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基于HHT法的煤冲击破坏SHPB测试信号去噪 被引量:28
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作者 李成武 解北京 +1 位作者 杨威 熊庄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1796-1802,共7页
针对分离式霍普金森杆(SHPB)测试信号的高噪声、持时短、突变快等特点,利用希尔伯特-黄变换(HHT)分析技术对煤冲击破坏的测试信号进行去噪处理。用经验模式分解法(EMD)分解实测的煤冲击破坏SHPB测试信号,可以得到各固有模态函数(IMF)分... 针对分离式霍普金森杆(SHPB)测试信号的高噪声、持时短、突变快等特点,利用希尔伯特-黄变换(HHT)分析技术对煤冲击破坏的测试信号进行去噪处理。用经验模式分解法(EMD)分解实测的煤冲击破坏SHPB测试信号,可以得到各固有模态函数(IMF)分量及其频谱和各IMF分量的能量百分比,从而利用低通滤波将原始信号中的高频噪声有效的分离出去。利用快速傅里叶变换(FFT)频谱和Morlet小波时频谱对比分析去噪前后信号的特征,定性的说明HHT法可以用于煤冲击破坏SHPB信号的去噪处理。通过计算去噪后信号的信噪比和能量百分比,定量的说明HHT法充分保留了煤冲击破坏SHPB信号本身的瞬态非平稳特征,去噪效果显著,方法简捷,结果可靠。 展开更多
关键词 煤冲击破坏 SHPB试验 信号去噪 HHT法
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基于HJC本构模型的煤岩SHPB实验数值模拟 被引量:27
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作者 李成武 王金贵 +1 位作者 解北京 孙英峰 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期158-164,共7页
利用有限元软件LS-DYNA,采用岩石的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,对煤岩霍普金森压杆(SHPB)实验进行数值模拟,再现了煤岩在冲击实验过程中的应力波形、应力波的震荡现象及试件的损伤过程,通过对比发现模拟结果与实验实测结果具... 利用有限元软件LS-DYNA,采用岩石的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,对煤岩霍普金森压杆(SHPB)实验进行数值模拟,再现了煤岩在冲击实验过程中的应力波形、应力波的震荡现象及试件的损伤过程,通过对比发现模拟结果与实验实测结果具有较好的相似性,HJC本构模型可以合理地再现煤岩受冲击破坏的动态过程。研究发现:1)试件均在周边开始破坏,破坏形式以沿轴向方向的劈裂破坏为主;2)当冲击速度为3 m/s左右时,煤岩的破坏受压缩和拉伸共同作用;当冲击速度为9 m/s左右时,煤岩的破坏主要受冲击压缩的作用;3)煤岩的破坏与应力峰值并不同步,当动载较低时,试件的破坏滞后于应力峰值;而动载较高时,试件的破坏超前于应力峰值。 展开更多
关键词 煤岩 霍普金森压杆 HJC本构模型 冲击破坏
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煤冲击破坏过程中的近距离瞬变磁场变化特征研究 被引量:22
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作者 李成武 解北京 +1 位作者 杨威 韦善阳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期973-981,共9页
通过分离式霍普金森杆动载实验装置和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究冲击速度为4.174~17.652 m/s条件下的煤冲击破坏过程中动力学特性和瞬变磁场变化特征。分别采用一维应力波理论和希尔伯特-黄变换对煤冲击过程中的应变信号和瞬变磁... 通过分离式霍普金森杆动载实验装置和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究冲击速度为4.174~17.652 m/s条件下的煤冲击破坏过程中动力学特性和瞬变磁场变化特征。分别采用一维应力波理论和希尔伯特-黄变换对煤冲击过程中的应变信号和瞬变磁场变化信号进行分析研究。研究结果表明:(1)在一定应变率范围内随着应变率的增加,煤材料的动态响应由硬化向软化过渡;(2)煤动载冲击破坏过程中距离煤样4 cm处的区域内磁场发生明显变化,通过整体经验模式分解(EEMD)法分析发现,其持续时间小于2 s,频率为0~40 Hz;(3)煤冲击破坏过程中瞬变磁场变化信号曲线表现为直线上升,指数下降,末尾小幅振荡的特征;(4)煤的冲击破坏过程中瞬变磁场变化信号幅值,随着冲击速度、平均应变率、最大应变率、断裂应力极限值的增大均出现增大趋势,随着破坏应变的增加而减小,但实验数据的离散性较大。 展开更多
