受载煤体超声波动力学特征研究

发布时间：2017-04-18 19:20

  本文关键词：受载煤体超声波动力学特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声波测试技术是近40年来发展起来的一项新技术,是了解煤岩体物理特征与结构特征的一种重要的研究手段。本文采用理论分析和实验室实验相结合的研究手段对煤样的超声波动力学特性进行了较为系统地研究。首先,分别在常温常压条件下和受载(单轴压缩和劈裂拉伸)条件下,测试原煤煤样的超声波首波幅值和波速。接着,理论分析超声波在煤体中传播的衰减规律,将实验结果与理论推导进行对比验证。最后,结合求出的频谱图,分析了常温常压下和受载两种条件下超声波主频值的变化规律。通过对原煤煤样进行超声波动力学特性的实验室测试和理论分析,取得了以下主要结论:(1)在常温常压下,分析了同一种不同长度煤样的超声波衰减规律,并从理论和实验的角度提出了超声波扩散衰减公式;不同变质程度煤样超声波衰减的差别主要体现在粘滞吸收衰减方面;不同发射频率下煤样超声波衰减研究表明,在50KHz、100KHz及500KHz三种发射频率下超声波的衰减以吸收衰减为主,在800KHz和1000KHz两种发射频率下超声波的衰减以散射衰减为主。(2)在单轴压缩及劈裂拉伸的整个阶段,煤样超声波衰减系数随着载荷的增加呈先减少后增加的变化规律,且相比于整个阶段超声波波速的变化,衰减系数的变化更为明显;分阶段建立了超声波衰减系数与煤样载荷之间的关系方程式,理论分析了受载条件下超声波在煤体中的衰减规律。(3)在常温常压下,煤样主频值随着首波幅值减少、衰减系数的增加而下降;随着换能器发射频率的增加,煤样超声波主频值相对于换能器发射频率值的变化程度而增加。在受载条件下,在衰减系数变化速率发生变化的时间点,超声波主频值都发生了明显的变化,衰减系数最低处,其主频值为最大值,煤样破裂后,衰减系数急剧增加,其主频值也降低到最低值;煤样超声波频域最大振幅值都是呈现先增加而后减少的变化规律,与所对应的加载过程中衰减系数的变化规律相一致,都是在衰减系数最小时,对应的频域最大振幅值最大;煤样破裂后,其频谱曲线产生畸变出现两个峰值点,即双峰状。综上所述,本文通过对受载煤体超声波动力学特性进行研究,为利用地球物理方法非接触式预测煤岩动力灾害的发生提供一定的理论基础和技术支撑。
【关键词】：煤样 波动方程 超声波首波幅值 衰减系数 主频值
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD32
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-17
• 1.2.1 多孔介质弹性波理论研究进展12-13
• 1.2.2 煤岩结构的超声波传播特性研究进展13-16
• 1.2.3 受载条件下岩石超声波动力学特征研究现状16-17
• 1.2.4 受载条件下煤体超声波特性研究现状17
• 1.3 存在的问题17-18
• 1.4 本文主要研究工作18-20
• 1.4.1 研究内容18
• 1.4.2 研究方法18-19
• 1.4.3 技术路线19-20
• 1.4.4 创新点20
• 1.5 本章小结20-21
• 2 超声波的传播与衰减理论21-35
• 2.1 超声波的产生与传播21-25
• 2.1.1 超声波的产生21-22
• 2.1.2 超声波的传播规律22-25
• 2.2 超声波在煤样中的波动方程25-28
• 2.2.1 波动方程25-26
• 2.2.2 波动方程的有效解26-28
• 2.3 超声波在煤样中的衰减28-34
• 2.3.1 波束扩散衰减28-30
• 2.3.2 晶粒散射衰减30-31
• 2.3.3 介质吸收衰减31-33
• 2.3.4 超声波衰减系数的测试理论33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 煤体超声波参数测试实验35-47
• 3.1 超声波测试系统35-39
• 3.1.1 常温常压下超声波测试系统35-37
• 3.1.2 单轴压缩下超声波测试系统37
• 3.1.3 劈裂拉伸下超声波测试系统37-39
• 3.2 煤样的制备与选取39-40
• 3.2.1 煤样制备39-40
• 3.2.2 煤样加工精度40
• 3.3 实验原理40-41
• 3.3.1 煤样的超声波波速40
• 3.3.2 煤样的超声波衰减系数40-41
• 3.4 超声波测试实验内容及操作步骤41-45
• 3.4.1 常温常压下超声波测试实验内容及操作步骤41-43
• 3.4.2 单轴压缩下超声波测试实验内容及操作步骤43-44
• 3.4.3 劈裂拉伸下超声波测试实验内容及操作步骤44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 常温常压下超声波的衰减规律研究47-59
• 4.1 不同长度下煤样超声波的衰减规律研究47-50
• 4.1.1 不同长度下煤样超声波衰减系数测试实验结果47-49
• 4.1.2 不同长度下煤样超声波衰减规律的理论分析49-50
• 4.2 不同变质程度煤样超声波的衰减规律研究50-54
• 4.2.1 不同变质程度煤样超声波衰减系数测试实验结果50-53
• 4.2.2 不同变质程度煤样超声波衰减规律的理论分析53-54
• 4.3 不同发射频率下煤样超声波的衰减规律研究54-57
• 4.3.1 不同发射频率下煤样超声波衰减系数测试实验结果54-55
• 4.3.2 不同发射频率下煤样超声波衰减规律的理论分析55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 受载条件下超声波的衰减规律研究59-81
• 5.1 单轴压缩下煤样超声波衰减规律59-75
• 5.1.1 单轴压缩下煤样超声波衰减测试实验结果59-62
• 5.1.2 单轴压缩下煤样超声波衰减规律的理论分析62-75
• 5.1.3 单轴压缩下煤样超声波衰减规律理论与实验验证75
• 5.2 劈裂拉伸下煤样超声波衰减规律75-80
• 5.2.1 劈裂拉伸下煤样超声衰减测试实验结果75-77
• 5.2.2 劈裂拉伸下煤样超声衰减规律的理论分析77-80
• 5.3 本章小结80-81
• 6 煤样超声波主频值变化规律的研究81-93
• 6.1 傅里叶变换81-82
• 6.2 煤样超声波的主频值处理结果82-87
• 6.3 煤样超声波的主频值处理结果理论分析87-91
• 6.4 本章小结91-93
• 7 研究结论与建议93-95
• 7.1 主要研究结论93-94
• 7.2 建议94-95
• 参考文献95-101
• 作者简历101-102
• 学位论文数据集102

