基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- 礦山相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力計(jì)研制與應(yīng)用
- 小類:
- 能源化工
- 大類:
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介:
- 采礦工程相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力一直缺乏有效的測(cè)試手段,設(shè)計(jì)制造一種滿足測(cè)試要求的錨桿測(cè)力設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室所亟待。文章對(duì)以往不同材料和形狀的測(cè)力計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析,并運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬等研究手段確定了測(cè)力計(jì)的尺寸,設(shè)計(jì)制作了LY-12全橋環(huán)狀錨桿測(cè)力計(jì),通過標(biāo)定與具體應(yīng)用證明了測(cè)力計(jì)在結(jié)構(gòu)尺寸、穩(wěn)定性等方面均能達(dá)到相似材料模擬實(shí)驗(yàn)要求,解決了相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力的難題。
- 詳細(xì)介紹:
- 作品簡介: 采礦工程相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力一直缺乏有效的測(cè)試手段,設(shè)計(jì)制造一種滿足測(cè)試要求的錨桿測(cè)力設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室所亟待。文章對(duì)以往不同材料和形狀的測(cè)力計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析,并運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬等研究手段確定了測(cè)力計(jì)的尺寸,設(shè)計(jì)制作了LY-12全橋環(huán)狀錨桿測(cè)力計(jì),通過標(biāo)定與具體應(yīng)用證明了測(cè)力計(jì)在結(jié)構(gòu)尺寸、穩(wěn)定性等方面均能達(dá)到相似材料模擬實(shí)驗(yàn)要求,解決了相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力的難題。 創(chuàng)新點(diǎn): 與原塑料圓環(huán)測(cè)力計(jì)和拱形測(cè)力計(jì)相比此測(cè)力計(jì)具有精確度高、靈敏度高、可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。該測(cè)力計(jì)材料強(qiáng)度高,彈性后效系數(shù)小、疲勞系數(shù)高、耐化學(xué)腐蝕、有一定的耐熱性;電路采用全橋電路,具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔茫潇`敏度高,非線性誤差小。實(shí)現(xiàn)相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力由定性到定量的跨越,并可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可作為相似材料模擬實(shí)驗(yàn)常規(guī)測(cè)試的手段 主要技術(shù)指標(biāo): 通過對(duì)以往的塑料圓環(huán)測(cè)力計(jì)和拱形測(cè)力計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)分析,從材料選擇、尺寸確定、電路設(shè)計(jì)等方面著手并用數(shù)值模擬對(duì)其力學(xué)特性進(jìn)行分析,最終設(shè)計(jì)了一種LY-12圓環(huán)測(cè)力計(jì),此測(cè)力計(jì)寬為1.50cm,厚為0.08cm,內(nèi)徑為1.60cm,量程為0~120N,結(jié)構(gòu)尺寸與巷道相匹配。經(jīng)過在趙家壩煤礦3964平巷、大佛寺煤礦井底水倉、清水營4312回風(fēng)巷等相似材料模擬實(shí)驗(yàn)研究中近1000次的加載實(shí)驗(yàn)得到其零點(diǎn)漂移量為1‰,連續(xù)工作15天后,漂移量不超過滿量程的±3%,重復(fù)使用的遲滯性誤差小于5‰
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 為給采礦工程等相似模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力提供一種常規(guī)有效的測(cè)試手段,對(duì)巷道各部位錨桿受力進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,大大提高相似材料模擬實(shí)驗(yàn)在巷道支護(hù)參數(shù)確定方面的作用,解決巷道相似材料模擬試驗(yàn)中支護(hù)錨桿的受力測(cè)試難的問題。 通過對(duì)以往的塑料圓環(huán)測(cè)力計(jì)和拱形測(cè)力計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)分析,從材料選擇、尺寸確定、電路設(shè)計(jì)等方面著手并用數(shù)值模擬對(duì)其力學(xué)特性進(jìn)行分析,最終設(shè)計(jì)了一種LY-12圓環(huán)測(cè)力計(jì),此后,在西安科技大學(xué)西部礦井開采及災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近十次相似模擬實(shí)驗(yàn)中近1000次加載檢測(cè)了此測(cè)力計(jì)的精確度、靈敏度、可重復(fù)使用等參數(shù)。 該測(cè)力計(jì)材料強(qiáng)度高,彈性后效系數(shù)小、疲勞系數(shù)高、耐化學(xué)腐蝕、有一定的耐熱性;電路采用全橋電路,具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?,其靈敏度高,非線性誤差??;錨桿測(cè)力計(jì)使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了由定性到定量的跨越;其零點(diǎn)漂移量為1‰,連續(xù)工作15天后,漂移量不超過滿量程的±3%;可重復(fù)利用次數(shù)近1000次,重復(fù)使用的遲滯性誤差小于5‰,可適用于-10°C~50°C的工作環(huán)境中,在各種介質(zhì)(如水蒸氣、弱酸、弱堿等)環(huán)境中可長久使用。