摘要
本文采用理论分析、实验研究、数值模拟相结合的方法研究激振加速度和激振频率对煤岩体受振动力响应及破裂特性的影响规律。根据振动力学和结构动力性理论，分析了煤岩体试件自振频率及动力响应的影响因素。基于理论分析，搭建了煤体受迫振动实验采集系统，对煤体试件进行了振动台实验。利用整体经验模式分解法（EEMD）重构了煤体破裂有效微震信号和有效电磁辐射信号。运用快速傅里叶变换（FFT）、希尔伯特-黄变换（HHT）等信号处理方法，得到了煤岩体试件经多次激振作用后的自振频率及其变化规律，重点分析了煤体受迫振动的共振放大效应、煤体破裂微震及电磁辐射信号特征。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值分析，验证了激振频率对动力响应的影响规律与实验室实验分析结果一致。根据断裂动力学理论，建立了一种考虑应力波及激励频率的煤岩体破裂的强度判据，提出了煤体共振破裂诱发煤与瓦斯突出的机理及防治措施。
This paper adopts theoretical analysis, experiment research and numerical simulation methodto research the influence law of vibration that accelerated and frequency of coal is stressed bydynamic response and fracture characteristics. According to the theory of vibration mechanics andstructure dynamic performance, the coal and rock specimens are analyzed the influence factors ofnatural vibration frequency and dynamic response. Based on the theoretical analysis, build anacquisition system structures forced vibration simulating experiment, which vibrated experimentof coal specimen. Using the entirety empirical mode decomposition (EEMD) reconstructed therupture of coal microseism signals and the effective electromagnetic radiation signals. Using fastFourier transform (FFT), Hilbert-Huang transform (HHT) signal processing method got the coaland rock specimens after multiple vibration excitation of the inherent frequency and its changerule, analyzed coal forced vibration resonance amplification effect and rupture of coal microseismand electromagnetic radiation signal characteristics. Combining the finite element analysissoftware ANSYS/LS-DYNA numerical analysis results, excitation frequency on the dynamicresponse of law is consistent with the analysis of laboratory experiments. According to thefracture dynamics theory, established a considering stress affected the intensity of the excitationfrequency of coal and rock burst criterion that resonance induced is proposed and the mechanismof coal and gas outburst prevention and control suggests.
引文
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