潘謝煤田13-1煤層煤巖沖擊動(dòng)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(duì)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬，對(duì)氣煤煤巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了研究。利用分離式霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)潘謝煤田張集煤礦13-1煤層原煤進(jìn)行了不同應(yīng)變率下的單軸沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，成功采集了實(shí)驗(yàn)波形、煤巖破碎程度等數(shù)據(jù)，利用三波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了煤巖動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤巖的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)彈性模量及破碎程度均具有較強(qiáng)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(dòng)態(tài)力學(xué)特性。針對(duì)煤巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，根據(jù)粘彈性理論和損傷力學(xué)理論，簡(jiǎn)化朱-王-唐方程并引入動(dòng)態(tài)損傷因子，建立了較好反映煤巖峰值應(yīng)力前動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)方程。由單軸壓縮實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線與實(shí)測(cè)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(dòng)態(tài)本構(gòu)方程，采用Fortran語言開發(fā)了VUMAT煤巖材料子程序，