煤冲击破坏动力学特性及磁场变化特征实验研究
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摘要
本文采用实验研究、理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法，研究了煤冲击破坏过程中的动力学特性及磁场变化特征。利用分离式霍普金森压杆（SHPB）和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统，实验研究不同冲击速度下煤试样破坏时的动力学特性和磁场变化规律；研究了应变率、应力极值等动力学参数与磁场变化信号幅值、信号能量之间的关系；采用HHT法去噪，充分保留动态测试信号的瞬态非平稳特征，确定了磁场变化信号的主要频段；将损伤模型与粘弹性模型相结合，建立了煤冲击破坏损伤体-粘弹性本构模型；采用HJC本构模型处理煤试样，利用LS-DYNA数值模拟再现煤冲击破坏SHPB过程；提出一种煤抗冲击性能测定方法，并分析煤冲击破坏过程中的能量耗散规律，利用新表面学说和热力学定律，建立煤与瓦斯突出强度能量评价模型；现场测试爆破掘进动力现象表明磁场变化信号能量对煤岩动力灾害有较好的响应规律。
The dynamic and magnetic-field characteristics in the process of coal impactdamage were studied through the combined method of experimental research,theoretical analysis, numerical simulation and field test. Using split Hopkinsonpressure bar (SHPB) and transient ZDKT-1type magnetic vibration test system,Dynamic characteristics and magnetic field changes in the destruction process of thecoal sample under different impact speeds were discussed,, besides, the relationshipbetween kinetics parameters such as strain rate and stress extreme values and thesignal amplitude and energy of magnetic field changes was studied; This paper fullyretained transient non-stationary characteristics of dynamic testing signals to identifythe main magnetic signal frequency-band when denoising with HHT; Combining thedamage model and the viscoelastic model, the coal impact damage injury body-viscoelastic constitutive model was established. HJC constitutive model was used todeal with coal sample and using LS-DYNA numerical simulation reproduces SHPBprocess of the coal impact damage. In this paper A coal shock-resistance measurementmethod was proposed, the law of energy dissipation in the impact failure process ofcoal was analyzes, and the energy evaluation model of coal and gas outburst wasestablished by using new theory of surface and the law of thermodynamics; Field testof blasting excavating power phenomenon shows that the change of the magneticfield signal energy has good response to coal power disasters.
The dynamic and magnetic-field characteristics in the process of coal impactdamage were studied through the combined method of experimental research,theoretical analysis, numerical simulation and field test. Using split Hopkinsonpressure bar (SHPB) and transient ZDKT-1type magnetic vibration test system,Dynamic characteristics and magnetic field changes in the destruction process of thecoal sample under different impact speeds were discussed,, besides, the relationshipbetween kinetics parameters such as strain rate and stress extreme values and thesignal amplitude and energy of magnetic field changes was studied; This paper fullyretained transient non-stationary characteristics of dynamic testing signals to identifythe main magnetic signal frequency-band when denoising with HHT; Combining thedamage model and the viscoelastic model, the coal impact damage injury body-viscoelastic constitutive model was established. HJC constitutive model was used todeal with coal sample and using LS-DYNA numerical simulation reproduces SHPBprocess of the coal impact damage. In this paper A coal shock-resistance measurementmethod was proposed, the law of energy dissipation in the impact failure process ofcoal was analyzes, and the energy evaluation model of coal and gas outburst wasestablished by using new theory of surface and the law of thermodynamics; Field testof blasting excavating power phenomenon shows that the change of the magneticfield signal energy has good response to coal power disasters.
引文
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