潘謝煤田13-1煤層煤巖沖擊動力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系的建立.pdf

1、本文以潘謝煤田13-1煤層原煤為研究對象，結(jié)合實驗室實驗、理論分析和數(shù)值模擬，對氣煤煤巖的動態(tài)力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系進行了研究。利用分離式霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)對潘謝煤田張集煤礦13-1煤層原煤進行了不同應(yīng)變率下的單軸沖擊壓縮實驗，成功采集了實驗波形、煤巖破碎程度等數(shù)據(jù)，利用三波法對原始數(shù)據(jù)進行處理，得到了煤巖動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線。實驗結(jié)果表明:煤巖的動態(tài)強度、動態(tài)彈性模量及破碎程度均具有較強的應(yīng)變率敏感性，煤巖應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變硬化和

2、應(yīng)變率硬化等動態(tài)力學(xué)特性。針對煤巖的動態(tài)力學(xué)特性，根據(jù)粘彈性理論和損傷力學(xué)理論，簡化朱-王-唐方程并引入動態(tài)損傷因子，建立了較好反映煤巖峰值應(yīng)力前動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)方程。由單軸壓縮實驗和數(shù)據(jù)擬合得到全部本構(gòu)方程的未知參數(shù)。結(jié)果表明:所擬合動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線與實測曲線吻合性較好，煤巖材料具有高應(yīng)變率響應(yīng)敏感性，且在高應(yīng)變率條件下氣煤比無煙煤表征更明顯的脆性特征?；诿簬r動態(tài)本構(gòu)方程，采用Fortran語言開發(fā)了VUMAT煤巖材料子程序，