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为一个锥形螺栓发展动态模型
摘要
为了能够在地下发掘时,确保安全,能够抵御岩爆产生的动态负载这一点是很重要的,例如,
使用的支持系统。在本文中,为一个锥形螺栓的动态仿真模型实验研究的基础上提出的。树
脂基锥螺栓进行落锤试验。这些实验表明,螺栓有两个能量吸收机制:在树脂和塑料的变形
滑动。为了模拟这种行为,提出了两个度的自由度集中质量模型。实验发现,滑动和塑性变
形的比例显着变化从一个到另一个测试。为了解释这种变异,提出了两种方法来确定树脂螺
栓滑动参数值,而一个充满活力的力量延伸模型被用来模拟塑性变形。以模拟实验数据的比
较结果证明,该模型的构成要素是适当的模拟锥形螺栓的动态响应。
如今,地下挖掘深为5000米。在这样的水平,可以高度强调岩体造成岩爆的频率和严重性
增加。在岩爆的中度至主要的严重性,抛出的岩体可达到速度3至10米/小号从10至501cJ/mz
的水平相应的能量变化[1]。由于这些现象的动态性,为了正确设计支持系统,知道岩石加
固元素的动态行为是很重要的。为了研究该课题,麦吉尔大学的机械和采矿工程部门与
CANMET采矿和矿物科学实验室(MMSL)在渥太华进行合作。通过这种合作进行工作,
到目前为止,已经有三个主要目标:通过CANMET-MMSL提供的检测仪器验证,确定测试
参数对锥形螺栓的响应和性能的影响,并开发了一个模型来模拟锥形螺栓的动态行为。前两
个目标的已经在[2、3]中报道,而这篇文章的重点,是第三个目标,即锥形螺栓的动态
行为建模。
在这一为了支持岩石的各元素的文献中,动态模型可分为两大类:集中质量模
型和动态变形模型。Thompson等人。[4]采用集中质量模型来模拟动量转移的原则为基
础的动态测试[5]。利用这个原理,锚杆进行测试,同时装载质量下降。当自由落体的元素
已达到所需的速度,锚定螺栓迅速停止和装载质量的惯性动态加载测试的强化元素。在他们
的模型,装载质量,锚杆安装的其他组件进行离散准时群众串联弹簧和减震器。然而,使用
的弹簧和阻尼器连接每个元素可能不是最合适的选择模型,每个互动,特别是通过树脂锚杆
春耕。一个集中质量模型也被用来由Tannant等。[6]模拟锚杆机械锚固过程中原位测试测
量轴向应变响应。动态负荷生产炸药,但其幅度始终低于钢材的屈服极限。
另一方面,动态变形模型是基于理论的应变(或应力)在固体中的波[7,8]。Yi和Kaiser[9,10]
上夹紧钢线材,来模拟机械锚杆进行落锤试验。螺栓装弹性或塑性取决于使用的降体重。然
而,模型模拟弹性波的传播[11]。模拟应变波的持续时间和幅度,被发现与实验数据吻合良
好。
为了研究当地的应变分布沿螺栓,Ansell[12-14]使用播放器等的动量传递原理类似的方
法进行动态测试[5]。然而,使用装载质量更轻,冲击速度更快。来模拟观测到的应变分布,
安塞尔使用两种不同的技术应变波理论的基础上:graphodynamical菲舍尔提出的方法
[15-18]和数值的计划,戈东诺夫的方法,在[19]详细说明。由这两种方法得到的结果是令人
满意的,但他们依靠一个重要的假设:螺栓被认为是无限长,这意味着没有反映在另一端的
应变波。这个假设是塑料波前的时间,需要前往螺栓的长度是相同的顺序为有效由安塞尔执
行的测试,因为影响工期。然而,这个假设是不是在任何情况下有效。此外,动态变形模型
不允许锚杆在模拟过程中滑动。当试图模拟动态行为的锥形螺栓,螺栓在泥浆中滑动时摩擦
消散,因为相当数量的能源,这是一个重要的制约因素[20]。
在本文中,集中质量模型来模拟基于树脂的锥形螺栓的动态行为。这集中质量模型的优势,
相比其他的,是它的简单,特别是利用干摩擦,更准确地模拟螺栓滑动树脂。相反,上面介
绍的某些型号,这里提出的制定有效的弹性和塑性变形。
2.实验
CANMET-MMSL提供的测试仪器,如图1所示。落锤,用于动态加载螺栓,使用未在图
1中画出的遥控磁铁来被取消和下降。要测试的螺栓放入一个可以很容易地通过一根针连接
结构的其余部分的样品管。反复地对每个样品进行实验,但总是从相同的高度,并使用相同
的质量。
装备精良的安装在任何时间来衡量有关displacemenu和力量在影响。displacemenu,有
导线电位器连接到下拉的重量来衡量其立场和两个数字线的相机,记录四肢螺栓
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