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基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究

徐军 肖晓春 潘一山 丁鑫

基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究

徐军, 肖晓春, 潘一山, 丁鑫
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  • 颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究. 首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放. 然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈. 研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:51004061,51104083)、国家自然科学基金面上项目(批准号:51374123)和国家重点基础研究发展计划(973 计划)(批准号:2010CB226803)资助的课题.
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    Sun Q C, Hou M Y, Jin F 2011 Granular materials physics and mechanics (Beijing: Science Press) preface (in Chinese) [孙其诚, 厚美瑛, 金峰2011颗粒物质物理与力学(北京: 科学出版社)前言]

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    Zhang J X, Tang C A 2008 Reinforced concrete failure mechanism-Numericaltest (Shenyang: Northeastern University press) pp23-24 (in Chinese) [张娟霞, 唐春安2008钢筋混凝土破坏机理–数值试验(沈阳: 东北大学出版社) 23–24]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-27
  • 修回日期:  2014-05-20
  • 刊出日期:  2014-11-05

基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究

  • 1. 辽宁工程技术大学力学与工程学院, 阜新 123000
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年基金(批准号:51004061,51104083)、国家自然科学基金面上项目(批准号:51374123)和国家重点基础研究发展计划(973 计划)(批准号:2010CB226803)资助的课题.

摘要: 颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究. 首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放. 然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈. 研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律.

English Abstract

参考文献 (34)

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