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與原塑料圓環(huán)測(cè)力計(jì)和拱形測(cè)力計(jì)相比此測(cè)力計(jì)具有精確度高、靈敏度高、可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。該測(cè)力計(jì)材料強(qiáng)度高,彈性后效系數(shù)小、疲勞系數(shù)高、耐化學(xué)腐蝕、有一定的耐熱性;電路采用全橋電路,具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?,其靈敏度高,非線性誤差小。經(jīng)過在趙家壩煤礦3964平巷、大佛寺煤礦井底水倉、清水營4312回風(fēng)巷等相似材料模擬實(shí)驗(yàn)研究中近1000次的加載實(shí)驗(yàn)得到其零點(diǎn)漂移量為1‰,連續(xù)工作15天后,漂移量不超過滿量程的±3%,重復(fù)使用的遲滯性誤差小于5‰。實(shí)現(xiàn)相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿測(cè)力由定性到定量的跨越,并可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可作為相似材料模擬實(shí)驗(yàn)常規(guī)測(cè)試的手段。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2011年4月 在西安科技大學(xué)能源學(xué)院預(yù)選賽中榮獲金獎(jiǎng)。 2、2011年5月 在西安科技大學(xué)校預(yù)賽中榮獲金獎(jiǎng)。 3、2011年6月 在陜西省預(yù)選賽中進(jìn)入決賽。
作品所處階段
- 該作品現(xiàn)在已得到小批量生產(chǎn),并在西部礦井開采及災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 該作品現(xiàn)正在申請(qǐng)專利中。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 ;應(yīng)用模型 ;現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 此測(cè)力計(jì)寬為1.50cm,厚為0.08cm,內(nèi)徑為1.60cm,量程為0~120N,結(jié)構(gòu)尺寸與巷道相匹配。在布置在模擬錨桿的端部安裝已標(biāo)定好的測(cè)力計(jì),加載后通過壓力計(jì)算數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即測(cè)出結(jié)果。其零點(diǎn)漂移量為1‰,連續(xù)工作15天后,漂移量不超過滿量程的±3%,重復(fù)使用的遲滯性誤差小于5‰。,可用于-10°C~50°C以下的工作環(huán)境中,在各種介質(zhì)(如水蒸氣、弱酸、弱堿等)環(huán)境下可長久使用。此測(cè)力計(jì)不僅應(yīng)用在礦山實(shí)驗(yàn)中,而且在橋梁、邊坡、基坑、隧道、大壩加固、地質(zhì)災(zāi)害治理等工程領(lǐng)域中的相似模擬實(shí)驗(yàn)中都擁有廣闊的應(yīng)用空間,然而國內(nèi)外現(xiàn)有的相似模擬測(cè)力計(jì)有著不能實(shí)現(xiàn)由定性到定量跨越及價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。該錨桿測(cè)力計(jì)不僅在各方面參數(shù)都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)現(xiàn)了由定性到定量的跨越,且加工簡單、成本低、可批量化生產(chǎn),具有廣闊的市場和利用前景。
同類課題研究水平概述
- 四十多年來,相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的理論和技術(shù)日益成熟,國內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)在不斷開發(fā)應(yīng)用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的同時(shí),也在不斷地對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置、相似材料和測(cè)試技術(shù)進(jìn)行改進(jìn): (1)近年來有多油缸均布加載技術(shù)和靜態(tài)伺服液壓系統(tǒng)采礦平面應(yīng)力相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置、三維多主應(yīng)力面加載實(shí)驗(yàn)架系統(tǒng)、大型真三軸加載地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)系統(tǒng)、平立組合式模型架等。 (2)近年來主要采用了以下幾類的模型材料:①以河沙為骨料,石膏和大白粉為粘結(jié)劑的相似材料;②以石蠟油或機(jī)油為粘結(jié)劑,重晶石粉、氧化鋅、膨潤土為填料,松香酒精為加強(qiáng)劑的材料;③以石膏和水或膨潤土和水或水泥和石膏為粘結(jié)劑,重晶石為主要填料的材料。 (3)目前實(shí)驗(yàn)測(cè)量位移、變形方法有百分表法、全站儀法、讀數(shù)顯微鏡法、攝影測(cè)量法、反射鏡測(cè)量法、光纖光柵技術(shù)法、數(shù)字散斑相關(guān)法、微型多點(diǎn)位移計(jì)法等。實(shí)驗(yàn)測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變最廣泛使用的是靜態(tài)電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)。 可以看出,相似模擬試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備技術(shù)較以往有了很大的改觀,但礦山相似模擬實(shí)驗(yàn)中錨桿受力的測(cè)試問題仍未得到較好解決。目前已有的拱形測(cè)力計(jì)和塑料圓環(huán)測(cè)力計(jì)雖然它們能夠解決一定問題,但是存在精確度低、靈敏度不高,重復(fù)利用次數(shù)少等不足之處。LY-12錨桿圓環(huán)測(cè)力計(jì)克服了以上測(cè)力計(jì)的缺點(diǎn),能達(dá)到較好的測(cè)力效果,可做為采礦工程相似材料模擬實(shí)驗(yàn)一種常規(guī)測(cè)試手段,是該領(lǐng)域一項(xiàng)科技創(chuàng)新對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究具有推動(dòng)作用。