国家自然科学基金(50774054)
- 作品数：17 被引量：169H指数：8
- 相关作者：张昌锁李义李鹏张世平赵金昌更多>>
- 相关机构：太原理工大学北京理工大学中国矿业大学更多>>
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- 相关领域：矿业工程建筑科学理学水利工程更多>>
- 基于ANSYS/LS-DYNA的工业炸药材料参数标定方法被引量：9
- 2022年
- 在岩石爆破数值模拟研究中,需要准确描述爆轰产物膨胀做功过程,快速准确地确定JWL状态方程参数十分重要。采用了理论计算与数值模拟相结合的方法,提出一种基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的工业炸药材料参数标定方法。以工程中常见的2#岩石乳化炸药为例,根据炸药产品说明书上的密度及爆速,应用一种简便算法计算得到JWL状态方程未知参数。在此基础上,对铅柱压缩实验、铅铸扩孔实验进行数值模拟,通过两种不同的实验检验计算参数的准确性。采用正交试验的方法研究了JWL状态方程中的4个重要参数A、B、R_(1)、R_(2)变化对于数值模拟结果的影响,确定了以爆力、猛度指标为标准的计算参数修正方法。参数修正后,数值模拟结果与现场实验结果误差不超过5%,说明标定方法可行。
- 王鑫张昌锁
- 关键词：工业炸药LS-DYNA数值模拟
- 锚杆锚固体系中的固结波速研究被引量：21
- 2009年
- 采用理论分析、数值模拟和实验室测试对不同锚固质量锚杆中的应力波在锚固段的传播速度进行分析。模拟试验中采用不同龄期的混凝土模拟不同锚固强度,数值模拟中通过改变弹性模量和泊松比实现改变锚固强度。数值模拟和试验模拟结果定性吻合;都显示锚杆中锚固段的应力波波速(固结波速)和锚固介质的强度直接相关,固结波速和锚固介质强度之间成抛物线关系。起初固结波速随锚固介质强度的增加而减少,到达最底点后随着锚固介质强度的增加而增加。用数值模拟结果对产生这种现象的本质原因进行分析讨论。模拟显示固结波速随锚固介质强度的变化是由锚杆中的P波以及锚杆和锚固介质界面处产生的界面波此消彼长而引起的。
- 张昌锁李义ZOU Steve
- 关键词：岩石力学无损检测锚固质量
- 岩石PFC^(2D)模型细观参数确定方法研究被引量：4
- 2022年
- 目前对标定方法的应用大多围绕单轴压缩试验展开,而仅通过单轴试验建立的数值模型在拉伸强度和强度包络线方面与实际试验吻合度较差。因此基于单轴压缩试验、单轴拉伸试验和三轴压缩试验,采用正交试验设计方法对平行黏结模型细观参数标定方法进行了研究。利用多因素方差分析确定了模型细观参数对宏观力学指标的影响程度,并建立了宏观力学参数与细观参数之间的关系。在此基础上提出了与岩石弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、启裂强度、拉压强度比及摩擦角相匹配的细观参数确定方法。研究结果表明:采用标定方法建立的数值模型的宏观力学参数以及单轴压缩应力-应变曲线与室内试验结果相近,能够很好地反映岩石单轴和三轴条件下的破坏模式,证明了标定方法的可行性。二维颗粒流程序PFC^(2D)对试验极限主应力关系曲线的拟合程度较差,这可能是由于平行黏结模型将形状不规则的矿物颗粒理想化为圆形颗粒,而颗粒形状可能会影响到颗粒间的咬合作用。
- 郝保钦张昌锁王晨龙任超
- 关键词：正交试验三轴压缩试验
- 高温高压下花岗岩中钻孔变形规律实验研究被引量：8
- 2010年
- 首次运用光学原理钻孔变形观测仪对600℃以内,6000 m埋深静水应力以内花岗岩中钻孔变形规律及其稳定性条件进行了深入细致的实验研究。研究发现:①高温高压下花岗岩中钻孔变形根据温度和埋深应力不同,可分为黏弹性变形、黏弹–塑性变形及破坏3个阶段;②恒温恒压下花岗岩中钻孔变形具有明显的时效特性,随着时间的延长,钻孔孔壁位移逐渐增大,孔径缩小,钻孔蠕变变形量达到一定量后趋于稳定,钻孔并不发生破坏;③温度和加载应力对钻孔变形具有很大影响,保持岩体加载应力不变,逐渐升高温度,钻孔变形逐渐增大,直径缩小,温度保持不变,加载应力越大,钻孔孔壁变形量越大,钻孔内径就越小。
- 郤保平赵阳升张昌锁康志勤常宗旭
- 关键词：高温高压稳定性
- 锚杆锚固质量无损检测几个关键问题的研究被引量：53
- 2008年
