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关键词： 激光熔融沉积   工艺参数   数值模拟   熔池形态   微观组织  

摘要： 目的探究激光功率及扫描速度对激光熔融沉积(LMD)GH4169合金熔池宏观形貌及微观组织的影响,获得最佳工艺参数。方法基于COMSOL软件建立了LMD温度场数值模型,对不同工艺方案LMD过程的温度场开展数值模拟研究,探究激光功率和扫描速度对沉积层熔宽、熔高、宽高比以及稀释率的影响规律。通过控制变量法,开展LMD单道沉积实验,分析激光功率和扫描速度对沉积层微观组织及Laves相形貌的影响规律。结果随着激光功率的增大,一次枝晶臂间距(PDAS)逐渐增大,Laves相由颗粒状转变为块状或长链状;随着扫描速度的增大,PDAS逐渐减小,Laves相由块状或长链状转变成颗粒状。当激光功率为1400 W、扫描速度为6 mm/s时,LMD过程中熔池内的最高温度约为2750 K,熔宽约为2976μm,熔高约为833μm,宽高比约为3.57,稀释率约为38.5%,沉积层的平均硬度约为266.36HV,室温和高温条件下试样的屈服强度约为623.60 MPa和581.66 MPa,抗拉强度约为955.92 MPa和823.83 MPa,延伸率约为39.08%和24.60%。结论实验结果与模拟结果吻合较好,验证了本文所建立模型的准确性。熔宽和熔高与激光功率呈正相关性,与扫描速度呈负相关性;宽高比和稀释率与激光功率和扫描速度呈正相关性。当激光功率为1400 W、扫描速度为6 mm/s时,所制备的GH4169合金试样的力学性能较好。

关键词： 十字轴万向节   Archard模型   磨损   全寿命   数值模拟  

摘要： 聚焦于航空器高升力系统襟/缝翼传动中的核心部件——十字轴万向节,探讨其材料磨损特性对航空器功能和疲劳寿命的影响能够为万向节抗磨损设计提供宝贵的理论依据和实际指导。通过液态金属摩擦磨损试验机测定十字轴万向节材料的磨损系数,并基于Archard磨损模型,构建仿真模型进行磨损分析。结果表明:基于Archard磨损模型,提升万向节接头耳片处的硬度有助于增加万向节抗磨损性能;在25℃下,耳片硬度增加可使全寿命磨损游隙角度相对降低24.5%,而在400℃下降低20.6%,显著提高了万向节的抗磨损性能。

关键词： 爆破切顶   沿空留巷   数值模拟  

摘要： 切顶留巷作为一种无煤柱开采技术,被许多煤矿所应用。本文基于晋华宫矿305盘区地质条件背景,运用理论计算、数值模拟相结合的方法,开展了晋华宫矿305盘区爆破切顶留巷合理参数选择研究,提出了爆破切顶合理的装药方式、爆破孔间距等参数,指导现场切顶爆破工程高效开展与工艺优化,并选取305盘区8501工作面进行工业性试验;对比了未切顶和优化后方案切顶顶底板移进量,发现使用优化后方案顶底板围岩变形量降低了51.12%。

关键词： 压力调节   数值模拟   正交试验设计   喷洒均匀性  

摘要： 为解决丘陵地区固定式喷灌系统因地形起伏、远距离输送造成的喷头进口压力差异较大等问题,设计了一种适用于丘陵地区固定式喷灌系统的压力调节装置,主要通过弹性膜片形变及侧流道改变过流截面积,达到稳定喷灌压力及调节喷灌流量的目的.通过数值模拟获得了压力调节装置内部流场分布及变化规律.以弹性膜片厚度、补偿腔高度、流道挡板角度、副流道高度及副流道角度为关键结构参数,以未起调阶段性能曲线斜率、预置压力及流态指数为评价指标,分别进行单因素试验和正交试验,获得压力调节装置关键结构参数及其交互作用对压力调节装置性能的影响规律.结果表明:弹性膜片厚度、副流道高度及流道挡板角度对压力调节装置性能影响较为显著,通过灰色关联度计算方法获得压力调节装置最优结构参数组合,其中弹性膜片厚度为1 mm,补偿腔高度为6 mm,流道挡板角度为80°,副流道高度为5 mm,副流道角度为45°;压力调节性能参数中流态指数为0.3152,预置压力为225 kPa,未起调阶段性能曲线斜率为0.580.

关键词： 底板水害   矿井直流电法   视电阻率   数值模拟   富水区  

摘要： 深部煤矿开采条件日趋复杂,矿井水害问题严重威胁煤矿生产安全。而矿井直流电法因其探测低阻时灵敏度高、抗干扰能力强等特点,成为工作面底板水害探测主要手段之一。为了进一步提升工作面底板水害反演成像精度,通过分析单巷道电法、双巷道电法以及融合了单巷道电法与双巷道电法的矿井电阻率全方位探测方法,提出了1种新型的跨巷道电法观测方法。此方法在矿井电阻率全方位探测方法的基础上,加入跨巷道电法观测方式,形成了包含单巷道电法、双巷道电法、跨巷道电法在内的视电阻率观测数据集,增强了对全电位矩阵观测信息的提取。为验证该方法的实用性,通过设计全空间单个及多个球状异常体模型进行数值模拟,对反演结果进行分析。结果表明:跨巷观测的反演结果能够清晰展示低阻异常体的垂直方向形态,随着深度的增加其反演结果具有较高的分辨率;在横向分布范围上,虚假异常现象明显减少;反演结果还在低阻异常体的边界识别上表现优越,能够清晰地反映异常体的形状和位置,尤其在深度探测时,反演效果更为明显;随着观测数据数量的增加,反演效果得到了显著改善,特别是在低阻异常区域的识别方面,表现出了较高的灵敏度。工程实例进一步表明,该方法在煤矿工作面底板水害探测中的准确性与可靠性,形成了一套适用于矿区底板含导水通道及富水区精细探查的探水新方法,为矿区水害防治提供了依据。

