揭示煤岩动态破坏：构建煤体黏弹性本构模型

本文主要探讨了煤的动态力学本构模型在揭示煤岩动态破坏机制中的重要性。通过使用φ50毫米的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统，研究人员对不同应变速率下的煤样进行了冲击加载实验。实验结果显示，煤体在动态条件下的本构曲线表现出明显的非线性特性，即初始弹性模量、屈服强度和极限强度随应变率的增加而增强。同时，塑性变形行为呈现出独特的趋势，即在应变率增大的初期阶段增加，随后逐渐减小。 作者运用弹塑性理论，结合前人的研究成果，构建了一种损伤体-黏弹性本构模型。该模型能够有效模拟煤体在动态条件下的力学响应，其拟合曲线与实际测量的动态本构曲线有良好的一致性。研究表明，煤体的动态力学性质对于不同的应变率表现出不同的敏感性，尤其在高应变率，如300 s-1时，煤体的塑性流动更为显著，导致应力应变曲线出现正斜率的二类卸载现象。 这一研究对于深入理解煤岩在冲击载荷下的破坏行为、预测和控制煤矿开采过程中的动态稳定性具有重要意义。它为煤炭工业的灾害预防、采矿工程设计以及安全性评估提供了重要的理论依据。此外，文中提及的霍普金森压杆实验技术是一种常用的岩石力学测试手段，它有助于科学家们进行精确的材料性能测试和数值模拟，从而优化煤炭开采过程中的安全措施和技术策略。 关键词：霍普金森压杆、动态力学性能、本构模型、煤岩体。本文的研究成果不仅限于学术界，也对煤炭行业的实践应用有着直接的指导价值，促进了煤炭开采领域内的科技进步和安全标准的提升。