三维动静加载下煤的本构模型及卸荷破坏特征

作     者：解北京 栾铮 李晓旭 张景顺 于瑞星 丁浩 XIE Beijing;LUAN Zheng;LI Xiaoxu;ZHANG Jingshun;YU Ruixing;DING Hao

作者机构：中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2024年第56卷第4期

页      面：61-72页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC2904100) 中央高校基本科研业务费专项资金(2023ZKPYAQ04) 

主　　题：动静组合 卸荷破坏 本构模型 分离式霍普金森压杆 响应曲面法 交互作用 

摘      要：为研究非静水压条件下煤体动力学性能及动力扰动后卸荷破坏特征,在三维动静加载实验的基础上,研究了卸荷方式对动力扰动后卸荷煤样宏观破坏特性的影响。首先,采用Ф50 mm的分离式霍普金森压杆系统,开展三维动静加载下煤样的动力学实验,研究轴压、应变率对煤样动力学响应规律的影响;其次,基于响应曲面理论,借助中心复合试验法,构建考虑因素交互作用的回归模型,并分析单因素及因素交互作用的显著性;然后,结合因素交互作用、Weibull分布、Drucker-Prager准则,修正煤的强度型统计损伤本构模型,对比理论与实验结果,验证模型可靠性;最后,借助加卸荷电液伺服装置,探究轴压、冲击气压、卸荷方式对煤样破坏特征的影响及作用机制。结果表明,构建的强度型统计损伤模型,相关系数R~2≥0.88,可表征煤样动力学响应行为。冲击后同步卸荷的煤样多呈层裂破坏,拉伸界面随轴压增大而后移直至消失,无法形成层裂破坏;非同步卸荷下煤样破坏形式主要包括整体完整、层裂、压剪破坏,而当冲击气压0.4~0.6 MPa,轴压14.5 MPa时,表现为“层裂+压剪混合破坏。