关键词： 巷道支护   支护优化   FLAC~(3D)   数值模拟  

摘要： 为了保证巷道的安全和实现支护的优化,针对色连二矿5煤层12507工作面煤层赋存特征,通过建立工作面的三维地质模型,以煤层顶、底板岩石的力学试验结果为参数,利用FLAC~(3D)软件对开采引起的煤层覆岩运移进行了数值模拟,找到了开采过程中煤层覆岩的应力、位移、塑性破坏区规律变化。模拟结果表明,在采用相同间排距情况下,通过改变锚索长度,可确定最优的巷道支护效果。

关键词： 铁水预处理   KR脱硫   桨叶结构   弱流区   湍动能   混匀时间   脱硫剂   数值模拟  

摘要： 为了改善KR脱硫过程中脱硫剂利用率低的问题,设计4种利于工业实现的桨叶结构以改善KR脱硫混合效果。采用数值模拟方法,以速度场、湍动能、混匀时间以及脱硫剂分布为表征,分析铁水的卷吸能力与混合效果。通过对比4种桨叶结构的铁水流动特征,探究桨叶结构对KR脱硫混合效果的影响规律。结果表明:搅拌桨旋转作用下桨叶底部铁水形成速度不超过0.6 m/s的弱流区,斜叶桨虽然能够增强铁水卷吸能力,但对弱流区的改善作用有限;桨叶叶数参数对弱流区的影响强于桨叶倾角参数,三叶桨可有效提升铁水动力学性能并减小弱流区体积。斜叶桨具有局部快速混合的优势,而直叶桨更适合铁水包整体混合需求;直四叶桨的铁水混匀时间最短,在转速90 r/min下为49.48 s,较斜四叶桨与直三叶桨分别缩短了2.8%,2.7%。斜叶桨因涡流卷吸效应较强易导致脱硫剂团聚,直四叶桨底部脱硫剂占比约为斜四叶桨的2倍,更有利于铁水与脱硫剂混合,从而显著提高KR脱硫混合效果。

关键词： 片状石墨   铝基复合材料   热导率   数值模拟  

摘要： 采用有限元方法研究了片状石墨体积分数和定向排列取向对石墨/6061铝复合材料热导率的影响,建立了高体积分数片状石墨定向排列分布的复合材料模型,并将数值模拟结果与参考文献试验结果进行对比,同时利用复合材料导热模型进行热导率的理论计算。结果表明,随石墨片体积分数的增加,石墨/6061铝复合材料的x-y平面热导率增加,石墨体积分数为70%的复合材料热导率达到765.48 W/(m·K),而z平面热导率降低;z平面热导率随石墨取向角增大先增加后降低,应控制石墨片的取向角不超过30°,此时复合材料的热导率较好。不同片状石墨体积分数的复合材料x-y平面热导率的模拟结果与试验结果变化趋势一致,考虑界面热阻后的热导率理论计算值接近于试验结果。

关键词： 混合型正交试验   数值模拟   极差分析   方差分析   施工优化  

摘要： 针对某山岭隧道进行混合型正交试验设计,得到16组试验组合,利用FLAC 3D软件进行模拟,选取围岩变形作为分析指标,对试验结果进行极差和方差分析。结果表明:影响拱顶位移和水平位移结果的主次因素的顺序均为支护距离>开挖方式>混凝土厚度>混凝土等级;影响围岩变形的主要因素是支护距离,然后是开挖方式,混凝土等级和厚度对围岩影响不明显;台阶法控制围岩变形效果优于CD法;随着混凝土等级的提高和厚度的增加,围岩变形量减小;支护距离越近,围岩变形量越小。根据试验结果,得出优化方案,优化方案对围岩变形控制效果良好。

关键词： 沿空留巷   锚网索   围岩控制   矿压观测   数值模拟  

摘要： 新景煤矿8^(#)煤层均厚2.9 m,北三正巷需要在服务8128工作面回采结束以后,继续服务8127工作面,做为新景煤矿8^(#)煤层第1条沿空留巷,需要对现有支护方案进行调整优化。根据井下实际生产地质情况,采用了数值模拟对巷道围岩应力分布等数据进行了科学计算,支护方案优化后,北三正巷回采期间经过数据观测,发现巷道顶板最大下沉量202 mm,底板最大底鼓量305 mm,左帮最大帮鼓量197 mm,右帮最大帮鼓量205 mm。井下现场支护效果分析表明,巷道在回采期间变形量整体较小,支护效果较好,说明当前设计很好地满足了回采期间生产要求,保证了安全生产。