月球矿物资源的原位利用技术是月球基地建立和后续深空探索的基础。由于月球特殊环境及地月运输成本的限制，现有矿冶技术难以直接应用于月球矿物的原位开发。各国的科研人员围绕月球矿物资源原位利用方向开展了卓有成效的研究工作，发展了几种极具应用潜力的技术。这些方法可分为材料化成型和提取冶金两类，其中材料化成型工艺如烧结法、3D增材制造法等，主要用于将月壤直接材料化成型以制备月球基地建材。提取冶金工艺包括碳/氢化学介质还原法、电解还原法以及真空热解法等，可生产月壤矿物对应的金属单质或其低价氧化物，并获得氧气。本文概述了已有月壤原位利用技术的一般原理、基本过程、热力学动力学基础及近期研究进展。探讨了这些方法的一些优缺点，并展望了其在月球矿物原位利用上的应用前景

内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一，一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题，通过改进几何模型，针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点，比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系，指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系，将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块，将其近似成三个规则体积的组合，推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点，得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的轴类件进行楔横轧数值模拟，验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析，发现在小断面收缩率轴类件直角台阶成形时展宽角应尽量取小

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高

3D技术的发展受到其引发的不舒适感的限制,长时间观看立体显示影像将会引起立体视觉疲劳,一种客观评价立体视觉疲劳的有效指标亟待提出.本文利用EEG (electroencephalography)三个频带θ(4~8 Hz)、α(8~13 Hz)、β(13~22Hz)的相对能量及其能量比值E(α+θ)/β、Eα/β、E(α+θ)/(α+β)在八个不同脑区及整个脑区的54个指标作为备选,借助配对t检验、灰色关联度分析(GRA)、支持向量机(SVM),最后得出指示由立体深度运动引发的视觉疲劳的最佳脑电指标为:顶区Eα/β.并比较了三个频带相对能量在不同疲劳状态的变化:疲劳状态下,α频带明显上升(p < 0.01),β频带明显下降(p < 0.01),θ频带保持稳定

采用FLAC3D强度折减法，研究在岩层倾角、岩层与边坡走向夹角变化时三维软硬互层边坡的稳定性状况，并对其破坏模式进行辨识与归纳分析.结果表明：边坡破坏模式的判别应综合考虑岩层的倾角大小、岩层走向与边坡走向的夹角大小及坡面上的剪出条件；当岩层与边坡走向夹角β90°时，边坡的破坏模式趋势为塑流-拉裂、滑移-弯曲、弯曲-拉裂；边坡稳定性系数随走向夹角的增大先增加后减小，β=90°时最大，且α越大，稳定性系数峰值越大；顺向时随着岩层倾角的增大，边坡的破坏模式变化趋势为蠕滑-压致拉裂、滑移-拉裂、滑移-弯曲、弯曲-拉裂，稳定性系数变化先减小后增大，存在一最不利岩层倾角，其对应的稳定性系数最小；反向坡的破坏模式变化趋势为蠕滑-压致拉裂和弯曲-拉裂，稳定性系数逐渐增加

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基于离散元理论和PFC3D程序构建放矿模型,探究多放矿口条件下崩落矿岩流动特性,实现多放矿口条件下放出体及矿石残留体形态变化过程的可视化.同时,将模拟结果与已有研究结论进行对比分析,验证基于PFC程序的放矿模型在崩落矿岩流动特性研究中的可靠性.放矿PFC模拟结果表明,多放矿口条件下放出体形态会因各放矿口间的相互影响而产生交错、缺失等程度的不同变异,并不是一个规则的椭球体.在单一放矿口和多放矿口条件下,放出体高度的变化趋势均可概括为两个阶段:在放矿初始阶段,放出体高度呈指数形式快速增加,随放矿量的增加,其增长率逐渐减小;随后,放出体高度将随放矿量的增加而呈线性增长的趋势.矿石损失率随放矿口尺寸及崩落矿石层高度的增大而减小,随放矿口间距的增大而增大.当相邻放矿口间产生相互影响时,平面放矿方式与立面放矿方式相比,其矿石残留量更小,且崩落矿岩接触面呈近似水平状态下降

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准.本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则.在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律.结果表明:成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10°时,壁厚均匀性反而下降.基于多楔轧制实验,轧制1∶5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性

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采用Burgers模型对排土场散粒体蠕变的减速蠕变和等速蠕变两阶段进行描述,利用分层总和法的思想,将垂直填筑的排土场进行分层处理,底层在上覆‘自重’变荷载作用下发生沉降变形,分别采用定常和非定常Burgers蠕变模型从理论解析角度推导排土场填筑动态过程中沉降、工后沉降及累计沉降计算公式.以齐大山铁矿排土场监测数据进行实例验算,应用结果表明:非定常Burgers模型和定常Burgers模型拟合的相关系数均较高,非定常Burgers模型沉降最终收敛于5.07 m,定常Burgers模型沉降曲线具有发散性,可见非定常Burgers模型能更好地表述排土场沉降真实工况;将排土场分为十个分层,结合FLAC3D软件的蠕变数值分析计算,得出各单层沉降率的变化规律,即各单层工后沉降量上层沉降值小于下层和中间层,且上层沉降量呈现单调递减变化,越接近排土场顶部单层沉降量越小;中间层沉降量相对下层沉降量要大,其中第5单层的沉降量最大