对长期强度的影响。结果表明:动态扰动在较低的蠕变应力下使试样致密,而当蠕变应力超过一定的应力阈值后加剧试样内部的损伤恶化,其引起的瞬时变形与蠕变应变则随蠕变应力表现出先减后增的规律;随着动态扰动能量的增加,试样的破坏应变越大,但长期强度越低;引入长期强度与扰动能量的相关性、动态扰动单元和扰动-损伤黏性元件,建立了黏塑性扰动损伤蠕变模型,结合试验数据验证了该模型的准确性,该模型可以准确地描述砂岩在静态恒载和动态扰动组合作用下的瞬态变形和蠕变行为。该研究成果对于钻爆法隧道的支护设计以及安全生产具有重要的理论意义与应用前景。

关键词：扰动蠕变试验蠕变特性动态扰动损伤蠕变模型

考虑孔弹性效应的煤岩微纳米孔隙瓦斯表观渗透率模型及其在瓦斯抽采中的应用

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岩石力学与工程学报 2024年第3期43卷 587-599页

作者：李伟杨康邓东王海锋中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044

煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对其产气量具有重要影响,而目前微纳米孔隙中渗透率模型很少考虑此因素。为了探究煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对气体流动机制的影响,基于微纳米孔隙中孔弹性效应与多种机制流动模型,构建一种考虑孔径动态变... 详细信息

煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对其产气量具有重要影响,而目前微纳米孔隙中渗透率模型很少考虑此因素。为了探究煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对气体流动机制的影响,基于微纳米孔隙中孔弹性效应与多种机制流动模型,构建一种考虑孔径动态变化的瓦斯表观渗透率模型,并分析动态表观渗透率模型的主控流动机制与微纳米孔隙中滑脱效应对瓦斯开采产量的贡献程度。研究结果表明:孔弹性效应通过影响孔径演化,改变滑脱效应、表面扩散效应对表观渗透率的贡献程度。随着孔隙压力增大,动态表观渗透率比值依次受到气体滑脱效应、孔弹性效应主控,滑脱效应对表观渗透率比值(孔弹性效应影响的表观渗透率与初始表观渗透率的比值)的贡献程度在低压时随着孔隙压力增大迅速下降,在高压时缓慢下降。深部低渗透率煤层瓦斯开采过程中,滑脱效应对瓦斯开采产量的贡献程度分别呈现初期时快速增大,中期时缓慢下降及后期时缓慢增加的趋势。微纳米孔隙平均孔径越低时,滑脱效应对瓦斯开采产量贡献程度越大。

关键词：采矿工程瓦斯表观渗透率孔弹性效应滑脱效应微纳米孔隙瓦斯抽采

基于小波包分析的输电塔螺栓松动损伤识别方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第3期46卷 152-160页

作者：桑硕余希洋李小华重庆大学土木工程学院重庆400045

高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构发生破坏时,节点板螺栓首先会发生松脱,有必要对节点板上的螺栓进行损伤识别。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能... 详细信息

高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构发生破坏时,节点板螺栓首先会发生松脱,有必要对节点板上的螺栓进行损伤识别。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能量变化率作为损伤识别指标,提取出螺栓周围测点的动应变数据,对塔腿处一块节点板螺栓松动的不同工况进行损伤识别;以基于物联网技术的传感器为信号传输设备,利用高精度的PVDF压电薄膜应变片为数据采集设备,在实际输电塔结构底部施加激励荷载,提取节点板上测点的动应变对该损伤识别方法进行试验验证。结果表明,该损伤识别指标对测点附近的螺栓松动较敏感,并且在所有测点处的最小值能较好地识别出节点板的损伤程度。

关键词：输电塔小波包多尺度分析压电薄膜损伤识别

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塔吊作业事故关联规则挖掘及贝叶斯建模分析

安全与环境学报 2024年第2期24卷 610-616页

作者：叶勇军张笑语张英朋南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

为探究塔吊作业安全风险,深入挖掘事故特征,明确塔吊作业事故成因机制,提出了一种基于Apriori算法关联规则挖掘的改进朴素贝叶斯网络结构,采用数据驱动的方式训练模型,提升塔吊作业事故推理的效率和精度。通过诊断推理得出,塔吊倒塌事... 详细信息

为探究塔吊作业安全风险,深入挖掘事故特征,明确塔吊作业事故成因机制,提出了一种基于Apriori算法关联规则挖掘的改进朴素贝叶斯网络结构,采用数据驱动的方式训练模型,提升塔吊作业事故推理的效率和精度。通过诊断推理得出,塔吊倒塌事故多由物因缺陷造成,高处坠落事故多由人因缺陷造成,吊物伤人事故多由物因缺陷和不良环境共同造成。通过因果推理对诊断结果进行了验证,表明该模型可在设定条件及场景下有效进行事故推理分析。