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;常温常压染丝机[J];针织工业;1976年01期

2 ;常温常压喷染机的研制与应用[J];针织工业;1982年03期

3 ;烯烃的常温常压合成新工艺[J];化学世界;1988年05期

4 王金明;全尺寸常温常压模拟钻井台架已投产[J];石油钻采工艺;1982年06期

5 李栓;徐波;马瑞刚;郝彦忠;;废橡胶常温常压连续再生新工艺[J];橡塑资源利用;2012年03期

6 金国山,周忠清;常温常压合成苯酚的进展[J];金山油化纤;1997年04期

7 代新祥;文梓芸;;常温常压土聚水泥凝结与硬化的试验研究[J];广东建材;2005年12期

8 ;新材料常温常压下可捕获并转化二氧化碳[J];四川冶金;2013年03期

9 ;科技情报[J];天津化工;1971年02期

10 ;常温常压低成本聚合硫酸铁、三氯化铁生产技术[J];化学世界;1995年05期

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 陈丹;常温常压下存在三维金属碳获理论证实[N];科技日报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李满贵;受载煤体超声波动力学特征研究[D];河南理工大学;2015年

2 查丽丽;常温常压阳离子可染CDPTT/PTT纤维的制备及染色动力学研究[D];东华大学;2008年

3 岳淼;常温常压射频等离子对PBO纤维表面处理[D];北京化工大学;2008年

4 岳克明;常温常压下煤对CO吸附及解吸特性研究[D];中国矿业大学;2014年

5 王宁;常温常压无催化剂CH_4与N_2等离子体合成新物质研究[D];大连海事大学;2004年

  本文关键词：受载煤体超声波动力学特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：315587