单轴循环加载下煤的弹塑性响应与能量耗散深度研究

该篇论文《单轴循环荷载对煤弹塑性和能量积聚耗散的影响》发表于2012年2月的《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》第31卷第1期，由刘江伟、黄炳香和魏民涛三位作者合作完成。研究的目的是深入理解循环加载对煤岩体的弹塑性行为以及能量积聚与耗散过程。通过单轴压缩循环加载实验对二2煤进行细致分析，论文发现以下几个关键知识点： 1. 弹性特性：首次加载、卸载和再加载过程中，弹性模量呈现出正相关的关系。随着循环次数的增加，弹性应变表现出倒“U”形变化，即初始阶段增加，然后逐渐减小，接着再次增加。 2. 塑性响应：塑性应变则呈现典型的“U”形曲线，即初始阶段增加，达到峰值后逐渐减小。这种弹塑性响应的变化影响了由应变引起的弹性模量E、弹性能量指数Wet和能量耗散率Wed。 3. 能量行为：能量积聚和耗散特征明显，首个平均弹性模量变化率η约为30%，表示循环加载对弹性模量影响显著。耗散的能量sdj随循环数的增加先增加后减小，形成一个“U”形曲线。弹性能量指数Wet在加载过程中先增后减，当其达到最大值时，意味着冲击现象的发生可能性最高。 4. 微裂纹与塑性变形：研究发现，微裂纹的萌生和传播速度随应力振幅的增大而增加，同时微塑性变形速度也随之加快。这揭示了循环加载如何影响煤体内部结构的动态演化。 5. 加载阶段分析：在压密和线弹性阶段，弹性能量指数随加载程度增加先上升，然后趋于稳定或下降，这表明能量累积和耗散在不同加载阶段有不同的表现。 关键词包括：煤、循环荷载、弹塑性、能量积聚耗散、弹性性能、塑性性能、弹性能量指数、能量耗散率，这些都是研究者探讨和分析的核心概念。这篇论文不仅提供了实验证据，还为理解煤岩体在循环加载条件下的力学行为提供了有价值的数据和理论依据。