复合煤岩变形破裂温度-应力-电磁多场耦合机制
李鑫1
李昊1
杨桢2
苏小平1
马子莹1
1.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛1251052.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000
摘要：煤岩动力灾害中各个物理场演化非常复杂,结合损伤力学、电磁场理论等交叉学科理论,推导了复合煤岩变形破裂温度场、应力场、电磁场多物理场耦合数学模型,建立了多场仿真模型,对煤岩受载变形破坏过程中这3个物理场的变化规律进行数值模拟,并进行实验验证研究.仿真结果表明:复合煤岩内部应力突变,微观角度而言,旧分子链断裂形成新的分子链,释放热量,同时,带电粒子在区域电场的作用下变速运动产生电磁辐射.宏观而言,煤体的抗压强度弱于岩体,煤岩体内出现裂隙,煤体应力、温度和电磁场能量明显高于岩体,在裂隙尖端应力和温度最大,磁场能量跟随仿真加载时长增加不断增强,磁感应强度沿逆时针旋转,由内向外不断衰减.在相同条件下的实验结果表明:复合煤岩内部红外辐射温度随应力的增长呈现阶梯型上升趋势,在应力峰值附近温度达到最高.电磁辐射在加载初期缓慢增长,在应力峰值附近,电磁辐射突增至峰值,继续加载至煤岩破裂,电磁辐射急剧衰减直至消失.实验与仿真结果一致,利用力电热耦合模型可以研究复杂条件下煤岩受载的特性,为深部煤岩开采动力灾害预测预报提供理论基础和新方法.
关键词：复合煤岩温度场电磁场仿真模型耦合机制
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51604141)国家自然科学基金(51204087)国家自然科学基金(20170540427)
论文发表日期：2020-05-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1764-1772 )
英文信息