煤岩动态RHT本构模型数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件和岩石RHT损伤本构模型对四川宜宾芙蓉白胶煤岩展开不同应变率下煤岩SHPB动态压缩数值模拟试验.首先,依据相关岩石RHT本构模型参数确定方法与Riedel混凝土 RHT参数值,通过不同动态应变率下的3水平27组正交试验与13个不确实性参数敏感性分析确定出煤岩RHT动态压缩本构模型最优参数.其次,依据数值模拟试验与室内试验对比分析,发现两种试验所得应力应变曲线能够较好吻合,数值模拟试验结果满足SHPB压缩试验中的一维应力与应力均匀性两个假定,数值模拟试验具有一定的可靠性.最后,利用RHT损伤本构模型探究煤岩动态力学性质及渐近变形破坏过程中的能量演化规律.研...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. z1; pp. 261 - 273
Main Authors 邱薛, 刘晓辉, 胡安奎, 李泓颖, 王悠
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室,四川成都 610039 01.08.2024
西华大学流体机械及工程四川省重点实验室,四川成都 610039
西华大学能源与动力工程学院,四川成都 610039
Subjects
RHT本构模型
能量演化
coal
煤岩
力学特性
SHPB numerical simulation
RHT constitutive model
energy evolution
mechanical properties
SHPB数值模拟
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Summary:利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件和岩石RHT损伤本构模型对四川宜宾芙蓉白胶煤岩展开不同应变率下煤岩SHPB动态压缩数值模拟试验.首先,依据相关岩石RHT本构模型参数确定方法与Riedel混凝土 RHT参数值,通过不同动态应变率下的3水平27组正交试验与13个不确实性参数敏感性分析确定出煤岩RHT动态压缩本构模型最优参数.其次,依据数值模拟试验与室内试验对比分析,发现两种试验所得应力应变曲线能够较好吻合,数值模拟试验结果满足SHPB压缩试验中的一维应力与应力均匀性两个假定,数值模拟试验具有一定的可靠性.最后,利用RHT损伤本构模型探究煤岩动态力学性质及渐近变形破坏过程中的能量演化规律.研究结果表明:RHT损伤本构模型能够较好地模拟煤岩动态变形破坏过程,相应力学特性、能量演化过程与室内试验具有较好一致性;煤岩RHT模型参数随应变率增加呈增大趋势,但敏感性具有差异性,应变率从29.12 s-1增大至95.69 s-1,RHT参数gc*、N、ft*、n、pco对煤岩最终模拟效果优劣情况值抗压强度最为敏感,而参数pco、ζ、fs*、pco、Q0则最不敏感;煤岩抵抗变形能力随应变率增加明显增强,破碎程度愈加剧烈,峰动态强度因子值均呈指数函数增长;依据煤岩动态能量演化过程明显阶段性进行动态特征应力划分,发现特征能量均呈先增大后减小、再趋于稳定的趋势,动态弹性能储存能力和极限储能能力均随应变率增加而增强.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0540