煤岩动态破坏特性研究：过应力损伤模型与冲击荷载效应

"冲击荷载作用下的煤岩动力学特性及本构模型-论文" 本文主要探讨了煤岩在冲击荷载作用下的动力学特性以及相应的本构模型构建。研究团队利用了分离式霍普金森压杆（SHPB）设备和应力加载系统，对煤岩样本进行了冲击试验和单轴压缩实验，旨在深入理解煤岩的动态破坏模式和损伤特性。 在实验过程中，研究人员观察到，当应变率处于较低水平时，煤岩的动态破碎方式与静态加载条件下的破坏过程有相似之处。然而，随着应变率的增加，煤岩的动态破坏强度显著增强。这一现象表明，高速冲击荷载可能导致煤岩结构的快速破坏，而这种破坏在静态条件下并不易发生。此外，动态模量在初期会增大，然后趋于稳定，这反映了煤岩在高应变率下的弹性响应和动态硬化行为。同时，塑性变形先增大后减小，揭示了煤岩在冲击荷载下经历的短暂塑性流动阶段。 基于实验数据，研究者应用了连续损伤理论和统计强度理论，在过应力模型的基础上，建立了一个适用于描述煤岩动力学特性的过应力损伤模型。这个模型考虑了煤岩在动态荷载下的非线性响应和损伤积累过程。通过将建立的本构模型与实验结果进行比较和拟合，验证了该模型的有效性和准确性。 本研究的成果对于理解矿井开采过程中的冲击灾害、预测煤岩动力学行为以及制定安全防护措施具有重要意义。特别是在煤炭工业中，准确预测和控制煤岩的动力学响应对于防止冲击地压等事故的发生至关重要。此外，该研究也为其他岩石力学和地质工程领域的动态分析提供了理论支持和方法参考。 关键词：分离式霍普金森压杆，冲击荷载，岩石力学，煤岩动态破坏，本构模型 中图分类号：T832.14 文献标志码：A 文章编号：1234567890 （作者单位：西安科技大学力学系，陕西西安；上海应用技术大学城市建设与安全工程学院，上海） 本文的研究工作不仅在理论层面丰富了煤岩动力学特性的认识，而且在实践层面上为矿井安全提供了重要的理论依据，有助于推动相关领域的发展。