冲击载荷作用下煤的破坏特性试验研究_中国煤炭行业知识服务平台

冲击载荷作用下煤的破坏特性试验研究

作者

王登科刘淑敏魏建平姚邦华彭明
单位

河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南理工大学安全科学与工程学院煤炭安全生产河南省协同创新中心
摘要

为研究煤的动态破坏特征,利用霍普金森压杆(SHPB)实验系统开展了不同应变率下的煤样冲击实验,分析了煤动态力学特性及其力学参数随应变率的变化规律,研究了煤样破坏形式,并利用分形理论定量描述了煤破坏后的自相似性。研究结果表明:煤的动态应力-应变曲线基本不存在下凹段,可划分为线弹性阶段、弹塑性阶段和塑性软化3个阶段;煤的平均应变率和最大应变率随冲击气压的增加符合指数增长规律,动态弹性模量和动态抗压强度随应变率遵循线性变化规律;冲击载荷作用下,煤的破坏主要以劈裂破坏和碎裂破坏2种形式出现,且破碎后的形态具有明显的自相似性,其分形维数随应变率线性增加;动态抗压强度、弹性模量与分形维数近似正相关关系。研究结果对于解决当前深部矿山采掘等工程实际问题具有一定的理论意义和实用价值。
关键词

煤体SHPB力学特性破坏形态块度分形
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51104059,51304072)；教育部“创新团队发展计划”项目(IRT1235)；河南省基础与前沿技术研究计划项目(132300413203)；河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放课题项目(WS2012B07)；第十二期“步步高”大学生科技攀登计划项目(SA-2016-073)；
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