深部煤岩物理模拟系统与边界减摩设计方法的研究
本文选题:深部煤岩物理模拟系统 + 结构设计分析 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2013年硕士论文
【摘要】:本文内容分为两部分,深部煤岩物理模拟系统设计属于工作单位的横向协作项目的组成部分,地质力学模型试验边界减摩方法研究是结合工作提出的科研课题。深部煤岩物理模拟系统是为煤层中瓦斯气体吸附解析规律及其瓦斯突出等研究提供一个试验平台;地质力学边界减摩方法研究将通过系统的分析和研究最终为地质力学模型试验领域提供几种有效且易用的减摩方法。本文对深部煤岩物理模拟系统主体结构进行了设计,绘制了工程图纸,并对关键结构件进行了结构设计分析,为系统结构主体的生产制造提供了依据;还对地质力学模型边界减摩的力学过程进行了分析,在充分研究现有的边界减摩方法和减摩机理的基础上提出了几种新型减摩方法,并设计了相应的验证试验来验证减摩方法的有效性。 基于本文所设计深部煤岩物理模拟系统是目前国内外地应力与瓦斯压力最高,模型尺寸最大的地质力学物理模拟装置之一。本文首先对其功能与技术要求进行详细划分,并用相应的钢结构来实现其功能和要求,具体设计中通过空心拉拔液压缸的应用弥补了系统轴向受拉时的弹性变形,选用了THK公司的直线导轨来实现装置大型结构件的移动。本文对初步设计的关键大型结构件进行了详细的力学结构分析,依据结构分析的结果对其进行了相应的优化,直至分析结果通过强度和刚度要求。 本文中的地质力学模型边界减摩设计方法研究是为大型地质力学模型试验提供符合工程实际的边界条件,研究首先对试验中边界摩擦的力学过程和常规减摩方法的优缺点进行详细的分析,并与真实工程中的边界条件进行对比。之后依据上述理论分析和研究,提出了几种能更加真实模拟工程实际的地质力学模型边界减摩方法。针对提出的新型减摩方法,从不同角度设计了两次相应的验证试验,通过验证试验对不采取措施、采取传统方法和采用新型减摩方法的三种边界条件下的模型进行了对比试验研究,,试验结果表明本文研究的新型边界减摩方法效果明显。
[Abstract]:The content of this paper is divided into two parts. The design of physical simulation system of deep coal and rock is a part of the horizontal cooperation project of the work unit. The research on boundary friction reduction method of geomechanical model test is a scientific research subject put forward in combination with the work.The physical simulation system of deep coal and rock is a test platform for the study of gas adsorption and gas outburst in coal seam.The study of boundary friction reduction method of geomechanics will provide several effective and easy-to-use methods for the field of geomechanical model test through systematic analysis and research.In this paper, the main structure of the deep coal and rock physical simulation system is designed, the engineering drawings are drawn, and the key structural parts are designed and analyzed, which provides the basis for the production and manufacture of the main body of the system structure.The mechanical process of boundary friction reduction in geomechanical model is also analyzed. Based on the full study of the existing boundary friction reduction methods and the mechanism of friction reduction, several new methods for reducing friction are put forward.And designed the corresponding verification test to verify the effectiveness of the anti-friction method.The physical simulation system for deep coal and rock is one of the geomechanical and physical simulation devices with the highest in-situ stress and gas pressure and the largest model size at home and abroad.In this paper, the function and technical requirements are divided in detail, and the corresponding steel structure is used to realize the function and requirement. In the concrete design, the elastic deformation of the system under axial tension is compensated by the application of hollow drawing hydraulic cylinder.The linear guide rail of THK Company is selected to realize the movement of large structure parts.In this paper, a detailed analysis of the mechanical structure of the key structural components of the preliminary design is carried out, and the corresponding optimization is carried out according to the results of the structural analysis, until the results of the analysis pass the requirements of strength and stiffness.The research on boundary friction reduction design method of geo-mechanics model in this paper is to provide boundary conditions in accordance with engineering practice for large-scale geomechanical model test.Firstly, the mechanical process of boundary friction and the advantages and disadvantages of conventional friction reduction methods are analyzed in detail, and compared with the boundary conditions in real engineering.Then, based on the above theoretical analysis and research, several boundary friction reduction methods of geomechanical model are proposed, which can simulate engineering practice more truthfully.In view of the new friction reduction method proposed, two corresponding verification tests are designed from different angles, and no measures are taken through the verification tests.The model under three boundary conditions using traditional method and new friction reduction method is compared and studied. The experimental results show that the new boundary friction reduction method studied in this paper is effective.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD315.5;TD712
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本文编号:1746564
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