循环加载下冲击倾向性煤能量耗散与损伤演化研究

张广辉^1,2,3，欧阳振华^2,3，邓志刚^2,3，王寅^2,3，刘波^2,3

1. 煤炭科学研究总院开采设计研究分院2. 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学技术研究总院)

摘 要：为研究强冲击倾向性煤在多级循环加载条件下的能量耗散特征及损伤演化过程,在实验室开展了陕西某矿煤样的多级循环加载试验,试验研究结果表明:在多级应力循环下煤样的耗散能先迅速降低,后缓慢增加,当循环上限应力达到63%破坏载荷时,耗散能开始急剧增加;而能量耗散率先迅速降低,后逐渐稳定;煤样加卸载阶段弹性模量均有增大趋势,加载阶段弹性模量先迅速增大,后缓慢增加,而卸载阶段弹性模量变化较为平稳。采用累积耗散能定义循环加载中试件的损伤变量,并建立煤样损伤演化方程,通过试验和数值计算测定各个参数。理论和试验研究表明,基于能量耗散分析建立的冲击倾向性煤损伤演化方程能够较好反映煤样的损伤演化过程。

关键词：强冲击倾向煤;多级循环加载;能量耗散;损伤变量;损伤演化;