复杂结构接触面摩擦滑移力学过程的可视化分析方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    52004137
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0404.矿山开采基础理论
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2020
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2021-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Quantitative characterization and visualization of the three-dimensional (3D) stress fields evolution in complex rock mass interfaces under frictional sliding is of great significance to reveal the mechanism of geological disasters such as fracturing fluid injection induced earthquake, stick-slip motion induced earthquake and deep fault slip induced strong rock burst. However, under frictional sliding, the invisible complex structures and mechanical processes in the natural rock mass interfaces constitute a complex problem of “black box”, which makes it hard for present study to quantitatively visualize the complex mechanical processes of frictional sliding in these interfaces, especially to characterize the distribution and evolution of the real contact zones and full-field stress that are critical to reveal the mechanism of frictional sliding. Therefore, in this study, by combining the techniques such as 3D shape measurement, 3D printing, image processing, digital photoelasticity, phase shifting and phase unwrapping, a new method to fabricate the transparent physical models of complex rock mass interfaces will be developed, a new shear loading device meeting the measurement of the real contact zones and full-field stress in complex interfaces will be designed, and the quantitative extraction methods of real contact zones and full-field stress in complex interface will be developed. Based on the evolution of the measured stress fields and real contact zones, a visualized analysis model for the mechanical processes of fractional sliding in complex interfaces will be developed that will provide a new idea for the research of frictional sliding mechanism.
定量表征与直观显示摩擦滑移过程中复杂岩体结构接触面内三维应力场的分布与演化,对揭示压裂液注入诱发地震、粘滑运动诱发地震、深部断层滑移诱发的强冲击矿压等灾害的机理具有重要意义。然而,天然接触岩体摩擦滑移时不可见的接触面结构和力学过程,构成了一个复杂的“黑箱”问题,使得当前研究难以定量可视化地表征复杂接触面摩擦滑移的力学过程,特别是精确表征对摩擦滑移机理分析至关重要的真实接触区域和全场应力的分布和演化。因此,本研究拟借助三维形貌测量、3D打印、图像处理、数字光弹性、相移和相位解包裹等技术,发展一种新的复杂岩体接触面透明物理模型制备方法,设计能够兼顾整个复杂接触面内真实接触区域和全场应力分布测量的剪切加载装置,发展复杂接触面内真实接触区域和全场应力的定量提取方法,建立复杂结构接触面摩擦滑移力学过程的可视化分析力学模型,为摩擦滑移破坏机理的分析提供新的思路和方法。

结项摘要

定量表征与直观显示摩擦滑移过程中复杂岩体结构接触面内三维应力场的分布与演化,对揭示压裂液注入诱发地震、粘滑运动诱发地震、深部断层滑移诱发的强冲击矿压等灾害的机理具有重要意义。然而,天然接触岩体摩擦滑移时不可见的接触面结构和力学过程,构成了一个复杂的“黑箱”问题,使得当前研究难以定量可视化地表征复杂接触面摩擦滑移的力学过程,特别是精确表征对摩擦滑移机理分析至关重要的真实接触区域和全场应力的分布和演化。因此,本研究通过CT、激光扫描等三维结构测量技术,获取了天然岩体模型接触面形貌数据,建立了直观显示复杂接触面结构的数字模型;结合以应力双折射透明树脂材料为打印原材料的3D打印技术,实现了与天然岩体接触面复杂结构一致的三维透明物理模型的制备,建立了接触面复杂结构的物理表征方法。研制了能够兼顾全场应力和真实接触区域测量的剪切加载装置,该装置通过可透光的石英材料对模型进行加载,保证了接触面法向的透光性,侧向施加剪切载荷,实现了接触面的剪切滑移加载, 基于接触面法向可透光的剪切加载装置,研究了透射光强与接触区域分布的对应关系,建立了真实接触区域光强阈值的判定方法,实现了真实接触区域分布的定量可视化。结合光弹性、DIC和云纹法,发展了一种表征3D打印复杂结构模型中全场应力和应变的方法,模型采用一种高度透明的无色材料打印,测试模型表面的散斑和光栅采用半透明的洋红色材料打印,两种打印材料均具有暂时双折射效应,满足光弹性应力测量的要求。本项目研究成果为建立复杂结构接触面摩擦滑移力学过程的可视化分析模型揭示摩擦滑移破坏机理提供新的思路和方法。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)

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其他文献

东庞矿大倾角大采高综采技术与工艺研究
  • DOI:
    10.13301/j.cnki.ct.2015.09.001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    潘卫东;贾尚伟;李延振;任张瑜
  • 通讯作者:
    任张瑜
厚煤层综放开采窄煤柱沿空巷道支护技术
  • DOI:
    10.13301/j.cnki.ct.2016.01.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    潘卫东;张通;任张瑜
  • 通讯作者:
    任张瑜
岩石试件中非平行双裂纹扩展贯通规律的数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    矿业科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任张瑜;潘卫东;刘世民;周顺
  • 通讯作者:
    周顺

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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