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基于摩尔-库伦准则的岩石材料加(卸)载分区破坏特征
被引量：
24
1
作者
张国军
张勇
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期1049-1058,共10页
材料内一点的应力状态可以用摩尔圆来表示,而同一点的不同的应力状态可以用坐标系内应力圆的不断变化来表示,应力圆的变换主要可以分为"平移"、"翻转"、"半径扩大""半径缩小"4种方式,这4种方...
材料内一点的应力状态可以用摩尔圆来表示,而同一点的不同的应力状态可以用坐标系内应力圆的不断变化来表示,应力圆的变换主要可以分为"平移"、"翻转"、"半径扩大""半径缩小"4种方式,这4种方式几乎包含了岩石材料的所有加(卸)载过程;加(卸)载速率可以用来表征不同应力状态间的转化的快慢程度,加(卸)载速率并不是单纯的单位时间的变化快慢,可以是单位空间尺度的变化,如单位长度、单位深度等;基于摩尔-库伦准则对岩石材料"双向受压"、"双向受拉"和"一拉一压"3种状态下的加卸载过程进行了分析,并获得了与之对应的临界破坏方程,在此基础上,通过引入时间加权平均加(卸)载速率,进一步分析了岩石材料破坏与时间加权平均加(卸)载速率之间的关系,并以时间加权平均加(卸)载速率为基础对岩石材料破坏与否进行了分区;采用FLAC3D对7种不同加载路径下常规三轴数值模拟实验,模拟所获得材料发生破坏时最大主应力峰值与理论计算结果吻合度高达98%;同时又进行7种轴向与径向加载速率之比、4种加载速率条件下常规三轴数值模拟试验。结果表明,只有当轴向和径向加载速率之比处于一定范围时,材料才会发生破坏,加载速率与材料破坏时最大主应力峰值正相关,与最大主应力和最小主应力之比负相关。
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关键词
摩尔圆
摩尔-库伦准则
加
(
卸
)
载
速率
加
(
卸
)
载
速率
之比
临界破坏
分区破坏
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职称材料
循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
被引量：
11
2
作者
王凯
左晓欢
+3 位作者
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期767-784,共18页
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载...
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。
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关键词
煤岩复合结构
循环
载
荷作用
加
(
卸
)
载
速率
宏-细观特征
能量-损伤本构模型
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职称材料
题名
基于摩尔-库伦准则的岩石材料加(卸)载分区破坏特征
被引量：
24
1
作者
张国军
张勇
机构
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
中国矿业大学(北京)煤炭安全开采与地质保障国家级实验教学示范中心
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期1049-1058,共10页
基金
国家重点研发计划资助项目(2018YFC0604501)
中央高校基本科研业务费资助项目(2011YZ05)
文摘
材料内一点的应力状态可以用摩尔圆来表示,而同一点的不同的应力状态可以用坐标系内应力圆的不断变化来表示,应力圆的变换主要可以分为"平移"、"翻转"、"半径扩大""半径缩小"4种方式,这4种方式几乎包含了岩石材料的所有加(卸)载过程;加(卸)载速率可以用来表征不同应力状态间的转化的快慢程度,加(卸)载速率并不是单纯的单位时间的变化快慢,可以是单位空间尺度的变化,如单位长度、单位深度等;基于摩尔-库伦准则对岩石材料"双向受压"、"双向受拉"和"一拉一压"3种状态下的加卸载过程进行了分析,并获得了与之对应的临界破坏方程,在此基础上,通过引入时间加权平均加(卸)载速率,进一步分析了岩石材料破坏与时间加权平均加(卸)载速率之间的关系,并以时间加权平均加(卸)载速率为基础对岩石材料破坏与否进行了分区;采用FLAC3D对7种不同加载路径下常规三轴数值模拟实验,模拟所获得材料发生破坏时最大主应力峰值与理论计算结果吻合度高达98%;同时又进行7种轴向与径向加载速率之比、4种加载速率条件下常规三轴数值模拟试验。结果表明,只有当轴向和径向加载速率之比处于一定范围时,材料才会发生破坏,加载速率与材料破坏时最大主应力峰值正相关,与最大主应力和最小主应力之比负相关。
关键词
摩尔圆
摩尔-库伦准则
加
(
卸
)
载
速率
加
(
卸
)
载
速率
之比
临界破坏
分区破坏
Keywords
Mohr circles
Mohr-Coulomb criterion
loading and unloading rate
loading and unloading rates ratio
critical failure
partition failure
分类号
TD313 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
被引量：
11
2
作者
王凯
左晓欢
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
机构
中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
中国矿业大学(北京)研究生院
中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期767-784,共18页
基金
国家自然科学基金资助项目(52130409,52374249)
国家自然科学基金创新群体资助项目(52121003)。
文摘
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。
关键词
煤岩复合结构
循环
载
荷作用
加
(
卸
)
载
速率
宏-细观特征
能量-损伤本构模型
Keywords
coal-rock composite structure
cyclic loading action
loading rate
macro-mesoscopic characteristics
en-ergy-damage constitutive model
分类号
TD713 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于摩尔-库伦准则的岩石材料加(卸)载分区破坏特征
张国军
张勇
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
24
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职称材料
2
循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
王凯
左晓欢
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
11
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职称材料
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