煤岩体在动载下的动态损伤数值模拟下载

weixin_39822095 2020-10-02 10:01:05
基于LS-DYNA有限元分析软件的HJC本构模型,对煤柱单轴动载实验进行数值模拟,再现煤柱动态损伤过程。结果表明:应变率相同时,煤柱受动载荷越大,破坏越严重;煤柱开始破裂时所受应力2 MPa,破裂过程中所受应力0.5 MPa;应变率相同时,煤柱的临界破坏能量相同;煤柱的能量吸收及应力变化不与动载荷成正比。
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煤岩体在动载下的动态损伤数值模拟
基于LS-DYNA有限元分析软件的HJC本构模型,对煤柱单轴动载实验进行数值模拟,再现煤柱动态损伤过程。结果表明:应变率相同时,煤柱受动载荷越大,破坏越严重;煤柱开始破裂时所受应力2 MPa,破裂过程中所受应力0.5 MPa;应变率相同时,煤柱的临界破坏能量相同;煤柱的能量吸收及应力变化不与动载荷成正比。
动载应变率对煤岩体损伤的模拟研究
基于HJC本构模型对煤岩体试样进行LS-DYNA有限元数值模拟,分析动载载荷变化率对煤岩体损伤的影响规律。结果表明:相同最大载荷压力下载荷作用时间比载荷变化率更能影响煤岩体的损伤。煤岩体发生破坏的最大能量随载荷变化率的增加而降低,发生破坏的时间随载荷变化率的增加而减少,吸收的能量越大破坏越严重;煤岩体发生破坏时的压力随载荷变化率增加而增大,应变与煤岩体的破坏程度一致。
卸荷煤岩体冲击破坏特性数值模拟研究
为了探讨卸荷煤岩体在不同类型载荷作用下的围岩稳定性规律,对卸荷煤岩体在静载、动载和动静载下的冲击特性进行了数值模拟分析。研究结果表明:冲击动载对卸荷煤岩体冲击破坏的影响主要在于冲击波的循环扰动作用,冲击波的循环扰动作用不仅使巷帮煤层发生层裂破坏,而且造成顶部大范围的劈裂破坏;载荷作用的速率对卸荷煤岩体的冲击特性影响作用明显,主要体现在卸荷煤岩体的破坏载荷峰值、破坏区域和破坏类型等方面的显著不同;动静载耦合作用对卸荷煤岩体冲击特性的影响远高于单一的静载或动载。
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基于自主研发的RLW-2000M微机控制煤岩流变仪,对煤层顶底板岩石试件进行了卸围压蠕变及周期加载蠕变实验,得出了岩石试件在采动应力影响作用下的黏弹性变形特征。采用Burgers体模型对采动影响下的岩石蠕变损伤破坏机理进行了理论分析,建立采动影响下的覆岩蠕变损伤模型,研究了煤层顶底板岩体在采动影响下的破坏规律,将利用FLAC3D数值模拟软件和钻孔成像技术对理论模型进行验证。研究结果表明,建立的煤岩蠕变损伤模型可较好地反应岩体蠕变损伤破坏特征。研究成果揭示了中国平煤集团十矿戊9-10煤层顶底板岩体的蠕变损伤破坏特性。
采动煤岩体劣化过程中声发射损伤效应数值模拟
为了研究采动下煤岩体劣化过程的声发射特征并分析其演化规律,运用真实破裂过程分析RFPA2D系统,进行了载荷下煤岩试样的声发射数值模拟试验,分析了加载过程中煤岩体的初始裂纹出现及其扩展过程。模拟计算结果表明:随着加载的进行,煤岩体中的声发射事件逐渐增多,破裂带逐渐显现,直至煤岩体主破坏产生时形成了非常明显的破裂带,此时煤岩体中声发射频度突增,而对应的载荷出现突降;主破坏发生后,由于残余应力的作用,声发射处于较低水平,声发射总频次曲线也基本上没有增长,几乎与载荷曲线保持在水平状态。上述结果对利用煤岩体声发射特征进行煤岩的破坏过程实时动态监测提供了可能性,从而为煤与瓦斯突出动力灾害预测预报问题的深入研究奠定了理论基础。
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