- 代树红;徐涛;黄华森;肖雨轩;
针对岩石Ⅰ型裂纹的损伤演化，提出一种求解裂纹尖端区域损伤变量场的方法。采用含Ⅰ型预制裂纹的巴西半圆盘试件进行三点弯曲加载，通过数字图像相关方法和有限元方法分别得到裂纹尖端区域的应变场，建立含损伤变量的目标函数并采用最小二乘法求解损伤变量。研究结果表明：数字图像相关方法和有限元方法协同分析可得到裂纹尖端的损伤场；裂纹尖端损伤场的局部化带几何特征和演化过程同应变局部化带具有一致性，同裂纹扩展过程相关；损伤场的局部化带长度可表征断裂过程区长度，用于岩石裂纹失稳扩展前兆分析。
2023年04期 v.42;No.266 385-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K] - 薛红;曹利军;袁材栋;魏占玺;
以山东黄岛海积软黏土为研究对象，开展减压（RTC）、等压（TC）、常规（CTC）3种应力路径下的固结不排水三轴剪切试验，研究不同应力路径下的剪切力学特性，并针对应力-应变曲线形态各异的特点，建立径向基函数（RBF）神经网络模型，采用正交最小二乘（OLS）算法进行辨识，与传统模型的模拟效果对比。研究结果表明：海积软黏土在CTC路径下抗变形的能力最强，TC路径次之，RTC路径最弱；不同应力路径下，海积软黏土的峰值应力、内聚力和内摩擦角存在较大差异，最大差异幅度可达680.56%;RBF神经网络模型的辨识能力较强，能较好地描述海积软黏土的剪切力学特性，解决了传统模型难以精确模拟的困难。研究成果为海积软黏土剪切力学特性研究提供一定参考。
2023年04期 v.42;No.266 391-396页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K] - 王志云;于申;李守巨;杨朔明;樊可为;
为提高地应力场反演预测精度，提出一种改进的地应力反演算法。该算法基于地应力现场观测先验信息，将构造应力修改为随埋深变化的梯形荷载，梯形构造应力的斜率根据水平主应力的斜率确定。建立了解析求解4种典型荷载工况的钻孔内5个观测点的3个主应力的模拟计算方法，提高了地应力场反演的计算效率。基于弹性力学原理，将垂直主应力单独分离出来，求解与其相关的2个回归系数。基于水平主应力观测数据，反演另外2个回归系数。工程实际应用表明：反演预测的主应力与观测值吻合较好，验证了所提改进算法的鲁棒性和有效性。
2023年04期 v.42;No.266 397-403页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K] - 邵良杉;庞志晴;
为提高矿井突水水源识别准确率，提出一种基于MIV-IPFA-ELM的矿井突水水源识别模型。利用改进的探路者算法（IPFA）对极限学习机（ELM）的参数进行寻优，构建IPFA-ELM判别模型；采用平均影响值（MIV）方法计算各判别指标平均影响贡献率，根据计算结果剔除影响贡献率较低的判别指标；将筛选后的判别指标作为输入向量重新对模型进行训练，构建MIV-IPFA-ELM模型。以秦南矿井的实测水源数据为例，借助SMOTE算法生成类平衡实验数据集，并以该数据集验证构建模型的有效性，将实验结果与其他模型相比较。研究结果表明：MIV-IPFA-ELM模型的平均预测准确率为96.33%，远高于其他模型的预测准确率，均方误差为0.129，平均绝对误差为0.062 5，较其他对比模型有明显的降低。
2023年04期 v.42;No.266 404-411页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K] - 贾瞳;马恒;高科;
