Статьи в выпуске: 3
Проведены исследования по оценке эффективности применения различных материалов, а также схем и режимов 3D-печати для изготовления упрочняющих элементов шлифовальных инструментов на полимерных связующих. Изготавливались и испытывались на растяжение образцы из материалов шести разновидностей: из PLA; PETG; ABS; PETG-наполненного углеродным волокном; угленаполненного полиамида 6 (нейлона) и из фотополимерной ударопрочной смолы. Изготовление производилось методами экструзионной FDM- печати и стереолитографической LCD-печати. Также применялись три схемы печати - с поперечным расположением слоев, с наклонным расположением слоев и с продольным расположением слоев относительно продольной оси образцов. Применялись стандартные режимы печати, а также с увеличенным перекрытием между слоями, уменьшенным сечением и увеличенным количеством слоев. Установлено, что при всех схемах печати наибольшим пределом прочности на растяжение обладает угленаполненный полиамид 6, армированный волокнами карбона. Предел прочности на растяжение образцов из этого материала, изготовленных по продольной схеме экструзионной 3D-печати, составляет σв=146,5÷154,4 МПа, он в несколько раз выше, чем у других испытанных материалов и сопоставим с показателями мягких металлов и сплавов, что позволяет использовать этот материал для изготовления опытных конструкций упрочняющих сеток шлифовальных кругов. Наилучшей схемой 3D-печати упрочняющих элементов является продольное формирование слоев изделия относительно направления действия растягивающих нагрузок. Увеличение перекрытия между слоями при 3D-печати на 20% и уменьшение толщины слоев и увеличение их количества в два раза позволяет дополнительно повысить прочность изделий соответственно на 17% и на 5%. Угленаполненный полиамид 6 успешно применяется в дальнейших исследованиях по нахождению оптимальной формы ячеек упрочняющих сеток для армирования шлифовальных кругов на полимерных связующих.
Рассмотрен аварийный участок сооружения установки противопожарной ляды строящейся вентиляционной установки угольной шахты. По результатам инженерно-геологических изысканий установлено, что основной причиной возникновения опасных деформаций фундаментов конструкций является наличие слабого несущего слоя основания из насыпного грунта и угля, что способствует повышению деформаций и перемещений, возникновению крена фундаментной плиты. На основе инженерно-геологических изысканий были разработаны две расчетные конечно-элементные схемы объемной модели, включающей прогноз напряженно-деформированного состояния (НДС) массива при естественном и закрепленном состояниях грунтового основания. Были проанализированы расчетные вертикальные сечения через каждые 15 градусов относительно центра опоры, на основе этого были определены наиболее опасные сечения, особенно характерны сечения (0, 45, 90, 135 градусов) с распределением напряжений и деформаций для обеих моделей грунтового основания. Для более точного прогнозирования устойчивости основания сооружения были определены интегральные показатели НДС для каждого угла поворота сечения при естественном грунтовом основании и при его закреплении. На основе результатов геомеханического прогноза было предложено использовать дополнительные инъекторы в зонах наиболее опасных сечений, что позволит повысить устойчивость фундамента, разработан план и схема расположения инъекторов, определены длины инъекторов, шаг и зоны закрепления основания. Сопоставление локальных и интегральных параметров НДС показало, что вертикальные нормальные напряжения после закрепления ослабленной зоны возросли по сравнению с естественным основанием, а значения горизонтальных деформаций массива основания уменьшились. Проведена оценка повышения точности расчета максимальных напряжений и деформаций за счет объемной постановки решаемой задачи, которое составило 6,22% и 41,69% соответственно
Приведено описание уникального по горно-геологическим условиям объекта исследований горнотехнического сооружения, характерного тем, что согласно карте А ОСР-2015 оно имеет сейсмичность 7 баллов и относится к объектам техногенного характера. Описана методика проведения инженерно-геологических изысканий, по результатам которых установлено, что основной причиной возникновения опасных деформаций фундаментов конструкций является наличие слабого несущего слоя основания и неоднородное расположение грунтов. Приведен план и разрез фундамента установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания строящейся шахты. Описаны геолого-литологические колонки по двум скважинам №23 и №24 с инженерно-геологическими элементами и физико-механическими свойствами грунтов. Из результатов инженерно-геологических изысканий колонки скважины №23 следует, что фундамент установки противопожарной ляды расположен на слабом основании из насыпного грунта и угля, что способствует повышению деформаций и перемещений, возникновению крена фундаментной плиты. Из данных по колонке скважины №24 понятно, что фундаменты вентилятора главного проветривания расположены на неоднородном грунтовом основании, что способствует возникновению деформаций и его неравномерной осадке. Существующая нагрузка от веса вентиляционной установки способствует увеличению давления на краях фундаментной плиты. На основании анализа особенностей геологического строения грунтового основания объекта были разработаны две геомеханические модели по усилению грунтового основания установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания. Приведены расчетные схемы в форме планов и разрезов объемной геомеханической модели с расположением инъекторов и зон закрепления основания. По результатам геомеханических расчетов представлены поля изолиний вертикальных перемещений для двух состояний грунтового основания, естественного основания и после закрепления.