岩石多场耦合作用的研究已经开展了数十年，包括岩石在单一物理场、两场耦合或三场耦合作用效应的研究。然而深部矿产资源开采和地下空间开发中岩体的赋存环境非常复杂，岩体在高温、高渗透压、高应力及复杂水化学环境中将发生温度–水流–应力–化学（THMC）多场耦合作用。综合分析岩石多场耦合作用下的裂隙演化、变形力学机制、力学本构和耦合模型构建等方面的研究，在分析岩石强度理论的基础上得出岩石多场耦合本构模型以及岩石蠕变本构模型。不同行业对岩石多场耦合作用的研究重点存在一定的差异，岩石多场耦合作用不仅涉及到矿产资源开发、油气田开采、地热资源开发等资源能源领域，其在水利水电工程、高寒工程、地下工程、地下核废料处置及深埋能源储库等领域也是研究的重点。岩石在高应力、水流、高温和化学作用下，不仅会发生耦合作用，而且会对岩石本身的物理力学性能产生影响。分析研究多场耦合作用下岩石的力学性能对于预防事故发生和保障工程安全开展具有重要的现实意义。最后探讨分析了岩石多场耦合研究的重点、难点和今后研究的方向，为工程实践和相关问题的解决提供参考

采用一种改进的Potts模型Monte Carlo算法,对具有Weibull尺寸分布(参数β=3.47)的晶粒组织进行了3D正常晶粒长大过程的仿真研究.仿真结果表明:整个晶粒长大过程遵循抛物线长大规律,晶粒生长指数为0.501,非常接近理论值0.5.晶粒长大过程可分为过渡阶段与准稳态长大两个阶段.Weibull尺寸分布参数β由过渡阶段的3.47逐渐演变为准稳态阶段的2.76,准稳态阶段晶粒尺寸分布参数保持β=2.76不变.晶粒的平均面数〈f〉随仿真时间的增加而增大,在准稳态阶段后期趋近于稳定数值.晶粒面数分布为Lognormal分布,最高频率面数f为10,个体晶粒面数范围为3~43

以高温高压井套管-水泥环-地层为研究对象,建立套管-水泥环-地层组合系统的热固耦合模型,结合边界条件和连续条件,得到相应的应力解析解,并与有限元结果进行对比,验证了解析方法的计算精度.通过分析热固耦合作用下的解析解和不考虑热载荷的解析解,发现热载荷对整体等效应力的影响较大.采用Mises、Drucker-Prager及Mohr-Coulomb屈服准则定义失效系数评价套管-水泥环-地层组合系统的井筒完整性.讨论了水泥环弹性模量、泊松比、非均匀地应力系数、地层温度、套管内压等参数对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数的影响.上述因素对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数均有影响;第一胶结面失效系数较高,对井筒完整性影响较大

在650、680和710 ℃不同温度条件下对碳质量分数为0.66%的淬火高碳钢进行了石墨化处理，并利用场发射扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪和透射电子显微镜对其石墨化过程的组织进行金相分析，以及利用组织转变动力学理论，绘制了其石墨化过程的动力学曲线，并建立了相应的动力学方程。研究结果显示：在石墨化过程中，淬火马氏体首先向析出碳化物的稳定状态转变，且在碳化物为渗碳体Fe3C时，石墨粒子析出速度开始明显增加；基体组织中针叶状α-Fe发生再结晶，由等轴状铁素体逐步代替针叶状的α-Fe；铁素体中的碳含量随着石墨化时间的延长而逐步降低，即由过饱和状态转变为稳定态，碳含量在石墨粒子中突变增为峰值，而铁含量则突变降为谷值，由此表明，渗碳体分解的碳向石墨核心扩散，铁自石墨核心处扩散出来，而形成石墨粒子；石墨粒子面积分数随时间变化的曲线呈S形状，即该动力学过程符合动力学模型JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）方程，且该方程中的n值为1.5～1.7

为研究滚筒调速的可行性及调速对传动系统动态性能的影响,采用MATLAB/Simulink搭建了采煤机截割-牵引耦合机电传动系统动力学模型.针对截割部过载工况,综合考虑采煤机可靠运行和高效生产,制定了4种调速降载方案,并提出了通过截割电机电流计算目标切削厚度、依据目标切削厚度选择调速方案的方法.最后通过仿真对比了各种调速方案下电机和传动系统的动态响应特性,结果表明:当截割电机过载倍数较小时,采用滚筒调速方案能够在降低系统负载的同时使采煤生产率不受影响;当过载倍数较大时,采用牵引调速方案可获得较高的系统可靠性,而采用牵引-滚筒顺序调速方案可获得较高的采煤生产率