关键词 采矿工程 煤冲击破坏 动态力学性能 瞬变磁场 分离式霍普金森杆(SHPB)技术 希尔伯特-黄变换
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煤体冲击破坏超低频/极低频电磁异常特征分析 被引量:8
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作者 李成武 杨威 +1 位作者 徐晓萌 王启飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2014-2021,共8页
为确定煤体冲击破坏过程中是否产生超低频/极低频电磁信号,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究不同冲击速度下煤体破裂电磁信号变化规律。通过分析电磁异常信号的Hilbert时频谱特征,确定煤体冲击... 为确定煤体冲击破坏过程中是否产生超低频/极低频电磁信号,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究不同冲击速度下煤体破裂电磁信号变化规律。通过分析电磁异常信号的Hilbert时频谱特征,确定煤体冲击破坏下的超低频/极低频电磁效应,研究不同冲击速度下电磁信号能量和冲击耗散能之间的关系。结果表明:煤材料在冲击破坏过程中能产生超低频/极低频电磁信号,信号主频在0~30 Hz;电磁信号幅值和冲击速度呈现正线性相关,电磁信号能量和冲击速度为二次多项式关系,冲击耗散能和电磁能增长趋势基本相同,超低频/极低频电磁信号强度可间接反映煤体内部损伤的程度。 展开更多
关键词 煤体 SHPB 冲击破坏 超低频/极低频 电磁异常
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动载作用下煤体损伤特性的电磁显现特征 被引量:7
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作者 王金贵 张苏 解北京 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1662-1669,共8页
电磁是煤岩动力灾害预测的重要手段,掌握电磁信号特征与煤体损伤程度间的关系是灾害预测的关键。通过原煤SHPB试验及瞬变电磁监测,分析煤体冲击破裂过程中的电磁信号(0~3 k Hz频段)特征,从破裂耗能及破碎程度两方面分析试件损伤特性,并... 电磁是煤岩动力灾害预测的重要手段,掌握电磁信号特征与煤体损伤程度间的关系是灾害预测的关键。通过原煤SHPB试验及瞬变电磁监测,分析煤体冲击破裂过程中的电磁信号(0~3 k Hz频段)特征,从破裂耗能及破碎程度两方面分析试件损伤特性,并探求电磁信号特征(幅值、能量)与煤体破裂损伤特性间的关系,研究发现:(1)分形维数与最终破裂程度规律相似,利用分形维数来定量评价煤体破裂程度是可行的;(2)煤岩冲击破裂电磁信号呈瞬时脉冲状,持续时间仅为微秒级,信号幅值及能量总体随着破碎程度的增大而增大;(3)煤岩冲击破裂电磁信号的幅值及能量与其损伤程度(分形维数)符合较好的线性关系,利用电磁信号特征监测煤岩损伤程度是可行的;(4)受煤岩材料固有缺陷的不确定性及共振破坏现象的影响,煤岩的损伤程度与冲击耗散能间的相关性较弱。研究成果对于利用电磁信号特征评价煤体损伤程度进而预测动力灾害的发生具有重要意义。 展开更多
关键词 煤岩 动载冲击 损伤特性 电磁
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含瓦斯煤锤击破坏HJC本构模型及数值模拟 被引量:7
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作者 解北京 赵泽明 +1 位作者 徐晓萌 赵越超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2789-2799,共11页
确定含瓦斯煤动态本构关系是认识煤岩动力灾害机理的基础。结合煤吸附瓦斯的"变形效应"特征和Mohr-Coulomb强度理论,理论分析并量化了吸附态和游离态瓦斯对煤体强度的弱化作用,提出的"静态损伤变量法"确定了含瓦斯... 确定含瓦斯煤动态本构关系是认识煤岩动力灾害机理的基础。结合煤吸附瓦斯的"变形效应"特征和Mohr-Coulomb强度理论,理论分析并量化了吸附态和游离态瓦斯对煤体强度的弱化作用,提出的"静态损伤变量法"确定了含瓦斯煤HJC本构模型的主要参数并开展含瓦斯煤落锤冲击破环的数值模拟研究。研究表明:(1)相同的冲击速度下,含瓦斯煤样与普通煤样的破坏形式明显不同,前者破坏程度更严重。(2)相同瓦斯压力下,冲击速度越大,含瓦斯煤样整体破坏越严重,随着冲击速度的增加,破坏由拉压破坏向以压缩应力主导的破坏过渡,并呈现出中心膨胀性破坏的特征。(3)含瓦斯煤在冲击速度相同时,含的瓦斯压力越大,破坏程度亦越大。获得的含瓦斯煤的HJC主要参数能够较好模拟含瓦斯煤冲击破坏的动态过程。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 HJC本构 冲击破坏 数值模拟
