突出煤的冲击响应与动态本构模型研究

"突出煤的冲击力学行为及本构关系的研究" 本文主要探讨了突出煤在遭受冲击载荷时的力学响应及其动态本构关系。研究人员使用了直径为75mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）设备，针对淮南矿区B6煤层的突出煤进行了不同冲击速度下的单轴冲击压缩实验。SHPB是一种广泛用于研究材料动态性能的实验装置，通过高速加载可以模拟实际工程中的冲击条件。 实验结果显示，突出煤在冲击载荷下的破坏变形过程可以分为四个阶段：初始非线性阶段、屈服阶段、应变强化阶段以及卸载破坏阶段。初始非线性阶段是加载初期，材料表现出非线性的应力-应变关系；屈服阶段则指材料达到其屈服强度，开始发生塑性变形；应变强化阶段，随着应变增加，材料的强度反而提高，显示了材料的硬化特性；最后的卸载破坏阶段，材料在卸载过程中失去稳定性，最终导致破坏。 在理解了这些基本的破坏模式后，研究者结合现有的岩石材料本构模型，建立了一个能够反映突出煤动态力学特性的本构方程。这个方程特别考虑了损伤效应和应变率效应，从而能够更准确地描述在冲击载荷下突出煤的应力-应变行为，尤其是在达到峰值应力之前的动态响应。 论文中提到的损伤效应是指材料在受载过程中产生的内部微结构变化，这些变化会导致材料性能的退化。而应变率效应则是指材料在不同应变速率下的强度差异，高应变速率通常会导致材料的动态强度增加。因此，所构建的动态本构方程能够综合这两个因素，提供一个全面的描述，对于预测和理解突出煤在冲击条件下的行为至关重要。 该研究对于矿井防灾减灾，尤其是预防煤炭突出事故具有重要意义。通过深入理解突出煤的冲击力学特性，可以优化矿井的设计和操作，提高矿山的安全水平。同时，该研究也提供了进一步研究其他脆性材料在动态载荷下行为的基础，对于相关领域的工程实践和技术发展有积极的推动作用。 关键词：突出煤；分离式霍普金森压杆；冲击载荷；力学特性；本构关系 分类号：TD712 文献标志码：A 文章编号：1003－496X(2016)07－0001－04