国家自然科学基金(51274207)
- 作品数：27 被引量：156H指数：9
- 相关作者：杨小彬程虹铭秦跃平刘恩来汪腾蛟更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）山西大同大学华神东煤炭集团更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学自动化与计算机技术更多>>
- 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究被引量：10
- 2019年
- 为了研究岩石在加载-卸载过程中的应力-应变关系,以砂岩为例,对其进行常规三轴加卸载试验。分析了峰后卸载阶段岩石的非线性特性,对岩石的损伤变量进行定义,给出了峰后卸载过程中用于描述应力-应变关系的弹性模量模型。通过分析加载-卸载过程中的轴向应变与径向应变的关系,得到了卸载过程中泊松比模型。引入D-P塑性模型,针对砂岩的塑性硬化特性,对硬化函数进行修正,建立了与等效塑性应变相关联的损伤模型。将计算模型矩阵化后进行数值计算。在此过程中得到如下结论:多孔隙岩石在加载过程中表现出明显的非线性特征,随着体应力的增大,岩石的弹性模量逐渐增大。岩石峰后卸载过程中,当轴向应力大于围压时,应力-应变可以利用峰前弹性阶段的弹性模量模型乘以连续性因子进行描述。随着等效塑性应变的增大,泊松比先增大后减小,最终趋于稳定。峰后卸载过程中,等效塑性应变不发生变化,此时泊松比保持不变。利用提出的本构模型进行了数值计算,数值计算结果与试验结果进行对比,结果表明,提出的模型能够反映出岩石在峰后卸载过程中的应力-应变规律。
- 马秋峰秦跃平周天白杨小彬
- 关键词：岩石力学应力-应变关系泊松比
- 喷嘴角度对矿用引射除尘器的性能影响研究
- 2019年
- 为了探究喷嘴不同角度对矿用引射除尘器引射性能的影响,利用CFD软件对喷嘴不同角度下风流状态进行了数值分析。选用κ-ε模型给定相同边界条件下改变喷嘴角度,分别模拟得到流场状态、压力分布及引射风流大小等参数。分析模拟结果发现,当喷嘴倾斜角度为15°左右时,引射除尘器内部流线比较光滑、引射面压力分布最为均匀、引射风量最大,在相同的引射条件及边界条件下可以有效提高除尘效率和减少能量损失,有利于以后的现场试验和应用推广。
- 张子鹏杨小彬周杰陈希昂
- 关键词：除尘设备
- 三轴循环荷载下砂岩损伤耗能比演化特征研究被引量：29
- 2019年
- 为了研究循环载荷下岩石能量演化特征,引入耗能比η,开展砂岩不同围压下轴向循环加卸载试验,探究全应力-应变过程中η值演化特征,进而探讨岩石试样循环加卸载作用下损伤变形演化规律。试验结果表明:对应全应力-应变曲线的5个阶段,η值演化过程可划分为线性下降、稳定发展、缓慢增加、突然增加和平缓变化5个阶段,在η值整个演化过程呈现'勺'演化特征,该特征充分反映了试样变形演化过程中的能量转化关系及损伤演化程度;随着围压的增大,η值整体呈现减小趋势;同一应变水平下,不同围压下η值在线性下降阶段、稳定发展阶段差值逐渐减小,在缓慢增加阶段、突然增加阶段差值逐渐增大,在平缓变化阶段差值减小并趋于一个稳定值;分析循环加载下岩石材料参数演化特征,考虑围压作用及耗能比演化规律,建立岩石试样循环加卸载作用下的应力-应变演化理论公式,并进行了试验曲线拟合,验证了该理论公式的合理性。
- 杨小彬程虹铭程虹铭侯鑫聂朝刚
- 关键词：循环荷载围压
- 单轴循环加卸载岩石非均匀变形演化特征被引量：21
- 2018年
- 为了研究循环加卸载下岩石材料的力学响应机制,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载非均匀变形演化试验研究。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了循环加卸载过程中试件的非均匀变形、局部化影响特征参数演化规律。研究发现:随着循环次数的增加,非均匀变形现象越来越明显;非均匀变形统计指标Sw随着加载应力的增大而增大,随着循环次数的增加而加剧;当试件出现局部化现象后,后续循环随着应力的增大及循环次数的增加,其挤压位移和局部化带影响宽度皆有所增大。
- 杨小彬韩心星刘恩来刘恩来汪腾蛟张立辉
- 关键词：循环加卸载数字散斑相关方法局部化
- 补连塔矿煤样的孔隙特征及吸附特性试验研究被引量：2
- 2020年