针对井下风流状态、巷道面积动态变化，矿井各巷道风量测试值与实际风量间存在误差，直接影响后续通风信息管理及应急预案制定问题，对测试风量进行优化修正，最小化其与实际风量差值。使用最小二乘理念，以节点风量平衡、风量优化幅度决策做约束条件，各节点两次修正值差式满足设定精度做结束逻辑，针对矿井通风网络构建全节点进出风量差值平方和最小化目标函数，并使用相继平均移动算法解算，实现对通风网络全局分支测试风量整体优化，使各分支风量更贴近实际风量。为验证算法合理性，对李雅庄煤矿测试风量进行仿真模拟。研究结果表明：针对通风网络全局，在优化幅度内经98次迭代，所有节点风量进出平差值总和仅为1.0×10~(-5) m~3/s，验证了所提出模型算法的准确性。
2023年04期 v.42;No.266 412-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K] - 欧阳剑;任威;张校勇;孙维吉;
为解决高河能源高强度开采导致综放工作面瓦斯涌出量大的问题，采用理论计算和相似材料模拟相结合的方法在E2306工作面进行了大直径顶板裂隙带走向长钻孔瓦斯抽采技术的研究。研究结果表明：裂隙带发育高为18～89.63 m，并结合煤层顶板岩性，确定钻孔最佳布孔层位在18～38 m；将优化层位在现场设计施工钻孔，钻场稳定阶段平均抽采纯量为7.64 m~3/min，最大抽采纯量达到10.72 m~3/min，平均抽采体积分数为3.49%，最大抽采体积分数达9.22%，大直径顶板裂隙带走向长钻孔累计抽采瓦斯911 200 m~3；通过对单孔抽采数据进行分析，进一步优化大直径顶板裂隙带长钻孔参数，垂直方向为煤层上方20～25 m，水平位置宜布置在30～50 m内，抽采后工作面隅角瓦斯平均体积分数为0.24%，瓦斯治理效果较好。
2023年04期 v.42;No.266 420-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 1468K] - 曹博;吕明家;汪帅;赵波;李青怡;刘光伟;
为解决露天矿数年内排土规划整体优化问题，采用动态规划方法进行排土规划研究，总结了境界由完全收缩转完全扩张过程中排弃量与综合运距的关系式，以累计运输费用净现值最小为最优值函数，对内排及加高量、采场与内排土场的最小追踪距离、内排土场与内排加高区域的最小安全距离进行约束，建立了内排及加高运距状态转移方程，构建出剥离物综合运距动态规划模型。以某露天矿为例，采用顺序递推法进行求解，确定了该矿未来7年的内排及加高排弃量、运距、坑底追踪距离等。研究结果表明：动态规划法相比于现有等追踪距离排土方案，运输费用净现值降低3 955万元，优化效果较好。研究结论可为露天矿排土工程提供参考。
2023年04期 v.42;No.266 427-437页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K] - 李长雨;徐明杨;武晓伟;韩卓轩;
为研究铁尾矿砂改良粉质黏土在季节性冻土区道路中的使用效果，对冻融循环条件下的动强度特性进行研究。通过测试破坏动应力比，分析不同围压、不同冻融循环次数和不同加载频率条件下铁尾矿砂改良土破坏特性的变化规律、衰减趋势和影响因素。研究结果表明：铁尾矿砂改良土的动破坏特性在第一次冻融循环后出现下降的趋势，以小幅度波动后趋于稳定；围压和冻融循环都是影响改良土动破坏特征的重要因素，加载频率影响相对较小；单指数模型和4项多项式模型都可用于冻融循环后的铁尾矿砂改良土动破坏特征的趋势预测，且单指数模型拟合效果更佳。
2023年04期 v.42;No.266 438-443页 [查看摘要][在线阅读][下载 755K] - 刘宝勇;李思雯;宋永红;姚鑫毅;邹晶晶;郭春彬;
以辽宁阜新煤矸石为原料，采用正交实验方法，在优化的改性煤矸石制备条件下，通过酸、碱改性煤矸石制备吸附材料。采用动力学模型拟合煤矸石、改性煤矸石对Pb~(2+)和Zn~(2+)的吸附特性，并结合XRD、FTIR、BET分析表征手段，探讨其吸附机制。研究结果表明：碱改性条件下，当碱溶温度为75℃、加热时间为2h，质量分数为3%、液固比为20的改性煤矸石对Pb~(2+)和Zn~(2+)的去除率最大；碱改性煤矸石吸附效果优于酸改性煤矸石；碱、酸改性煤矸石对Pb~(2+)的吸附量可达175mg/g和140.2mg/g，对Zn~(2+)的吸附量可达138.18mg/g和75.6mg/g。改性煤矸石吸附Pb~(2+)和Zn~(2+)的特性均符合准二级动力学方程。
