为探索湖北省西部地区郑万高铁湖北段苏家岩隧道炭质页岩段围岩动态拉伸力学特性, 从而为层状岩体地层隧道爆破破岩机理研究提供依据, 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置, 同时借助高速摄像及数字图像相关技术(DIC), 开展0°、30°、45°、60°和90°共5种不同冲击角度(冲击加载方向与试样层理面夹角)下鄂西炭质页岩动态巴西劈裂试验, 每个冲击角度工况采用0.1 MPa、0.2 MPa及0.3 MPa共3种冲击气压进行动态加载来达到不同冲击速率, 以研究冲击角度和冲击速度对炭质页岩动态抗拉强度及动态拉伸破坏模式的影响规律。研究结果表明: 不同冲击速度下, 随着冲击角度增加炭质页岩动态抗拉强度整体呈现出先减小后增大的趋势, 且冲击角度为30°时最小, 冲击角度为90°时最大, 页岩动态抗拉强度呈现出显著的各向异性特征, 且随着冲击速度增加页岩动态抗拉强度各向异性程度也随之降低; 随着冲击速度增加, 炭质页岩动态抗拉强度均相应增大, 且动态抗拉强度与冲击速度具有显著的线性关系; 此外, 冲击角度和冲击速度均对页岩动态拉伸破坏模式有较大的影响。

硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害, 研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为, 将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题, 采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验, 探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明: 孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大, 岩石动态力学特性参数显著降低; 不同孔洞形状中, 方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大, 紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样, 而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面, 冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外, 马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大, 分别为1.94 J/cm3和2.11 J/cm3, 表明其破坏过程最为剧烈, 而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征, 为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。

为解决废弃风机叶片大量堆存、难以处理的问题, 通过机械粉碎方法得到再生风机叶片纤维, 研究不同掺量(0%、10%、20%和30%, 质量分数)再生纤维对混凝土力学性能和抗冻性能的影响, 探讨废弃风机叶片在混凝土中利用的经济和环境价值。结果表明: 掺10%、20%和30%再生风机叶片纤维混凝土的抗弯强度和劈裂抗拉强度较素混凝土提高明显, 抗弯强度分别提高了2.8%、2.8%和11.1%, 劈裂抗拉强度分别提高56.3%、68.8%和 40.6%。掺20%再生风机叶片纤维混凝土冻融寿命可达75次, 远超素混凝土的冻融寿命(25次), 混凝土抗冻性能显著提高。但是, 再生纤维掺量过高(30%)时, 混凝土吸水率上升明显, 抗压强度和抗冻性能下降。相比传统的焚烧处理, 在混凝土中掺入20%再生风机叶片纤维, 可降低混凝土成本69.2元/m3,减少CO2排放0.04 t/m3。

由于热障涂层体系结构的复杂和服役环境的恶劣, 极易导致涂层发生界面分层、宏观断裂和剥落失效。首先利用声发射技术实时监测了热障涂层在三点弯曲载荷下的失效过程, 结合微观形貌特征、声发射参数分析、K-means聚类分析识别了热障涂层损伤失效模式。然后利用Fourier变换、小波包变换等分析了4种失效模式的波形特征, 其中宏观断裂或剥落失效信号无明显频带, 而基底变形、表面垂直裂纹、剪切型界面裂纹、张开型界面裂纹对应的频率分布范围分别在62.5~125.0 kHz、187.5~250.0 kHz、250.0~312.5 kHz、375.0~437.5 kHz。采用机器学习的方法对原位声发射信号进行了深度处理, 提取小波能量系数作为机器学习反向传播神经网络的特征向量, 结合收敛曲线、混淆矩阵、受试者工作特征曲线、F1值评价了该模型优劣性, 实现了对于热障涂层失效模式的判别, 为热障涂层失效预测和寿命评估提供参考价值。

