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深大成功研制全球首套“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统”

来源:自采 作者:朱丹丹 人气: 发布时间:2024-12-28
摘要:【 中国时讯新闻 深圳 讯 】在广东省珠江团队《工程扰动岩石动力学理论和技术》项目(2019ZT08G315)支持下,深圳大学成功研制了全球首套动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统。2024年12月28日,由中国煤炭工业协会组织对谢和平院士牵头的珠江团队项目动态
中国时讯新闻 深圳】在广东省珠江团队《工程扰动岩石动力学理论和技术》项目(2019ZT08G315)支持下,深圳大学成功研制了全球首套“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统”。2024年12月28日,由中国煤炭工业协会组织对谢和平院士牵头的珠江团队项目“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统”进行了成果评价,邀请了包括11位两院院士和2位海外院士在内的29位国内外知名专家出席此次成果评价会。
 
成果评价会由中国工程院院士欧进萍任主任,中国工程院院士袁亮、中国科学院院士魏悦广任副主任;中国科学院院士郑泉水,中国工程院院士康红普、陈湘生、林君、李术才、杨春和、吴爱祥、吴强,挪威技术科学院院士张志良、新加坡工程院院士周迎新、澳大利亚莫纳什大学赵坚教授、中国煤炭学会刘峰理事长、北京科技大学校长杨仁树教授、中国科学院武汉分院院长李海波研究员、东莞理工学院校长马宏伟教授、重庆大学副校长卢义玉教授、大连理工大学唐春安教授、西安科技大学伍永平教授、中南大学李夕兵教授、中国矿业大学(北京)鞠杨教授、东南大学李建春教授、中国工程物理研究院王桂吉研究员、中国地质大学(北京)夏开文教授、华南理工大学刘逸平教授、总参工程兵科研三所张磊研究员任委员。评价会由中国煤炭工业协会科技发展部部长曹文君主持。
 
专家组进行了现场考察,听取了谢和平院士关于“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统” 研制情况介绍。团队历时六年不懈攻关,实现了原理构想、技术攻关、装备研发从0到1的突破,自主原创了世界首套动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统。专家组认真审阅了相关资料,经过质询、讨论和评议,一致认为该成果填补了该领域全球技术空白,取得了重大技术突破,整体达到了国际领先水平。
 
目前,全球范围内重大岩石工程数量日益增加、埋深越来越深、建设难度增大,施工与运维过程中工程扰动强烈,工程安全面临巨大挑战。然而,重大工程建造与运维的设计和分析多沿用传统的理论和方法,常将动力学问题静态化,未充分考虑建造与运维各种工况的动力扰动对工程响应的影响,给工程建设与运维安全带来巨大隐患。施工与运维过程中动力扰动常呈现多轴多向特征,然而,目前国际上缺乏反映这种真实工程状态的动力学试验测试手段和理论分析体系,特别是三维多向岩石动力学试验测试方法、技术和装置是世界空白。
 
针对这一世界难题和技术空白,谢和平院士在国际上率先提出了“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统”的创新研制构想、原理方法与技术方案。经过六年的科研攻关,成功研制出了具有完全自主知识产权的全球首套“动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统”。该系统创造性地研制了全球首套动态真三轴电磁霍普金森杆试验测试系统。提出了动态真三轴电磁霍普金森杆主体控制方法与技术,研制了三轴六向霍普金森杆与试样定位对中与控制、与脉冲枪的三维对中调平、波导杆三维对中调控支撑装置,以及多轴多向动静耦合加载的吸能缓冲与自复位装置,实现了三轴六向霍普金森波导杆、试样与脉冲枪的三维高精度快速对中调平精准控制。首次开展完成了三轴六向动态加载与多轴多向动静耦合加载测试试验,填补了国内外空白。首创了三轴六向电磁应力脉冲加载方法、技术与装置。独创了三轴六向电磁应力脉冲发生器装置,形成了基于分频触发均流放电及瞬态高电流防护技术的三轴六向电磁应力脉冲同步协调控制方法,破解了应力波加载到时误差大、波形重复度低的世界难题,实现了三轴六向电磁应力脉冲的可调(幅值范围0~600MPa,脉宽范围300~800μs)、可控(到时误差≤5μs)及可重复性(重复率>99%)。首创了三轴六向动静耦合加载方法、技术与设备。研发了多轴多向动静耦合加载转换控制方法、技术及装置,突破了真三轴静力加载系统和三轴六向动力加载系统高精度耦合的技术瓶颈,实现了静态围压和电磁应力脉冲的多轴多向动静耦合加载。研究开发了多元动态实时数据采集分析方法和设备。提出了应变信号采集全过程的抗强电磁干扰应变信号采集方法,自主研制了三维位移场实时演化观测和分析装置,攻克了三轴六向动静耦合加载系统观测限制难题,实现了动静耦合加载下三维位移场的实时演化分析。
 
本项目成果填补了国际上三维岩石动力学试验测试手段的空白,将为工程扰动岩石动力学理论研究提供全新方法、手段和平台,为力学、物理学、高压地学、地震学、材料学、空间科学等基础学科探索建立多维多向动(静)力学新理论与新方法,为矿业工程、地质工程、地下工程、土木水利工程、国防工程等工程领域的动力灾变探索提供技术支撑,助力我国实现高水平科技自立自强、发展新质生产力等战略目标。
 
 

责任编辑:朱丹丹

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