潘謝煤田13-1煤層煤巖沖擊動力學性能及本構關系的建立.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)力學性能及本構關系進行了研究。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)應力應變曲線。實驗結果表明: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變率敏感性，煤巖應力應變曲線表現(xiàn)出顯著的應變硬化和

2、應變率硬化等動態(tài)力學特性。針對煤巖的動態(tài)力學特性，根據(jù)粘彈性理論和損傷力學理論，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力前動態(tài)應力應變關系的本構方程。由單軸壓縮實驗和數(shù)據(jù)擬合得到全部本構方程的未知參數(shù)。結果表明:所擬合動態(tài)應力應變曲線與實測曲線吻合性較好，煤巖材料具有高應變率響應敏感性，且在高應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)本構方程，采用Fortran語言開發(fā)了VUMAT煤巖材料子程序，