冲击作用下煤岩动态破坏机理的FDEM模拟研究

摘要：

为研究煤岩的动态破坏规律,利用Φ50 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置,开展了煤岩冲击破坏试验.基于零厚度的内聚力单元建立了煤岩有限离散元方法(finite discrete element method,FDEM),标定了模型参数;最后在LS-DYNA软件平台上模拟了 SHPB冲击试验,讨论了 FDEM模型在模拟动态破坏时的适用性,并对煤岩的破坏过程进行分析.研究表明:①煤岩动态抗压强度与应变率满足经验关系,当应变率为98.05 s-1、119.22s-1和 135.85 s-1时其动态强度因子(dynamic strength factor,DIF)分别为 1.92、2.08 和2.23;② 冲击作用下煤岩的弹性变形阶段较短,塑性变形能力较强,动态弹性模量的应变率相关性不显著;③FDEM模型通过零厚度内聚力单元的失效能够模拟岩石类材料的脆性破坏,当网格尺寸合理时,由于惯性效应的存在,通过准静态试验标定的模型参数,也适用于冲击破坏的模拟;④冲击作用下煤岩的破碎程度与冲击速度正相关,其破坏形式表现为压缩波引起的局部剪切破坏和泊松效应导致的整体张拉破坏.

关键词：冲击破坏、应变率相关性、分离式霍普金森压杆(SHPB)、有限-离散元方法、内聚力模型

所属期刊栏目：41

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;博士后科学基金;中央高校基本科研业务费

在线出版日期：2022-10-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：136-143