- 为了研究补连塔煤样的孔隙特征和吸附特性,开展了煤样的低温氮吸附试验和等温气体吸附试验。通过分析低温氮吸附试验发现,补连塔煤样的比表面积明显大于变质程度相近其它煤样,且该煤样的孔径分布主要集中在小于10 nm小孔段;分析煤样气体吸附试验结果发现,该煤样的气体吸附量明显低于相同变质程度的其它煤样。分析试验结果表明,补连塔煤样的吸附特性存在明显"比表面积大而气体吸附量小"的特征,这与传统物理吸附存在较大偏差,考虑气体分子热运动,建立小孔气体分子吸附模型解释了发生该种现象原因。
- 杨小彬陈希昂汪腾蛟张立辉
- 关键词：孔隙特征比表面积自由程
- 岩石剪切断裂面接触算法的开发与应用
- 2020年
- 为了克服现有数值计算方法在计算复杂断裂面接触滑移过程中效率低的问题,通过吸收边界元的建模思想,提出了新的数值计算方法。在该算法中,所有网格均位于岩块的边界,利用显示差分方法计算得到岩块之间的相互作用力以及岩块的位移量。利用"小球在抛物面上滑移"、"哑铃在不同倾角的斜面上"两个模拟试验对文中的算法进行验证,同时利用文中算法与有限元算法对直剪试验进行模拟。结果表明:算法能够准确描述物体之间的相互接触,准确计算得到接触块体之间的法向位移。算法能够准确判断出接触物体的"滑移状态"和"稳定状态",摩擦力的数值计算结果与解析解的误差小于10-10。在计算断裂面接触和剪应力变化规律时,算法与有限元算法的计算结果一致,但文中计算方法的效率显著提高。
- 马秋峰秦跃平周天白杨小彬
- 关键词：岩石力学断裂面滑移数值模拟
- 露天矿富水深孔爆破隔离材料的配比及性能研究被引量：1
- 2022年
- 为解决露天矿水下爆破分段隔离装药及效率低的问题,以现场黏土和粉煤灰为基料,配以增稠剂、发泡剂、早凝剂、减水剂4种无机添加剂,研制了一种可实现水下连续隔离的新型膏状隔离材料。采用四因素三水平正交试验设计了9组不同配比的实验组合,同时根据工程要求设计了室内水下抗分散性能测试试验、抗水侵入性能测试试验、密度测试试验,确定了最佳配比为增稠剂2%、发泡剂3%、早凝剂2.5%、减水剂2%。进一步开展了材料水下与乳化炸药分层隔离试验,2种材料互不侵入,隔离效果良好,所配制材料的密度接近矿用乳化炸药,具备一定的水下抗分散、抗水侵入能力,可为露天矿富水深孔松动爆破实现分段连续隔离提供新的手段。
- 裴艳宇杨小彬原文杰程虹铭孙秋迪
- 关键词：露天矿深孔爆破
- 基于改进广义回归神经网络的工作面低氧预测模型研究被引量：11
- 2019年
- 为了更有效合理地解决煤矿工作面中低氧问题,以神东某煤矿工作面监测数据为样本,考虑监测物理参数之间的相互影响关系,借助主成分分析法对广义回归神经网络(GRNN)进行改进,构建工作面氧气浓度预测模型,编制改进的GRNN模型程序。将预测氧气浓度结果与实测数据对比,证明改进后的GRNN模型具有良好的拟合准确度和泛化能力,比改进前GRNN模型和BP神经网络模型更适合于煤矿工作面低氧问题的预测;利用改进的GRNN模型分析了工作面进、回风压力及进风温度对工作面及回风平巷氧浓度的影响,为矿井工作面低氧预测及工作面低氧防治技术提供了参考。
- 杨小彬王逍遥周世禄张子鹏
- 关键词：广义回归神经网络泛化能力
- 等幅循环加载岩石非均匀变形演化试验研究被引量：4
- 2019年
- 为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析研究发现:循环加载过程中,随着循环次数的增加,试件的非均匀变形场逐步演化,变形局部化现象愈加明显;非均匀变形在循环加载过程中存在时间滞后和变形累积特征,且分级等幅循环加载过程中其峰值应力的增加会使非均匀变形的滞后特性与累积特征更加明显;在试件发生破坏前,加载顶点和卸载底点的非均匀变形指标数值逐渐接近。研究循环加载作用下岩石的非均匀变形演化规律,可为岩石破坏提供新的前兆信息。
- 杨小彬韩心星刘恩来刘恩来张子鹏王逍遥
- 关键词：数字散斑相关方法
- 基于深度学习电铲铲齿缺失智能监测系统研究被引量：3
- 2020年
- 为解决现有露天矿电铲铲齿缺失状态靠人员观察进行识别的现状,构建一套电铲铲齿缺失状态的实时智能监测系统。该系统基于Caffe的深度学习框架,选择Faster RCNN算法,将铲齿模拟图片分为缺陷和完整2类,并分别对2类图像进行加噪、放缩、旋转、亮度调节等操作,以模拟现场复杂环境对采集样本的影响;为缩短样本图片检测时间,更好地实现系统的实时监测,对Faster RCNN算法中Proposal检测阶段进行改进,构建了电铲铲齿智能监测系统;通过对卷积神经网络和训练模型不断调整和修改,使得缺陷铲齿和正常铲齿的正确识别率达到86.68%,网络损失率也趋于稳定。研究方法可为深度学习应用于矿山的智能视频监控、安全行为和安全状态的智能识别研究提供借鉴。
- 周世禄杨小彬王逍遥李娜
- 关键词：智能监测卷积神经网络