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近距离煤层动压巷道补强支护研究 被引量:5
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作者 李泳臻 魏永辉 郭坦 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第12期123-133,共11页
为了解决马兰矿近距离煤层上组煤采动影响下的下组煤巷道破坏严重、难于支护的问题,通过现场调研、数值模拟及理论分析,对巷道掘进后及上组煤回采期间的巷道围岩应力环境进行了分析;并基于此分析,提出原方案+管索组合结构的补强支护方案... 为了解决马兰矿近距离煤层上组煤采动影响下的下组煤巷道破坏严重、难于支护的问题,通过现场调研、数值模拟及理论分析,对巷道掘进后及上组煤回采期间的巷道围岩应力环境进行了分析;并基于此分析,提出原方案+管索组合结构的补强支护方案,对比了原支护方案及补强支护方案的塑性区发育和围岩变形情况。结果表明:补强支护方案下的巷道在掘进、采动影响下围岩的垂直、水平位移分别减少了12.76%、11.09%,17.06%、16.63%,塑性区发育的情况较原支护时也得到了明显改善;管索组合结构补强支护方案具有良好的支护效果,可以有效控制巷道围岩发育。 展开更多
关键词 近距离煤层 采动影响 底板破坏 巷道支护 数值模拟
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冲击荷载下煤的塑性硬化-软化过程动态损伤本构模型 被引量:4
8
作者 张军胜 郭帅房 +3 位作者 张新生 王利 曹运兴 刘高峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期759-769,共11页
CO_(2)气相压裂已经成为我国高瓦斯突出煤矿一种有效的瓦斯综合治理技术,是低频、低速、长波非炸药爆破技术,破坏煤体的机理和过程与炸药爆破高应变率冲击作用不同,可能更接近于中应变率冲击条件下的破坏机制。为研究CO_(2)气相压裂冲... CO_(2)气相压裂已经成为我国高瓦斯突出煤矿一种有效的瓦斯综合治理技术,是低频、低速、长波非炸药爆破技术,破坏煤体的机理和过程与炸药爆破高应变率冲击作用不同,可能更接近于中应变率冲击条件下的破坏机制。为研究CO_(2)气相压裂冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对阳泉矿区新元矿的煤样进行10~100 s^(-1)中应变率条件下的动态冲击试验,分析煤在冲击荷载下脆性破坏向延性破坏转化的特性和应力-应变曲线峰值前硬化、峰值后软化机制。引入受应变率控制的动态弹性模量E_(D),建立煤的塑性硬化-软化过程动态损伤本构模型,并给出模型参数的物理意义及拟合方法,验证模型的正确性。结果表明:(1)冲击荷载下煤的动态应力-应变曲线近似为理想弹塑性变形过程,表现为应力峰值前的应变硬化与峰值后的应变软化特性。其内部裂隙损伤演化破坏过程呈现Ⅰ-无损伤、Ⅱ-微裂隙演化、Ⅲ-宏观裂纹成核、Ⅳ-宏观裂纹扩展及崩塌破坏4个阶段。(2)构建的方程描述了煤塑性硬化-软化全过程,发展了应力-应变曲线BC段应变软化过程的精确描述方法。(3)新模型仅含有5个动力参数,具有力学意义明确、参数少和拟合计算方便的优点。其中动态弹性模量E_(D)、极限应变ε_(s)、峰后应变ε^(B)_(I)随应变率ε的增大而增大,脆性指数n随应变率ε的增大而整体减小;同时ε_(s),ε^(B)_(I)控制损伤累积和宏观裂纹成核过程。(4)与前人研究成果对比分析表明,新模型精度高、普适性更强,同时适用于表征中、高应变率冲击条件下煤的塑性软化损伤破坏特征。 展开更多
关键词 冲击破坏 损伤本构模型 塑性硬化-软化特性 霍普金森压杆(SHPB)
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巷道结构对突出流体冲击特性的影响性试验研究 被引量:3
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作者 许江 程亮 +4 位作者 彭守建 周斌 焦峰 杨海林 魏仁忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期238-250,共13页
突出流体的动力冲击效应是煤与瓦斯突出灾害的主要致灾因素之一。为进一步认识该过程中煤-瓦斯两相流的冲击动力致灾机制,开展不同巷道布置形式下的突出物理模拟试验,分析突出过程中冲击力时空演化特征、冲击力特征参数及其致灾毁伤等... 突出流体的动力冲击效应是煤与瓦斯突出灾害的主要致灾因素之一。为进一步认识该过程中煤-瓦斯两相流的冲击动力致灾机制,开展不同巷道布置形式下的突出物理模拟试验,分析突出过程中冲击力时空演化特征、冲击力特征参数及其致灾毁伤等级分布。