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煤岩的动态压剪复合加载实验研究

发布时间:2018-03-12 15:40

  本文选题:煤岩 切入点:SHPB 出处:《安徽理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:本文以淮南市潘谢矿区张集煤矿的煤为研究对象,做煤岩的动态压剪复合加载实验研究,再结合理论分析与数值模拟,并与工程实际结合的方法,研究煤的动态力学性能。通过分析国内外煤岩的研究情况,发现现在关于研究煤岩的动态力学性能还是较少,且由于各地区的煤岩差别较大,所以利用基于霍普金森压杆的动态压剪系统对淮南市潘谢矿区张集煤矿的煤岩进行实验,为研究煤岩的动态力学性能提供可靠性依据。通过ABAQUS模拟软件,'验证基于霍普金森压杆的动态压剪系统的可行性。先对煤岩进行不同应变率下的煤岩的动态单轴压缩试验,得到实验波形,对实验波形进行处理得出结论:在一定的应变率范围内,随着应变率的升高,破坏应力整体有上升的趋势,破坏应力具有应变率敏感效应。在一定的应变率范围内,随着应变率的升高,破坏应变有上升的趋势,破坏应变具有应变率敏感效应。再对煤岩进行动态压剪实验,得到实验波形,对实验数据进行分析得出:在一定的应变率范围内,随着应变率的升高,破坏应力也随着升高,当应变率升高到一定程度时,破坏应力开始下降,到最后无明显的变化。破坏应力对应变率具有一定敏感效应。在一定的应变率范围内,随着应变率的升高,动态弹性模量也随着上高,当应变率升高到一定成的时候,动态弹性模量又降低,到原来的动态弹性模量,最后趋于稳定,无明显变化。动态弹性模量对应变率具有一定的敏感效应。再进行对比分析得出:煤岩的破坏应变与加载路径具有很大相关性。为研究煤岩的动态力学性能提供依据。通过ABAQUS模拟岩-煤-岩的实际工作面,通过对比分析两种不同冲击下的煤岩破坏情况,得出煤岩在斜方向即压剪的情况下破坏范围更广,破坏情况更严重,与煤岩的动态压剪实验结果相同。
[Abstract]:In this paper, the coal of Zhangji Coal Mine in Panxie Mining area of Huainan City is taken as the research object, and the method of dynamic compression and shear composite loading of coal and rock is studied, combined with theoretical analysis and numerical simulation, as well as the method of combining with engineering practice. The dynamic mechanical properties of coal are studied. By analyzing the research situation of coal and rock at home and abroad, it is found that there are few researches on dynamic mechanical properties of coal and rock at present, and the difference between coal and rock in different regions is great. So the dynamic compression shear system based on Hopkinson pressure bar is used to test the coal and rock of Zhangji Coal Mine in Panxie Mining area, Huainan City. In order to provide reliable basis for studying dynamic mechanical properties of coal and rock, the feasibility of dynamic compression shear system based on Hopkinson compression bar is verified by ABAQUS simulation software. First, dynamic uniaxial compression tests of coal and rock at different strain rates are carried out. The experimental waveform is obtained, and the experimental waveform is processed. It is concluded that in a certain range of strain rates, with the increase of strain rate, the overall failure stress tends to rise. Failure stress has strain rate-sensitive effect. In a certain range of strain rates, with the increase of strain rate, the failure strain tends to increase, and the failure strain has strain rate-sensitive effect. The experimental waveform is obtained and the experimental data are analyzed. It is concluded that in a certain range of strain rates, the failure stress increases with the increase of strain rate, and when the strain rate increases to a certain extent, the failure stress begins to decrease. In the end, there is no obvious change. The failure stress is sensitive to the strain rate. In a certain range of strain rates, the dynamic elastic modulus increases with the increase of the strain rate, and when the strain rate increases to a certain extent, The dynamic modulus of elasticity decreases again, and the original dynamic modulus of elasticity tends to stabilize. There is no obvious change. Dynamic modulus of elasticity has some sensitive effect on strain rate. The comparison and analysis show that the failure strain of coal and rock has a great correlation with loading path, which provides a useful method for studying dynamic mechanical properties of coal and rock. By means of ABAQUS, the actual working face of rock-coal-rock is simulated, By comparing and analyzing the failure of coal and rock under two different impact conditions, it is concluded that the failure range of coal and rock is wider and the damage is more serious in the case of oblique direction or compression shear, which is the same as the dynamic compression shear test results of coal and rock.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD313

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本文编号:1602214

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