含水煤样动态拉伸试验：能量耗散与破坏特征

"该研究通过动态拉伸试验和数字图像相关法(DIC)分析，探讨了含水煤样在冲击载荷下的能量耗散和破坏特征。" 这篇论文详细研究了不同含水状态煤样的动态拉伸性能，特别是在冲击载荷下的能量演化和破坏模式。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统，研究人员对含水煤样进行了动态劈裂测试，同时结合超高速数字图像相关(DIC)技术，实时观测煤样的动态拉伸破坏过程。试验结果显示，应力波在煤样内部的传播对微损伤结构和孔隙空隙的演化起到关键作用，这个过程伴随着能量的吸收和耗散。 随着冲击载荷的增加，煤样的耗散能密度线性增大，但在较低的入射能量下，不同含水率的煤样之间的耗散能密度差异并不显著。此外，煤样的分形维数与加载气压正相关，但增长速率逐渐减小。在相同加载条件下，饱和煤样的分形维数最高，干燥煤样的最低，这反映了水分对煤样结构复杂性的影响。 煤样的破坏主要表现为拉伸劈裂，初始裂纹通常在圆盘中部形成，并随着加载压力的增加，产生更多的次生裂纹。加载气压较低时，裂纹扩展速度较慢，所需时间较长。通过DIC技术，研究还揭示了在冲击载荷下，饱和煤样中部存在多个主应变集中区域，这些区域会逐渐扩大并沿径向发展，导致煤样的贯穿破坏。 这项工作对于理解含水煤体在动态加载条件下的破坏机理，以及预测和控制煤矿开采过程中的动力灾害具有重要意义。研究成果可以为煤矿安全开采提供理论依据和技术支持，同时也为未来的实验设计和数值模拟提供了宝贵的数据和参考。