研究结果表明:在直巷中,气流及稀疏两相流阶段冲击力的演化趋势随距突出源区距离的增加而愈发复杂;冲击力随着固-气比的增大而增大,峰值冲击力在稠密两相流阶段;冲击力衰减过程中存在起伏现象,表明突出能量的释放是阶段完成的;尾部结构对直线段的冲击力有巨大的影响,表现为直角L型>T型>圆弧L型;随时间的推移,直巷道中部逐渐发展成为严重灾害区,巷道致灾范围逐渐扩大,且主要向突出源区方向扩展;在拐弯巷道中,冲击力演化受气相的影响远大于固相;拐弯巷道内有灾害集中区的存在;冲击力在巷道内呈现出齿状的分布,尤其在拐弯巷道中呈现强-弱相间的分布特征;直角L型的动力致灾力度和致灾面积都大于圆弧L和T型;重灾区主要分布在直巷道中前部和拐弯巷道,同时,在直巷道尾部和拐弯巷道部分地域有安全区的存在;直角拐弯结构和平角分岔结构都存在能量集中释放从而导致冲击动力致灾增强的机制;弧形结构可有效降低冲击动力致灾力度,减少拐弯巷道灾害集中区的数量,避免或减弱能量的集中释放;正压作用时间呈周期性V字型分布;比冲量沿巷道呈现多峰波动分布;与峰值冲击力对比,加入正压作用时间因素后其差异性主要体现在直巷道中前端;直巷道末端和拐弯巷道的冲击力时程演化规律受尾部结构的影响较大。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 两相流 冲击力 巷道结构 动力致灾 毁伤等级
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单向约束条件下摆锤冲击对煤岩损伤的影响 被引量:2
10
作者 赵洪宝 琚楠松 +2 位作者 王飞虎 张勉 王宏冰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期4047-4055,共9页
利用约束式摆锤冲击动力加载试验装置,配合超声波检测装置,分别研究单向静载轴压及循环冲量对煤岩损伤量的影响。建立煤岩微裂隙损伤模型,并给出煤岩损伤的判据,分析得出煤岩损伤量随冲击荷载增大而增大,随静载轴压增大而减小,并通过试... 利用约束式摆锤冲击动力加载试验装置,配合超声波检测装置,分别研究单向静载轴压及循环冲量对煤岩损伤量的影响。建立煤岩微裂隙损伤模型,并给出煤岩损伤的判据,分析得出煤岩损伤量随冲击荷载增大而增大,随静载轴压增大而减小,并通过试验深入探讨并验证。试验研究结果表明:煤岩损伤量具有累计效应,损伤量随着冲击次数增大而增大;相同总冲量作用于煤岩时,恒定冲量形成的累计损伤量明显大于递增冲量的累积损伤量;递增冲量冲击时,煤岩内部微裂隙加速扩展,煤岩有加速破坏的趋势,恒定冲量冲击时,煤岩内部微裂隙减速扩展,煤岩有减速破坏的趋势;随着静载轴压的增大,煤岩损伤量变化趋向缓和,累计损伤量减小,抗冲击能力增大,煤岩完全破坏时需施加的冲击次数增大。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩 单向约束 递增冲击荷载 损伤量
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循环应力损伤对煤体冲击倾向性影响研究
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作者 杨永亮 任建慧 +1 位作者 李宣良 杜涛涛 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期142-150,共9页
目前对煤岩体动力学行为特征的研究仅考虑了温度、围压等原始地质作用影响,并未考虑煤炭开采过程中产生的循环应力作用对煤体动力学特性的影响;且对煤体动力学显现特征的判定是以煤体冲击倾向性指标为基本依据,而循环应力损伤作用对煤... 目前对煤岩体动力学行为特征的研究仅考虑了温度、围压等原始地质作用影响,并未考虑煤炭开采过程中产生的循环应力作用对煤体动力学特性的影响;且对煤体动力学显现特征的判定是以煤体冲击倾向性指标为基本依据,而循环应力损伤作用对煤体冲击倾向性及其动力学特性的影响尚未进行深入研究。针对上述问题,对煤样开展了循环应力损伤试验,分析了恒上下限及变上限2种循环应力损伤条件下的煤体冲击倾向性变化特征。试验结果表明:①煤体经恒上下限循环应力作用及变上限循环应力作用后静态抗压强度分别降低了13.86%与16.00%,循环应力会对煤体力学强度产生劣化。②原始煤体剩余弹性能指数为27.34kJ·m^(-3),表示该煤体具有弱冲击倾向性,经过恒上下限循环应力损伤及变上限循环应力损伤后煤体剩余弹性能指数分别降低了约26.30%及36.14%,表明循环应力对煤体的冲击倾向性有显著的弱化作用。③随着煤体剩余弹性能指数的降低,煤体动态抗压强度与动态弹性模量均减小,而动态破坏变形不断增大,表明煤体冲击倾向性将直接影响其动力学特征,煤体冲击倾向性越大,其冲击动力学相关参数劣化程度越高。④随着煤体剩余弹性能指数不断降低,冲击后煤体破碎分形维数降低,表明循环应力使得煤体受冲击后崩解不充分,动力学响应减弱。 展开更多
关键词 煤体 煤体动力学 冲击倾向性 剩余弹性能指数 冲击载荷 循环应力损伤
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Influence of cyclic dynamic disturbance on damage evolution and zoning effect of coal-rock under local static load constraint
