煤-岩-煤组合体冲击荷载作用下力学特性研究下载

weixin_39821228 2020-10-01 10:30:57
为了研究煤-岩-煤组合体在冲击荷载作用下的力学特性和破坏模式,利用分离式霍普金森压杆和高速摄像仪在不同的冲击荷载下对组合体试件进行动态冲击压缩试验。试验结果表明:煤-岩-煤组合体的应变率、应变、应力、动态弹性模量和破碎程度都与冲击荷载有较强的相关性,都随冲击荷载的增强而变大;组合体在动态冲击作用下应力-应变曲线变化规律大致可划分为弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;高速摄像结果表明,组合体在冲击荷载作用下,裂纹先在两端产生,并沿轴向发展产生贯穿裂纹,且两端煤体破裂明显并有较大破碎变形,组合体中间岩体部分具有较高的强度,其裂纹的产生及扩展要比两端煤体缓慢;组合体随冲击荷载的加大,破碎程度显著增强。
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研究不同比例及组合方式的组合体力学特性和破坏机制,对19种不同比例和组合方式的二元、三元组合体开展轴向压缩试验,从抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数等参数入手,分析组合体力学特性;对构建的组合体相互作用模型进行理论分析,探究组合体的失稳破坏机理;从组合体的不同破坏形态入手,研究组合体破坏过程中的能量传递机制。研究发现:组合体的抗压强度介于各组分抗压强度之间,且偏向于软弱组分的抗压强度,随着细砂比例的增加而增大;组合体的弹性模量随着细砂占比的增大而增大,且石的弹性模量越大,组合体的弹性模量也越大;有组分的组合体的峰前积聚能量较少,细砂与粗砂构成的组合体的峰前积聚能量较多,组合体的峰前能量随着细砂占比的增加而增多;组合体冲击能量指数与细砂比例为线性关系,随着细砂占比的增加而增大;细砂组分对于组合体的抗压强度、峰前能量、冲击能量指数的影响较大,对组合体力学特性冲击效应起决定作用;推导了组合体的弹性模量计算公式,从理论上揭示了组合体的弹性模量随石占比的增加而增加的规律;构建了组合体力学模型,分析了组合体的失稳破坏机制。研究
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