2023年04期 v.42;No.266 444-450页 [查看摘要][在线阅读][下载 967K] - 刘辉;黄鑫宇;陈洪月;刘先阳;
针对线性压缩机阀片的颤振加剧阀片的疲劳失效，影响压缩机性能和工作寿命问题，采用三维流固耦合（FSI）模型对线性压缩机排气阀片开启、关闭过程进行了的模拟，研究了压缩机的工作压比、活塞运行频率对阀片颤振周期和阀片回流的影响。研究结果表明：FSI方法能够有效地预测阀片颤振与阀片的回流，并得出了预测阀片颤振周期与活塞运行频率之间的经验关联式。研究结论可为直线压缩机阀片的实际应用提供理论依据。
2023年04期 v.42;No.266 451-460页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K] - 刘春生;沈佳兴;刘若涵;李德根;王磊;
为准确预测截齿截割的煤岩载荷，分析不同轴向倾斜截齿截割煤岩时载荷的时域和频域特征变化规律，以实验载荷数据为基础，采用惯性权重优化后的粒子群算法进行寻优，确定最小二乘支持向量机（LSSVM）的误差参数和核函数参数，给出一种截齿在轴向倾斜状态下三向载荷的预测方法。研究结果表明：在不同的轴向倾斜状态下，预测三向载荷的相关性系数平均值为0.837，最大平均相对误差为4.82%；其频率成分主要集中在0～5Hz的低频段，预测与实验载荷的整体变化规律和幅值波动具有一致性，验证了预测方法的准确性。研究结论可为滚筒端盘和叶片上不同轴向倾斜截齿工作载荷的计算、采煤机截齿合理的布置方式和自适应截割煤岩提供参考。
2023年04期 v.42;No.266 461-468页 [查看摘要][在线阅读][下载 1304K] - 张建卓;陈策;王洁;潘一山;郭辰光;肖永惠;
针对6 500 kN大吨位液压冲击试验机在刚性冲击过程的安全性问题，基于撞击动力学建立了冲击油缸液压油与活塞杆中应力波波动方程，采用Ls-dyna显示动力学分析模块，对冲击油缸刚性冲击过程进行数值模拟。研究结果表明：刚性冲击过程中，施加载荷产生的应力波传递到结构边界位置会发生叠加，导致载荷激增；两次载荷突变位置分别对应冲击油缸液压油与活塞杆刚性边界位置，数值计算结果与理论分析相符合；根据分析结果可知，超大吨位液压冲击试验机应采用防刚性冲击保护装置进行保护，防止出现刚性冲击载荷过大造成自损问题。研究结论可为设计液压冲击试验机极限承载能力提供理论依据。
2023年04期 v.42;No.266 469-474页 [查看摘要][在线阅读][下载 972K] - 李洪珠;时屹嵩;孙瑄;
为使直流变换器获得更高的电压增益，采用电路分析方法，将耦合电感倍压单元引入到组合式Sepic变换器，同时将两个储能电感与耦合电感进行磁集成，提出一种带有耦合电感的磁集成高增益组合Sepic拓扑直流变换器。分析了变换器的工作原理，给出了变换器各个工作模态，推导并求解得到变换器的电压增益表达式，同时获得了开关管的电压应力。研究结果表明：变换器耦合电感电流纹波与电感量比、电感耦合度有关，在耦合电感的电感量比为1及全耦合的情况下，变换器的电压增益是传统Sepic变换器的1+(1+n)/D倍。变换器的2个储能电感与耦合电感通过解耦集成的方式进行磁集成，有效地利用磁芯结构，减少了磁芯数量，集成磁件的体积比独立磁件减小了近30%；变换器实验样机效率达到了92.8%，测试的实验波形结果验证了理论分析的正确性。研究结论可为磁集成高增益耦合电感组合变换器的设计提供了理论依据。