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作者 Yihong Liu Hongbao Zhao +3 位作者 Aiwen Wang Lianpeng Dai Yue Li Hongwei Zhang 《Geohazard Mechanics》 2023年第4期263-276,共14页
In order to obtain the characteristics of the effects of cyclic impact loading on the damage of coal-rock in the presence of a local static load constraint,the evolution of the damage factor and the fracture rate duri... In order to obtain the characteristics of the effects of cyclic impact loading on the damage of coal-rock in the presence of a local static load constraint,the evolution of the damage factor and the fracture rate during the process and incremental cyclic impact on raw coal and briquettes has been studied.Experimental results show that the presence of local static load restraint improves the impact resistance of the coal-rock,and the damage factor of the coal-rock shows obvious zoning characteristics.When the coal-rock is in an elastic state,the partition with a larger static load restraint area has stronger impact resistance,when the coal-rock is in a plastic state,the partition with a larger static load restraint area has a weaker impact resistance.Increasing impulsive cyclic impacts have a higher damage efficiency to coal-rock than constant impulsive cyclic impacts.The difference in rock breaking efficiency between the two cyclic impact methods is mainly reflected in the partition with the largest constrained area.The crack propagation on the coal-rock surface is more consistent with the partition characteristics of the damage factor.When the static load constrained zone is in an elastic state,the static load has an inhibitory effect on the crack growth.When the static load confinement zone is in a plastic state,the cracks mainly propagate in the static load confinement zone,and the constrained zone mainly consists of tensile cracks that grow in the vertical direction,while the cracks in the non-constrained zone mainly grow in an oblique direction.Finally,fracture mechanics was applied to analyze the failure type of the sample. 展开更多
关键词 coal-rock Local static load constraint Cyclic impact damage factor Crack growth
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局部静载约束条件下动力扰动对煤岩损伤的影响 被引量:1
