煤岩冲击变形破坏特性及其本构模型

郭德勇¹，吕鹏飞¹，赵杰超¹，朱同功²

1. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院2. 平顶山天安煤业股份有限公司

摘 要：采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验系统对不同冲击速度下煤岩试样应变率变化规律、动态力学特性及其变形破坏特征进行了测试,探讨了煤岩动态力学本构模型。实验结果表明,煤岩试样的加载应变率与冲击速度整体上呈正相关关系,且不同冲击速度下煤岩试样的力学响应特征均具有分段性,可根据响应特征的差异将煤（岩）试样在低-中-高冲击速度下的变形依次划分为压密变形、塑性变形、塑性软化（硬化）变形3种类型;煤岩试样的破坏特征均具有明显的应变率相关性,在低冲击速度下,试样均呈脆性破坏形式,随着冲击速度的增加,试样的延性破坏特征逐渐显现。在分析煤岩试样应力-应变本构关系及动态破坏特征的基础上建立了包含低-中-高应变率响应的粘弹性损伤本构模型,应用结果表明,与实测曲线相比模型拟合曲线拟合精度高,验证了所建模型的有效性与合理性。

关键词：冲击载荷;分离式霍普金森压杆实验;煤岩变形破坏;本构模型;