无烟煤与砂岩在冲击载荷下的动态力学特性对比

"付玉凯等人对煤岩在冲击载荷下的动态力学特性进行了对比分析，主要涉及无烟煤和砂岩。他们运用了直径为50mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统，在不同的冲击速率下对这两种材料进行冲击加载实验。研究基于应力波理论和分形理论，旨在揭示动态荷载下煤岩的破坏机理，特别是动态应力应变、破坏形态、破碎耗散能和块度分形等方面的差异。 实验结果显示，无烟煤和砂岩的动态力学性能显著不同。无烟煤在初始应力应变阶段就表现出强烈的非线性特征，且冲击速率越低，这种非线性表现越明显。相比之下，砂岩的动态应力应变曲线在初期近乎线性，显示其具有较好的线弹性特性。随着冲击速率的增加，两者都显示出塑性变形和极限强度的增强，然而砂岩的塑性变形程度明显小于无烟煤。 在破碎耗散能方面，无论是无烟煤还是砂岩，其能量都随着冲击速率的增大而呈弱幂函数关系增长，但无烟煤的增长速率更快。这表明无烟煤在动态荷载下更容易产生能量耗散，可能导致更严重的破坏。同时，对于块度分形的分析，无烟煤试样的分形维数相对集中，而砂岩的分形维数则随冲击速度增加而有降低的趋势，这可能意味着砂岩在受到高速冲击时破碎的不均匀性增强。 关键词：无烟煤、霍普金森压杆、动力灾害、耗散能、分形维数。" 这篇研究对于理解煤岩在爆炸、冲击等极端条件下的行为至关重要，有助于预防和控制动力灾害，比如煤矿的冲击地压问题。通过深入探究材料的动态力学特性，可以为矿井安全设计和防护措施提供科学依据，从而提高矿山作业的安全性和效率。