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作者 赵洪宝 刘一洪 +1 位作者 刘瑞 李金雨 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期80-89,共10页
为得到局部静载约束条件下循环冲击荷载对煤岩损伤的影响特征,基于自行研制的约束式摆锤冲击动力加载装置研究局部静载约束条件下原煤试样分别受到恒定冲量循环冲击和递增冲量循环冲击过程中损伤因子和表面裂纹的演化规律。结果表明:当... 为得到局部静载约束条件下循环冲击荷载对煤岩损伤的影响特征,基于自行研制的约束式摆锤冲击动力加载装置研究局部静载约束条件下原煤试样分别受到恒定冲量循环冲击和递增冲量循环冲击过程中损伤因子和表面裂纹的演化规律。结果表明:当约束区处于弹性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越强,当约束区处于塑性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越差;递增冲量循环冲击对煤岩的致损效率高于恒定冲量循环冲击,两种冲击方式破岩效率的差异主要体现在静载约束区,并且静载值越大,损伤因子对冲击方式的敏感度越高;煤岩表面的裂纹扩展与损伤因子的分区特征较为一致,当约束区处于弹性状态时,静载约束对裂纹的扩展起到抑制作用,裂纹主要沿着约束面积较小的区域扩展、衍生;当约束区处于塑性状态时,裂纹主要在约束面积较大的区域扩展,并且约束区内主要以竖直方向的拉伸裂纹为主,而非约束区内的裂纹主要沿倾斜方向扩展;随着静载值增加,试样表面裂纹的分形维数先减小后增加。局部静载约束可以提高煤岩抗冲击能力,并且煤岩损伤演化呈明显的分区特征。 展开更多
关键词 煤岩 局部静载约束 循环冲击 损伤因子 裂纹演化
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层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验 被引量:26
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作者 解北京 王新艳 吕平洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期117-124,共8页
为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响,利用75mm大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)动载实验装置,采用纺锤形子弹和超声波检测仪,开展层理原煤试样(垂直层理和水平层理取样)和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。... 为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响,利用75mm大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)动载实验装置,采用纺锤形子弹和超声波检测仪,开展层理原煤试样(垂直层理和水平层理取样)和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。实验结果表明:(1)纺锤形子弹产生的近似半正弦波加载具有平缓应力波上升沿特征,更适合煤岩类脆性材料动载实验;(2)煤体层理使超声波垂直穿过时产生层理效应,导致波速严重衰减,试验中水平层理取样的原煤超声波波速约为垂直层理的2倍;(3)层理原煤和砂岩的动载破坏应力-应变曲线差异较大,层理特征是导致原煤具有较长塑性变形阶段和曲线波动性的重要因素;(4)砂岩的动态弹性模量比层理原煤试样大1个数量级,层理影响了煤岩冲击破坏动力学特性。 展开更多
关键词 层理 煤岩冲击破坏 动态力学特性 动态弹性模量
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温度冲击下煤的双胡克体-统计损伤本构模型研究 被引量:6
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作者 刘淑敏 王登科 +2 位作者 尹光志 魏建平 李学龙 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1025-1033,共9页
为研究温度冲击作用下煤体破坏特性,利用SLX-80高低温处理系统对取自赵固二矿的煤样进行了不同温度冲击,用RLW-500G煤岩三轴压缩试验系统对不同温度冲击的煤进行了三轴压缩试验,分析了煤在温度冲击条件下的力学特征。实验结果表明随温... 为研究温度冲击作用下煤体破坏特性,利用SLX-80高低温处理系统对取自赵固二矿的煤样进行了不同温度冲击,用RLW-500G煤岩三轴压缩试验系统对不同温度冲击的煤进行了三轴压缩试验,分析了煤在温度冲击条件下的力学特征。实验结果表明随温度梯度的增大,煤的弹性模量和三轴抗压强度近似呈线性降低。基于煤岩强度服从Weibull分布的假设和煤岩强度应变理论,利用损伤力学理论,引入热损伤变量,建立了温度冲击下煤的双胡克体-统计损伤本构模型,给出了模型参数的详细计算方法,结合实验数据对该模型进行了理论验证。分析表明,双胡克体-统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,且考虑了温度效应,能够有效地描述温度冲击下煤体破坏全过程的力学性质。 展开更多