- 对近年来有关锚杆无损检测的研究工作进行总结。通过理论分析和实验研究,对锚杆锚固质量无损检测中的几个关键问题进行较为深入的探讨研究:通过逐渐改变锚杆自由段和锚固段相对长度的方法,研究底端反射的变化规律,得出锚固长度小于3/4首波波长时底端反射不明显的结论;通过对锚固体控制体积的力学分析,用水泥砂浆在不同养护时间内的固化程度和对杆体的握裹强度模拟锚固介质的黏结强度,得出固结波速与锚杆杆体、锚固介质及围岩之间的黏结强度有关的结论;通过对承载条件下锚杆动态响应的分析和实验研究,得出锚固体系的基频和动刚度与荷载呈幂函数增长的规律,以及锚杆的动态响应与锚杆的工作荷载与极限承载能力的相对大小显著相关的结论。研究结果可用于锚杆无损检测的工程实践。
- 李义张昌锁王成
- 关键词：采矿工程锚固质量
- 边坡爆破开挖中减震沟合理尺寸的确定被引量：9
- 2013年
- 开挖减震沟是降低爆破地震效应的有效措施,而其合理尺寸的确定不仅能够节约成本,而且也能加快施工进度。通过数值模拟对太原西山某边坡台阶爆破开挖时,减震沟的合理尺寸的确定进行了研究并指导实际施工,结果表明:对于该边坡,单排炮孔作用时,减震沟的合理长度约为炮孔覆盖区域长度的2.5倍,而其合理深度超过炮孔深度或者更深;减震沟的减震率与其长度和深度有很大关系,但减震率并不是随着长度和深度的增加而无限增加,当其达到某一值时,减震率趋于恒定。
- 王晨龙张世平张昌锁
- 关键词：数值模拟
- 导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响被引量：4
- 2021年
- 纵向模态、扭转模态和弯曲模态超声导波在锚固锚杆结构中衰减的差异性巨大,研究这3种模态超声导波的传播规律对无损检测中测试波的选择具有重要指导意义.应用全局矩阵法的理论计算方法和数值模拟方法分别对这3种模态导波的频散规律和传播规律进行研究,两种方法的研究结果吻合较好.研究结果表明,纵向模态在高频范围内存在衰减为20~44 dB/m的超声导波;扭转模态的所有导波衰减都大于180 dB/m;弯曲模态的导波衰减也大于50 dB/m.因此,纵向模态高频范围的超声导波由于衰减小、易激发等优点可以作为无损检测中的首选测试波.
- 牛潘宇张昌锁赵金昌李鹏
- 关键词：无损检测频散曲线数值模拟
- 锚杆受力演变机理及其与合理锚固长度的相关性被引量：33
- 2010年
- 为了掌握锚杆受力演变规律,为确定锚固参数提供依据,对锚杆受力演化机理进行了探讨.提出了锚固体第1、第2临界变形概念;揭示了锚杆轴向锚固力随着锚固体变形而演变的三阶段特征,即锚固力强化变形阶段、锚固力保持恒定的变形阶段和锚固力弱化变形阶段.变形小于第1临界变形时,锚固力随变形量而增强;变形量介于第1、第2临界变形之间时,随着变形增加整体锚固力保持最大而黏锚力分布发生转移;变形量大于第2临界变形后,锚固力随变形增加而衰减;第2临界变形量与锚固长度成正变关系,不同变形特征的巷道应采用不同的锚固长度,使锚杆在围岩变形过程中尽量保持在锚固力演变的第2阶段;提出了确定锚固长度时应考虑巷道变形量大小的观点.
- 杨双锁曹建平
- 关键词：锚杆锚固力
- 锚杆锚固结构中导波传播的数值模拟被引量：8
- 2009年
- 用理论分析、数值模拟和实验测试的方法研究了自由锚杆和锚固锚杆中的波传播特性。研究结果显示在测试激发波的频率范围内（10～100kHz），锚杆中传播的波是一个和边界条件相关的导波，不同频率的波在锚杆中传播的速度不同。同时分析了采用有限元模拟锚杆中传播的导渡时网格密度对模拟结果精度的影响。模拟体渡时一般要求在波传播方向上的N值（一个波长内的单元数）大于20，但模拟杆状结构中的导波传播时N值要大于30，并且径向（垂直波传播方向）的N要求比轴向（波传播方向）N值更大。而且模拟不同频散特性的渡需要用不同的N值，也就是说对于同一频率的波，频散越大，所需要的N值亦越大。实验室对自由锚杆和锚固锚杆的测试结果与数值模拟的结果取得了很好的一致性。
- 张昌锁李义Steve Zou
- 关键词：导波数值模拟锚杆
- 高频纵向导波在钢杆中传播的数值模拟被引量：1
- 2022年
- 锚固锚杆中高频导波(大于1 MHz)的低衰减使其具有巨大的潜在应用价值,但高频导波数值计算的复杂性使得确定其传播特征非常困难,只依赖试验确定不同锚固锚杆中的最优激发波并不现实,因此建立高频导波传播的数值模型具有重要意义。应用有限元软件构建钢杆的数值模型,分别研究径向和轴向的单元网格密度和材料阻尼对高频导波传播过程的影响情况,采用所有截面节点幅值叠加和经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD分解)的方法进行数据处理,获得了与文献理论结果及试验测试结果相吻合的高频导波在钢杆中的基本传播特征。研究结果表明,单元网格密度、材料阻尼值设置及不同位置质点的振动叠加是再现高频导波基本传播特征的关键。
- 张玥张昌锁牛潘宇
- 关键词：材料阻尼群速度
