本文關(guān)鍵詞：鋼管混凝土支架力學(xué)性能的研究

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【摘要】：軟巖巷道的變形控制是世界采礦工程的難點(diǎn),軟巖巷道變形量大且需要較長的時(shí)間才能穩(wěn)定,故而可縮性支架因具有獨(dú)特的縮變能力在軟巖巷道得到廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的可縮性支架在實(shí)際工程中暴露出越來越多的問題,如因強(qiáng)度承載能力明顯不足而發(fā)生破壞,另外,依靠連接件產(chǎn)生摩擦-滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)支架可縮性不僅實(shí)踐中操作復(fù)雜,而且可靠性也難以保證。因此,本文針對性提出以多孔金屬接頭為受力構(gòu)件的新的可縮性機(jī)理的高強(qiáng)支架-可縮性鋼管混凝土支架。本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法。以適用于深部軟巖巷道的圓弧形可縮性鋼管混凝土支架的力學(xué)性能為研究對象,對以下內(nèi)容展開研究:(1)基于混凝土塑性損傷模型和鋼管雙線性強(qiáng)化模型,利用有限元軟件ABAQUS建立鋼管混凝土支架模型,并對該數(shù)值模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。對比分析數(shù)值模擬與試驗(yàn)的載荷-位移曲線及破壞形態(tài),兩者的載荷-位移曲線及破壞形態(tài)基本吻合,說明數(shù)值模擬可信。在此基礎(chǔ)上計(jì)算機(jī)擴(kuò)展分析鋼管壁厚、支架曲率、支架的含鋼率、鋼管和混凝土接觸關(guān)系、鋼管和混凝土摩擦系數(shù)等參數(shù)對支架載荷-位移曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明:支架的承載力隨著鋼管壁厚的增加,混凝土強(qiáng)度的增高,支架半徑的減小,摩擦系數(shù)的增大而增大,且支架的接觸關(guān)系為綁定時(shí)的承載力大于接觸關(guān)系為摩擦?xí)r的承載力。(2)研究多孔金屬接頭的縮變特性。包括金屬接頭的孔洞率、孔洞形狀、孔洞排距及行距、接頭尺寸等參數(shù)對接頭在承載過程中荷載-變形曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明:多孔金屬接頭的承載力隨著孔洞率的減小、行距或列距的增大、接頭尺寸的增大、材料彈性模量和泊松比的增大而增大。(3)研究可縮性鋼管混凝土支架的力學(xué)性能。建立可縮性鋼管混凝土支架模型,對可縮性鋼管混凝土支架進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析,包括對可縮性鋼管混凝土支架中接頭的孔洞率、接頭的行距、列距、鋼管的壁厚、混凝土強(qiáng)度、鋼管和混凝土之間摩擦接觸系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行模擬,得到支架的相關(guān)參數(shù)對其荷載-位移曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著支架中多孔金屬接頭孔洞率減小,行距或列距的增大,支架的承載力變大。隨著支架鋼管壁厚的增加、混凝土強(qiáng)度的提高、鋼管和混凝土之間摩擦系數(shù)增大,支架的承載力增大。
【關(guān)鍵詞】：鋼管混凝土支架 試驗(yàn)測試 數(shù)值模擬 載荷-位移曲線 可縮性
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 選題依據(jù)9-11
• 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國內(nèi)外的發(fā)展11-12
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-17
• 2 圓弧形鋼管混凝土支架的力學(xué)性能17-41
• 2.1 圓弧形鋼管混凝土支架的有限元模型建立17-25
• 2.1.1 有限元法概述17-18
• 2.1.2 ABAQUS的簡介18
• 2.1.3 材料的本構(gòu)關(guān)系18-22
• 2.1.4 創(chuàng)建部件22
• 2.1.5 創(chuàng)建材料屬性22-23
• 2.1.6 裝配模塊23
• 2.1.7 定義分析步23-24
• 2.1.8 定義相互作用24
• 2.1.9 定義截面接觸關(guān)系24
• 2.1.10 定義邊界條件和載荷24-25
• 2.1.11 單元格類型選取與網(wǎng)格劃分25
• 2.2 圓弧形鋼管混凝土支架的數(shù)值模型的試驗(yàn)驗(yàn)證25-29
• 2.2.1 試驗(yàn)概述25
• 2.2.2 試驗(yàn)方法25-27
• 2.2.3 試驗(yàn)過程27-28
• 2.2.4 試驗(yàn)結(jié)果28-29
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證有限元模擬結(jié)果29-31
• 2.4 圓弧形鋼管混凝土支架的數(shù)值模擬擴(kuò)展分析31-39
• 2.4.1 主要的分析結(jié)果32-37
• 2.4.2 圓弧形鋼管混凝土支架破壞后沿鋼管外壁內(nèi)側(cè)路徑的應(yīng)力分析37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 3 可縮性鋼管混凝土支架的力學(xué)性能41-59
• 3.1 可縮性鋼管混凝土支架的簡述41
• 3.2 多孔金屬接頭模型的建立及分析41-50
• 3.2.1 多孔金屬接頭模型的建立41-45
• 3.2.2 多孔金屬接頭模擬分析的結(jié)果45-50
• 3.3 可縮性鋼管混凝土支架有限元模型的建立及分析50-57
• 3.3.1 可縮性鋼管混凝土支架的有限元模型的建立51-52
• 3.3.2 支架整體有限元模擬分析的結(jié)果52-56
• 3.3.3 可縮性鋼管混凝土支架與普通鋼管混凝土支架的載荷-位移曲線對比56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 4 結(jié)論與展望59-61
• 4.1 結(jié)論59
• 4.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 作者簡歷67-69
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集69

【相似文獻(xiàn)】

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