冲击载荷下煤体的动态力学特性及强度型损伤模型

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"冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析" 本文主要探讨了在冲击破坏环境下煤体的动态力学行为,并基于实验数据建立了相应的统计损伤本构模型。研究工作采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对苇町矿的煤样进行了一系列动态冲击实验,以此来模拟和分析煤在高应变率条件下的力学特性。实验结果显示,煤是一种典型的率相关材料,其弹性模量和抗压强度随着应变率的增加而增大,这表明煤在冲击作用下的行为与其静态特性显著不同。 为了更好地理解和预测煤体在冲击条件下的破坏模式,作者结合岩石力学的强度理论和统计损伤理论,构建了一个强度型统计损伤本构模型。这个模型不仅考虑了材料的内在强度,还引入了损伤演化概念,以描述材料的动态响应。模型参数的确定方法通过实验数据拟合得到,模型的正确性通过对比实验结果得到了验证。 文章进一步对比分析了强度型统计损伤本构模型和元件型统计损伤本构模型的性能。元件型模型虽然也能描述材料的损伤过程,但通常结构较为复杂,参数多,且物理意义不那么直观。而强度型模型则以其简洁的结构、较少的参数数量以及明确的物理意义,显示出了更高的适用性和准确性。通过相关性系数的比较,强度型模型与实验数据的吻合程度更高,能更好地反映煤体在冲击破坏过程中的动态力学性质。 该研究建立的强度型统计损伤本构模型对于理解冲击载荷下煤体的行为具有重要意义,对于矿井安全、防灾减灾以及煤层气开采等领域的工程实践提供了理论支持。此外,这种模型方法可能也适用于其他类似率相关材料的研究,具有一定的普适性。