以国内某钢厂220 mm×1800 mm板坯连铸结晶器为原型,根据相似性原理建立相似比为0.6的水模型,利用粒子图像测速技术(PIV)对比不同浸入式水口(SEN)的出口角度、浸入深度及水口底部结构条件下的结晶器内流场流速特征,同时使用波高仪对液面波动振幅进行实时监测,并结合F数分析各SEN条件对结晶器内钢液流动特征.研究发现,在各浸入式水口条件下,位于结晶器液面1/4宽面处附近出现矢量流速向下的剪切流,同时在水口附近发现不规则漩涡.试验结果表明:浸入式水口的出口角度、浸入深度的增加能够强化上回旋区缓冲作用,降低结晶器液面表面流速;尽管凹底结构SEN能减弱钢液湍动能,但其对1/4宽面处剪切流速度的影响不大.另外,液面波动幅度和F数变化规律一致,且当浸入式水口出口角度15°、20°,浸入深度135 mm、145 mm条件下波幅与F数最为合理,从而减小或避免液面卷渣,提高连铸坯质量

在750、800、825和850℃温度下，利用Gleeble1500热模拟试验机对430不锈钢冷轧薄板的等温退火过程进行了详细的实验研究，分析了退火过程中再结晶织构和组织的变化规律，并对关键织构体积分数的演变进行了定量分析.结果发现：随着退火过程的进行，α取向线上的织构强度逐渐减弱，而γ取向线上的织构强度则略有加强，并保持在较高的值；再结晶过程中，{111}和{112}织构的体积分数逐渐降低，而{100}和随机取向晶粒的体积分数逐渐增加.定量分析表明，退火温度越低，完全再结晶后材料内部关键织构的体积分数越偏离冷轧态.最后，针对{111}、{112}、{100}和随机取向织构的体积分数在再结晶过程中的演变规律，建立了JMAK型再结晶织构演变动力学模型

平煤十矿采用三维套孔应力解除地应力测量技术和具有温度补偿功能的空心包体应变计,完成了矿区6个水平、11个测点的现场地应力实测,最大测点深度达到1123 m.这是我国煤矿首次采用应力解除法进行系统的矿区地应力测量并且测量深度超1100 m.通过测量获得了矿区11个测点的三维地应力状态,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型.针对平煤十矿是我国典型的高瓦斯矿井、深部采矿存在引发煤(岩)爆和瓦斯爆炸的高危险性,本文提出:根据实测地应力数据,采用数值模拟技术,定量计算开挖扰动引起的开采煤层和围岩中能量聚集状况及其随采矿过程的变化规律,借助地震学的知识,根据能量聚集状态对未来开采可能引发煤(岩)爆的时间、地点和震级进行预测

通过二维冷态物理模型对氧气高炉炉身喷吹煤气在炉内分布进行了实验研究，分别研究了炉身煤气总量、辅助风口直径以及炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉内分布的影响.结果表明，炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉身分布起决定性作用，而炉身煤气总量和辅助风口直径的影响较小.同时，在炉身煤气上升过程中涡流扩散效应的影响也较小.通过对根据实验数据绘制的炉身等浓度分布图进行研究发现，炉身煤气分布主要分为两个不同的区域，一个是炉身喷吹煤气主流区，另一个是从高炉下部产生的上升煤气主流区.在炉身等浓度分布图的基础上通过回归分析的方法推导出炉身喷吹水平喷吹煤气的渗透公式.此外，辅助风口被安装在炉身下部有利于铁矿石在炉身的间接还原

提高裂纹尖端应力强度因子值的计算精度,对于准确分析受力结构的起裂条件和破坏模式具有重要意义.本文采用3D打印技术获得了不含残余应力的平板模型,高精度打印预置裂纹避免了传统加工过程产生残余应力的缺点;综合考虑奇异场和非奇异场对裂纹尖端区域应力场的影响,引入远场边界控制的三个常数项应力,提出了光弹性多参数法;采用三点弯曲试验,运用最小二乘法计算了不同载荷下纯I型和I-Ⅱ混合型应力强度因子值,并与理论解对比分析.结果表明:对于纯I型应力强度因子,计算结果的平均误差为6.1%,对于I-Ⅱ混合型应力强度因子,计算结果的平均误差分别为6.4%和5.5%,多参数法与理论解相比较小的计算误差验证了该方法的可靠性和准确性,可为精确计算应力强度因子的光弹性实验研究提供借鉴