关键词 温度冲击 力学特性 双胡克体 统计损伤本构模型
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单轴冲击荷载下煤体损伤及破坏特征分析
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作者 王振宇 岳高伟 +1 位作者 蔺海晓 李敏敏 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第2期10-18,共9页
为探究单轴冲击荷载下煤体损伤破坏特性及演化规律,采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar)装置,通过调节储气室气压值,获得煤样在5 m/s冲击速度下的动力学响应结果,并以此为主要参考依据,确定模型细观物理力学参数;利用... 为探究单轴冲击荷载下煤体损伤破坏特性及演化规律,采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar)装置,通过调节储气室气压值,获得煤样在5 m/s冲击速度下的动力学响应结果,并以此为主要参考依据,确定模型细观物理力学参数;利用PFC3D软件,进行了在单轴冲击荷载作用下,含不同角度的闭合和非闭合直裂隙(0°、30°、60°、90°)的煤体在5 m/s冲击速度下,以及不含裂隙煤体在不同冲击速度下损伤破坏过程的数值模拟试验;探究了单轴冲击荷载下,冲击速度、裂隙分布角度等因素对煤体损伤破坏特征的影响。试验结果表明:冲击速度较低的时候,煤样主要遵循变形破坏准则,当冲击速度增长到一定程度时,则主要遵循强度破坏准则;裂隙通常由4个角和裂隙的尖端等介质突变处产生,呈现“V”形或“X”形扩展趋势,最终呈现出X形破坏带;煤样内外层呈现出不同的破坏形式,内层较于外层更接近三向应力状态,因此更容易发生剪切破坏,而外层就更容易发生拉伸破坏;总的来说,在单轴冲击荷载作用下,煤样主要破坏形式为拉伸破坏。 展开更多
关键词 含裂隙煤体 SHPB单轴冲击 裂隙类型 破坏形态 颗粒流
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DIC法在岩煤岩冲击破坏试验中的应用 被引量:2
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作者 赵文慧 宫能平 +1 位作者 穆朝民 何雅杰 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2021年第5期31-36,共6页
为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验。利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析... 为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验。利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析。试验得到应力应变曲线、全场应变散斑图和位移散斑图。试验结果表明,在冲击过程中岩煤岩组合体前期内部不均匀变形较大,后期组合试件内部的应力波经过多次传播以及反射,使得应变趋于均匀;受冲击荷载时,中间煤部分先产生裂隙,随后裂隙向岩石扩展形成贯通裂纹直至破坏;试件不断被冲击压缩后,水平方向位移的变化也逐渐一致。 展开更多
关键词 岩煤岩组合体 数字散斑 应变场 冲击
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矿井开采对煤层顶底板影响研究
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作者 周建军 《能源与环保》 2019年第7期295-297,303,共4页
为了研究矿井开采对煤层顶底板的影响,采用理论分析的方法,分析了矿井开采对煤层顶板的影响、矿井开采对煤层底板的影响,首先研究了矿井开采对顶板影响范围、计算了首采层开采对上覆岩层的塌陷范围;然后,研究了矿井开采对底板破坏范围,... 为了研究矿井开采对煤层顶底板的影响,采用理论分析的方法,分析了矿井开采对煤层顶板的影响、矿井开采对煤层底板的影响,首先研究了矿井开采对顶板影响范围、计算了首采层开采对上覆岩层的塌陷范围;然后,研究了矿井开采对底板破坏范围,以新田煤矿4号煤层工作面为例,研究得出:采空区对上覆岩层影响形成的塌陷盆地最大边缘为采空区外9.748m;1401工作面回采对底板最大破坏深度71m。研究为类似工程条件的开采对煤层顶底板影响范围提供理论依据。 展开更多
关键词 矿井开采 煤层顶底板 影响范围 塌陷盆地 最大破坏深度
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