煤样动态拉伸劈裂能量耗散：冲击速度与饱和含水影响

"冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验" 这篇科研论文深入探讨了在冲击载荷下煤样的动态拉伸劈裂过程中能量耗散的规律。研究人员采用分离式霍普金森杆（Split Hopkinson Tension Bar，SHTB）冲击加载系统，对煤样进行实验，模拟实际工况下的动态加载，特别是巴西圆盘劈裂试验。通过这种方式，他们能够观察和分析冲击速度、层理倾角以及饱和含水量这三个因素如何影响煤样的总吸收能密度、总耗散能密度和损伤变量。 实验结果显示，当层理倾角保持不变时，煤样的损伤变量与冲击速度之间存在近似线性的关系。也就是说，随着冲击速度的增加，煤样的损伤程度也相应增加。而对于饱水煤样，这种趋势更为显著，其损伤变量随冲击速度的增大呈现指数增长态势，表明水分的存在加剧了煤样的破坏。 此外，论文还关注了煤样破碎后的碎屑分布特征。研究发现，与自然煤样相比，饱水煤样产生的0~0.2mm细碎屑比例减少了14.1%至31.3%，0.2~5mm中等尺寸碎屑的比例减少了33.7%至53.0%。这揭示了饱水状态对煤样破裂模式和碎片大小分布的显著影响。然而，当层理倾角为45°时，饱水煤样产生的碎屑质量百分比反而超过了自然煤样，这一现象暗示了在特定条件下，水分与煤层结构的相互作用可能产生复杂的影响。 该研究对理解冲击载荷下煤体破坏机制，预测矿井动力灾害，以及制定更有效的安全预防措施具有重要的理论和实践意义。关键词涉及霍普金森压杆技术在煤岩力学研究中的应用，能量耗散现象，煤层的层理结构，饱水状态以及破碎产物的特性。此研究进一步丰富了煤炭力学性能和破坏机制的知识体系，对于提高煤矿安全水平提供了科学依据。