关键词：安全工程塔吊 Apriori算法数据驱动朴素贝叶斯网络事故推理

有机硅表面活性剂对煤表面润湿性影响的分子模拟

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安全与环境学报 2024年

作者：游波龚哲曾磊汪欣怡杨芯宇湖南科技大学资源环境与安全工程学院

为寻找对煤尘抑制具有良好效果的表面活性剂，以Wiser煤化学结构模型为附着基底，利用Materials Studio分子模拟软件建立水-表面活性剂-煤吸附体系，以研究有机硅表面活性剂在煤表面的润湿机制。分别以阴离子型碳氢表面活性剂十二烷基... 详细信息

为寻找对煤尘抑制具有良好效果的表面活性剂，以Wiser煤化学结构模型为附着基底，利用Materials Studio分子模拟软件建立水-表面活性剂-煤吸附体系，以研究有机硅表面活性剂在煤表面的润湿机制。分别以阴离子型碳氢表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（Sodium dodecyl benzene sulfonate， SDBS）、非离子型碳氢表面活性剂烷基糖苷（Alkyl Polyglucoside， APG-0810）、MD′M型聚醚改性三硅氧烷表面活性剂、Si-C侧链型聚醚改性聚硅氧烷表面活性剂等4种润湿剂构建润湿体系，模拟烟煤-表面活性剂-水体系对水分子的吸附过程，深入分析吸附构型、空间分布，以及相互作用能、静电势、水分子均方位移等，研究煤表面润湿作用机理和界面行为。模拟结果显示：有机硅表面活性剂对煤表面的润湿性能明显优于碳氢表面活性剂；在范德华力作用下，硅氧烷链段可与烟煤稳定结合；聚醚链段具有亲水性以及良好的静电驱动作用，在煤表面形成对水分子的紧密吸附层；在润湿过程中，有机硅表面活性剂的聚醚长链吸附聚集更多水分子在煤表面，促进煤的润湿进程。研究结果为有机硅表面活性剂在煤尘控制的应用提供了理论依据。

关键词：安全卫生工程技术表面活性剂粉尘防治分子动力学润湿性

宽温度环境下基于迁移模型的锂电池组SOC估计

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中国公路学报 2024年第5期37卷 383-396页

作者：申江卫刘伟强高承志陈峥刘永刚昆明理工大学交通工程学院云南昆明650000 重庆大学机械与运载工程学院重庆400030

锂离子电池组内单体不一致性以及外界环境温度变化给其荷电状态(State of Charge, SOC)精确且高效估计带来挑战,而传统方法往往忽略电池不一致性影响或者计算复杂度高,难以对电池组进行高效且精确的SOC估计。为提升实际使用环境下锂电池... 详细信息

锂离子电池组内单体不一致性以及外界环境温度变化给其荷电状态(State of Charge, SOC)精确且高效估计带来挑战,而传统方法往往忽略电池不一致性影响或者计算复杂度高,难以对电池组进行高效且精确的SOC估计。为提升实际使用环境下锂电池组SOC估计精度和效率,开发了一种基于迁移模型的锂电池组SOC估计方法。首先,在传统二阶RC等效电路模型的基础上通过参数辨识、SOC与模型参数关系曲线拟合等工作完成迁移模型搭建,以此来应对温度变化对模型参数的影响并降低重复建模所需的工作量;之后,结合V_(min)+V_(max)模型(V_(min)+V_(max) Model, VVM)对电池组SOC进行了表征,充分考虑电池不一致性影响并且减少了电池组SOC估计的复杂程度。同时在电池组SOC估计的过程中融入权重因子,调整电池组输出SOC,防止电池组出现过充过放现象,保证电池组的使用安全;最后,设计开展了不同温度以及变温状态下的电池组试验测试,对电池组中单体级及模组级SOC估计精度进行了验证,并与传统的电池组SOC估计方法进行对比分析。验证结果表明:所提方法在几种不同温度下的单体及模组SOC估计结果均保持较好的计算精度;在变温状态下,电池组SOC估计方法仍然具有较高的精度。其中,单体电池SOC估计结果平均绝对误差最大为1.30%;在恒温状态下,电池组SOC估计结果的最大平均绝对误差为1.49%;而电池组SOC估计结果在变温状态下的最大平均绝对误差为1.21%。证明了所提方法具有计算精度高、计算复杂程度低以及安全可靠的优点。

