冲击荷载下煤的动态力学性质研究

论文摘要

为了研究不同软硬程度煤在冲击荷载作用下的力学特性,分别制取了型煤与原煤2种不同煤样,采用分离式霍普金森压杆试验装置对其进行了不同应变率条件下的单轴冲击破坏试验,获得了2种煤的动态应力应变曲线和相关动态力学参数,并分析得到2种煤的破坏变形特征及能量耗散规律。试验结果表明:2种煤在冲击荷载下的变形在初始阶段即表现出非线性;总体上,其破坏变形过程均可概括为:初始非线性阶段、屈服阶段、应变强化阶段和卸载破坏阶段。在试验应变率70～280 s-1内,2种煤的动态抗压强度和峰值应变均具有应变率强化的特性,随应变率呈指数增加,且原煤的应变率硬化特性更为显著,说明原煤比型煤具有更好的抵抗冲击载荷的能力。由于材料受热活化机制和惯性效应所起的作用不相同,2种煤的动态应力增长因子DIF随应变率呈2种不同的变化趋势,存在一个转折应变率（130 s-1）;在高应变率下,型煤比原煤体现出更高的应变率硬化和动态增韧效应。2种煤的破碎功密度随应变率均呈指数增长,体现出显著的率相关性,但在相同荷载下,原煤破碎功密度高于型煤,破坏需要耗散更多的能量。原煤和型煤的能量吸收率均无明显的应变率相关性,平均分别为10.1%和19.3%,说明型煤的能量吸收能力更强,体现出更为显著的率敏感性。研究结论表明,2种煤均是率敏感材料,在高应变率下,型煤比原煤体现出更高的应变率硬化、动态增韧效应和能量吸收能力。2种煤在更高应变率条件下的力学特性如何,有待进一步试验研究。

论文目录

• 0 引言
• 1 SHPB试验方法
•   1.1 煤样的制备
•   1.2 SHPB装置
• 2 冲击荷载下的煤样变形特征
• 3 煤样动态强度特征
•   3.1 动态抗压强度与应变率的关系
•   3.2 峰值应变与应变率的关系
• 4 动态应力增长因子与应变率的关系
• 5 冲击荷载下煤岩破碎能量耗散规律
• 6 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张文清,穆朝民,李重情

关键词: 原煤,型煤,岩石动力学,霍普金森压杆,应变率,动态力学特性

来源: 煤炭科学技术 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 安徽理工大学能源与安全学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(11472007),安徽省自然科学基金资助项目(1808085ME160),安徽省高校自然科学研究资助项目(KJ2017A091)

分类号: TD315

DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2019.10.026

页码: 198-204

总页数: 7

文件大小: 2216K

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