针对松散破碎巷道控制问题，普通水泥注浆存在诸多缺陷，且水泥颗粒不能注入半径小于0.2 mm的孔隙或者裂隙中。本文采用碳纤维、聚合物以及超细水泥制备试块，通过单轴压缩试验及巴西劈裂试验确定注浆材料的最佳配合比。试验结果表明，当碳纤维掺量为水泥掺量的10%(质量分数)时，水泥砂浆试块性能最佳。采用电子扫描显微镜(SEM)确定试块微观结构，结合聚合物成膜的Ohama模型和Konietzko模型，分析其微观结构形成过程及碳纤维失效模式，揭示碳纤维增强聚合物水泥注浆材料微观增强机理。本文为降低深部破碎煤岩巷道维护成本，实现深部开采可持续发展提供了技术支撑。

湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响, 从细观角度出发, 运用颗粒流离散元软件PFC2D建立湿筛二级配混凝土细观数值试件, 根据拟静态单轴压缩(应变速率10-5 s-1)试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数, 进而开展应变速率为10-4 s-1、10-3 s-1、10-2s-1的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明, 不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近, 峰值应力随着应变速率的增加而增大, 增长率为7.3%～37.9%, 峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好, 随着应变速率的增加, 裂缝数量不断增加, 裂缝分布趋于均匀, 裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外, 随着应变速率的增加, 数值试件内部的颗粒接触力的不均匀程度有所降低, 这表明动态强度的增长与混凝土内部受力的不均匀程度有关。

骨料强度低、缺陷明显导致珊瑚混凝土难以应用于高强度或特殊防护结构。采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土(HSCC), 系统测试了HSCC的基本力学性能、单轴受压性能和孔隙率等。结果表明: 优化骨料粒径和配合比制备的HSCC强度等级为C105, 轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.86~0.94; 未掺加纤维的HSCC失效模式为爆炸性破坏, 掺加体积率为0.43%的聚丙烯纤维(PPF)的HSCC表现出明显的延性破坏特征, 破坏后在20%~30%极限强度时进入残余强度转折点; HSCC孔隙率约在4.7%~6.9%, 干表观密度为2 230~2 310 kg/m3, 表面宏观孔洞较少, 通过扫描电镜发现骨料边缘填充情况较好。

在基于多属性决策(MCDM)的风险优先数(RPN)分析中，如何有效确定参与故障模式、影响与危害性分析(FMECA)专家的权重至关重要。针对FMECA分析中应用较为广泛的区间数评价信息，以工作年限、工作经验、对分析对象的熟悉度为指标体系，提出了专家主观权重的确定方法；以专家评价信息的相似度为标准，提出了区间数信息下专家客观权重的确定方法；两者综合，得到复合权重，对多源区间信息进行融合和RPN评价。通过矿用本安电源危害性分析的案例，表明了所提出方法的合理性和有效性。

针对航空产品传统危害性矩阵分析中危害度计算精确度和效率低的问题,提出基于二维云模型的危害性评估方法。首先,采用二维云模型对产品单一故障模式进行危害性分析,求解其单一故障模式危害性水平; 然后,采用灰色关联聚类分析和信息熵相结合的方法,对故障模式进行赋权,将多种故障模式的危害性水平聚合为整个产品的危害性水平; 最后,结合某飞机升降舵操纵分系统案例分析,验证了所提方法的正确性。

故障模式、影响及危害性分析 (FMECA)中基于风险优先数 (RPN)的危害性分析方法, 通常用来识别风险因素, 确定关键故障模式和薄弱环节, 提供决策依据。传统 RPN中评价信息都是确定性信息, 并且没有考虑故障模式的相关性。而在工作实际中, 评价人员由于自身的属性和对评价对象的认识水平的限制, 有时只能给出不确定评价信息, 同时故障模式之间往往存在相关性, 这都会影响最终危害性的分析结果。针对存在的问题, 利用可靠性屋(HoR)来考虑故障模式相关性, 针对三角模糊评价信息采用逼近理想解排序技术 (TOPSIS)开展模糊 RPN评价方法研究。最后结合实际案例, 对不同情况下获得的 RPN值进行比较。仿真结果表明, 考虑故障模式相关性的模糊 RPN评价方法, 可以提高 RPN值的可信度, 为风险决策提供更可靠的依据。