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煤岩组合体巴西劈裂动态力学特征数值分析

         
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摘要

为探究冲击荷载条件下煤岩组合工程体的动力学响应特征,通过室内试验测得单一煤、岩的基本力学参数,为煤、岩体HJC模型材料参数的选取提供依据。在材料模型有效性验证的基础上,采用LS-DYNA显式动力学软件研究了不同冲击荷载、冲击方向及加载角度条件下煤岩组合体动态劈裂过程中的应力波传播规律、变形破坏过程及破坏特征。结果表明:(1)在不同冲击方向作用下,R-C与C-R组合体的应力波波形基本相同,但应力幅值略有差异,对比发现入射波幅值基本相等,但R-C组合体的反射波幅值偏大,透射波应力幅值偏小,随着冲击荷载的增大,差异性逐渐减小;(2)在不同冲击荷载作用下,煤岩组合体在劈裂过程中以煤体部分破坏为主,且组合体中煤体部分总是在交界面远处先产生宏观裂隙,而岩体部分则多在交界面近处先起裂破坏;(3)当冲击荷载较小时,C-R与R-C组合体的破坏形态基本相同,以拉伸、剪切破坏为主,随着冲击荷载的增大,组合体的破坏程度加剧,破坏形态的差异性也更明显;(4)提出了一种以单元损伤失效数量为评价指标的方法来定量分析组合体的破碎程度,从数据的变化规律发现,组合体在加载角度为45°时破坏最剧烈。

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