含钻孔煤样动态力学特性试验与数值模拟研究

作     者：焦振华 杨利文 袁安营 倪志辉 马家宝 JIAO Zhenhua;YANG Liwen;YUAN Anying;NI Zhihui;MA Jiabao

作者机构：安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 

基　　金：国家自然科学基金项目(52204083) 安徽省自然科学基金项目(2208085ME119) 

出 版 物：《中国安全生产科学技术》 (Journal of Safety Science and Technology)

年 卷 期：2024年第20卷第12期

页      码：57-66页

摘      要：为研究冲击载荷作用下含钻孔煤样动态力学特性与损伤破坏规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统和LS-DYNA有限元数值模拟,对不同直径钻孔原煤试样开展动态力学测试与模拟分析,研究其应力应变响应、裂纹扩展特征、损伤演化规律。研究结果表明:冲击载荷作用下钻孔对煤样动态抗压强度具有弱化作用,并且随着孔径的增大,峰值应力、峰值应变呈不断衰减趋势;钻孔对煤样破坏具有导向性,裂纹率先在钻孔轴向两侧拉应力区域产生,随着孔径的增大,次生裂纹与破碎块数量也随之增多,进而提高吸能均匀程度;基于HJC本构模型,标定校准力学参数,数值模拟与试验结果吻合较好,进一步扩大孔径模拟范围,拟合得到含钻孔煤样峰值应力、应变与孔径变化关系式,直观展现含钻孔煤样内部等效应力分布和损伤破裂演化过程,钻孔存在会引起显著应力集中和加速煤样损伤。研究结果可为动载冲击条件下煤层大直径卸压钻孔设计提供一定的科学参考。

主 题 词：冲击载荷 分离式霍普金森杆 钻孔煤样 力学特性 损伤破坏 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0837[0837] 

D　O　I：10.11731/j.issn.1673-193x.2024.12.008

馆 藏 号：203156437...