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简论分析煤体受迫振动响应及破坏特点实验论文

摘要:本论文采取论述分析、实验探讨、数值模拟相结合的办法探讨激振加快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论述,分析了煤岩体试件自振频率及动力响应的影响因素。基于论述分析,搭建了煤体受迫振动实验采集体系,对煤体试件进行了振动台实验。使用整体经验方式分解法(EEMD)重构了煤体破裂有效微震信号和有效电磁辐射信号。应用快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特-黄变换(HHT)等信号处理办法,得到了煤岩体试件经多次激振意义后的自振频率极为变化规律,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点。使用有限元分析软件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。根据断裂动力学论述,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。 关键词:煤岩破裂论文 动力响应论文 微震论文 希尔伯特-黄变换(HHT)论文 频谱分析论文
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    摘要5-6

    Abstract6-7

    详细摘要7-9

    Detailed Abstract9-15

    1 绪论15-29

    1.1 论文的探讨背景和作用15-16

    1.2 国内外探讨近况综述16-25

    1.2.1 煤与瓦斯突出机理的探讨近况16-19

    1.2.2 振动对煤岩体影响的探讨近况19-21

    1.2.3 煤体破裂微震(声发射)探讨近况21-23

    1.2.4 煤体破裂电磁辐射探讨近况23-25

    1.3 有着的问题及需要进一步探讨的不足25-26

    1.3.1 有着的问题25

    1.3.2 需要进一步探讨的不足25-26

    1.4 论文的主要探讨目标、内容、办法、技术路线及创新点26-29

    1.4.1 探讨目标:26

    1.4.2 主要探讨内容26-27

    1.4.3 探讨办法与技术路线27

    1.4.4 创新点27-29

    2 振动及波动论述分析29-41

    2.1 单自由度系统的受迫振动分析29-33

    2.1.1 运动方程29-31

    2.1.2 简谐强迫振动31-33

    2.2 多自由度系统的受迫振动分析33-37

    2.2.1 自由振动运动方程33-35

    2.2.2 简谐强迫振动35-37

    2.3 波动分析37-40

    2.3.1 煤岩体的微震产生机理37-38

    2.3.2 煤岩体微震动波传播运动方程38-40

    2.4 小结40-41

    3 煤体受振动力响应及破坏特点实验41-59

    3.1 实验装置41-53

    3.1.1 模型试件制备41-43

    3.1.2 传感器布置43-51

    3.1.3 实验体系51-53

    3.2 基本参数测试53-56

    3.2.1 试件自振频率测试53-54

    3.2.2 微震及电磁辐射噪声信号54-56

    3.3 实验参数设置56-58

    3.4 小结58-59

    4 受振煤岩体动力响应分析59-87

    4.1 煤体试件自振频率59-63

    4.2 加快度响应分析63-72

    4.2.1 激振频率对加快度响应的影响64-71

    4.2.2 激振加快度峰值对加快度响应的影响71-72

    4.3 微震信号特点分析72-79

    4.3.1 煤体开始破裂时的微震信号特点72-74

    4.3.2 煤体发生共振时的微震信号特点74-75

    4.3.3 激振加快度峰值为 0.75g时的微震信号特点75-77

    4.3.4 其他部分工况的典型微震信号77-79

    4.4 电磁辐射信号特点分析79-82

    4.5 动态应力响应分析82-84

    4.6 小结84-87

    5 煤体振动破坏特点信号分析87-115

    5.1 HHT分析办法87-92

    5.1.1 经验方式分解法(EMD)87-89

    5.1.2 希尔伯特(Hilbert)变换89-90

    5.1.3 希尔伯特(Hilbert)谱90-91

    5.1.4 整体经验方式分解法(EEMD)91-92

    5.2 DataDemon 软件92-93

    5.3 微震信号的HHT分析93-106

    5.3.1 微震信号HHT分析的主要步骤93-98

    5.3.2 激振频率对微震信号的影响分析98-103

    5.3.3 激振加快度对微震信号的影响分析103-106

    5.4 电磁辐射信号的HHT分析106-114

    5.4.1 电磁辐射信号的滤波处理106-107

    5.4.2 激振频率对电磁辐射信号的影响分析107-111

    5.4.3 激振加快度对电磁辐射信号的影响分析111-114

    5.5 小结114-115

    6

射信号。应用快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特-黄变换(HHT)等信号处理办法,得到了煤岩体试件经多次激振意义后的自振频率极为变化规律,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点。使用有限元分析软件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

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