2023年04期 v.42;No.266 475-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K] - 回立川;王紫陶;
针对受电弓与接触网系统（弓网系统）之间接触电阻的稳定性问题，采用销盘式载流摩擦磨损实验机进行了波动接触压力条件下弓网系统接触电阻的波动性研究。通过引入方差对接触电阻的波动性进行分析，得到接触电阻方差随接触压力波动幅度和滑动速度变化的关系，借此分析了二者对接触电阻波动性的影响规律。研究表明：随着接触压力波动幅度的增加，接触电阻方差先增大后减小，且在接触压力波动幅度大约为40 N时方差最大。当接触压力波动幅度为20～40 N时，随着速度的提高，接触电阻方差先减小后增大；当接触压力波动幅度为50 N时，接触电阻方差随着速度的提高而增大。
2023年04期 v.42;No.266 484-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K] - 刘九洲;王杰;万超;王子豪;师进文;熊二虎;施龙平;
为解决直接空冷岛的换热特性受环境侧风影响较大的问题，采用数值模拟的方法，对直接空冷岛进行精细化建模，并结合Fluent软件对不同风速、风向下直接空冷岛的流动换热特性进行了模拟计算。研究结果表明：环境侧风会在迎风列（行）空冷单元附近形成高温空气区域，进而使其换热量骤降；在风速为20m/s时，迎风列（行）换热量仅为正常值的10%；以空冷岛下方的消能导流装置为分界，迎风侧半岛的各空冷单元换热量的差异随风速增加而增大，背风侧半岛的换热量则较为均匀；在风速为20m/s时，迎风半岛与消能导流装置相邻空冷单元的换热量能达到正常值的150%～180%，如果气温降至0℃以下，这些空冷单元会有较高的冻结风险。研究结论可为火电机组冷端系统防冻措施的研究提供理论依据。
2023年04期 v.42;No.266 491-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 2311K] - 郭瑞;赵晋增;汪星宇;王秋实;
为实现在提高变换器的增益的同时降低输入电流纹波，将二极管-电容倍压结构与交错并联DC-DC变换器进行组合，并引入双耦合电感，提出一种基于交错并联DC-DC变换器的组合式耦合电感高增益结构，采用分析拓扑模态波形判断其工作原理和稳态性能，理论计算出电压增益并设计出一台120W实验样机进行验证。研究结果表明：组合式耦合电感高增益结构可应用于Sepic及Boost交错并联DC-DC变换器。在提高电压增益的同时，漏感的存在能有效抑制输出二极管的反向恢复，从而提高变换器稳定性，在相同增益下具有最低的电压应力。研究结论可为高增益交错并联DC-DC变换器的应用提供理论依据。
2023年04期 v.42;No.266 499-505页 [查看摘要][在线阅读][下载 1980K] - 陈万志;赵帅;方圆;王天元;
针对用户行为轨迹数据挖掘PrefixSpan算法构造投影数据库过程中重复扫描而造成时空开销过大的问题，提出一种改进的序列模式挖掘算法TDM-PrefixSpan(trajectory data mining based on prefixSpan algorithm)。依据时间序列分布特征，采用具有轨迹数据预处理的SMM(statistical mobility model)算法，通过分段合并和自适应调整方法去除异常数据，解决轨迹数据存在大量pingpong效应的问题。采用频繁项集逆序挖掘序列模式，通过已挖掘序列模式集迭代去除冗余项集得到待挖掘序列模式集，缩短扫描候选数据库时间。数据集测试结果表明：SMM算法预处理后，原始数据库数据规模减小；通过对比可知，TDM-PrefixSpan算法能够有效降低时间复杂度，提升挖掘效率。
2023年04期 v.42;No.266 506-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 842K] 下载本期数据