关键词：汽车工程荷电状态估计迁移模型电池组温度

磷矿反浮选回水体系中难免离子对浮选行为的影响

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矿产综合利用 2024年第1期45卷 160-166页

作者：周兴杰梁欢朱倪胡大勇何东升武汉工程大学资源与安全工程学院湖北武汉430073

这是一篇矿业工程领域的论文。氟磷灰石及白云石在反浮选酸性介质中易溶解出Ca^(2+)及Mg^(2+),并在回水循环过程中存在“累积效应”,对浮选指标造成不良影响。本实验以氟磷灰石、白云石及石英三种单矿物为研究对象,研究了不同循环次数... 详细信息

这是一篇矿业工程领域的论文。氟磷灰石及白云石在反浮选酸性介质中易溶解出Ca^(2+)及Mg^(2+),并在回水循环过程中存在“累积效应”,对浮选指标造成不良影响。本实验以氟磷灰石、白云石及石英三种单矿物为研究对象,研究了不同循环次数的回水对三种单矿物浮选回收率的影响,研究表明,当pH值为5,循环次数达到3次后,白云石与氟磷灰石回收率差值由72.21%降低为64.19%,石英的回收率基本维持10%左右;而循环次数达到5次时,白云石与氟磷灰石回收率差值略微回升为69.74%,石英的回收率略微降至11.22%。本研究通过测定回水循环体系下离子溶出量、矿物表面的Zeta电位以及矿物表面的离子吸附量等分析手段,揭示了不同循环次数的回水中溶解离子对三种单矿物的作用机理。

关键词：矿业工程氟磷灰石反浮选回水难免离子

基于博弈论-贝叶斯网络的煤矿瓦斯爆炸风险评估

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煤炭学报 2024年

作者：林志军李敏贺珊施式亮田孝娜王丹湖南科技大学资源环境与安全工程学院

为解决煤矿瓦斯爆炸风险分析中不确定性处理的不足和指标权重模糊性的难题，基于贝叶斯网络及博弈论提出了一种瓦斯爆炸风险评估方法。首先，基于专家经验和事故致因理论构建瓦斯爆炸风险拓扑结构模型，同时通过博弈论方法优化利用层次... 详细信息

为解决煤矿瓦斯爆炸风险分析中不确定性处理的不足和指标权重模糊性的难题，基于贝叶斯网络及博弈论提出了一种瓦斯爆炸风险评估方法。首先，基于专家经验和事故致因理论构建瓦斯爆炸风险拓扑结构模型，同时通过博弈论方法优化利用层次析分析法和三角模糊数法分别的确定主客观权重，然后基于模糊集理论计算风险因素的先验概率和条件概率；其次利用贝叶斯推理技术计算瓦斯爆炸发生的概率和风险因素的后验概率分布；最后通过敏感性分析和关键致因链分析，找出影响瓦斯爆炸关键性风险因素和关键风险路径。案例研究表明：山东省某煤矿工作面瓦斯爆炸发生的概率为6.5%，而导致瓦斯爆炸主要点火源为电气故障、岩石间摩擦、放炮火花以及煤自燃；导致瓦斯超限最主要的原因为通风系统缺陷和通风系统设计。通过敏感性分析可知，通风系统缺陷和电气故障这两因素最为敏感。通过关键致因链分析可知，路径为电气故障→通风系统缺陷→通风措施→瓦斯控制措施→瓦斯超限和路径为电气故障→电火花→点火源的组合导致瓦斯爆炸发生可能性最大，相比于正常情况下，瓦斯爆炸发生的概率增加了301.5%。同时基于博弈论组合赋权法在提升指标权重的客观性和准确性上具有综合优点，评估结果符合煤矿实际情况。评估方法可为决策者有效管理煤矿瓦斯爆炸风险提供技术指导。

关键词：瓦斯爆炸贝叶斯网络博弈论组合赋权风险评估

纤维随机分布CFRP高速铣削比能模型与表面质量优化

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机械工程学报 2024年第1期60卷 65-74页

作者：宋阳曹华军张金刘磊张琼之重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其加工表面形貌非常复杂且极易产生加工缺陷,严重制约了CFRP结构件的使用寿命、服役性能及安全可靠性。鉴于高速切削技术有利于提高加工效率和控制表面质量,而切削比能是加工表面质量的重要指标,因此,首先通过引入碳纤维分布、切削效应及边缘效应,阐明切削比能的来源及分布,建立CFRP高速铣削的切削比能预测模型,该比能预测模型精度91.19%。然后,采用三维均方根面粗糙度和三维分形维数对表面质量进行定量表征,根据比能分量与表面质量之间的相关性分析,定义了面向表面质量的比能综合评价指标SCEsq和SCEds,提出基于比能的表面质量优化方法。最后,基于非线性回归分析,分析了铣削参数对SCEsq和SCEds的影响,验证了高速切削有利于减少CFRP加工缺陷。

关键词： CF/PEEK 高速铣削切削比能表面质量纤维分布