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基于时变原理的煤岩系统动力响应分析

Dynamic response analysis of coal rock system based on time varying principle

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煤矿冲击地压是煤岩系统产生失稳引发的岩石动力灾害,为进一步探寻冲击地压的产生机理,针对冲击地压的动力时变特性,从动力系统的角度出发,结合时变力学原理分别对煤岩试件-试验机系统、顶板煤柱系统、巷道围岩系统进行了参数辨识.得到了外部扰动时变、内部参数时变和外载时变3种不同时变类型影响下的系统参数变化规律,建立了煤岩时变系统的动力方程,证明了煤岩系统失稳引发冲击地压是一个时变问题.进一步分析了不同煤岩系统的时变特点,得到时变系统满足叠加性、均匀性、能控性、能观性的判别方法,并基于李雅普诺夫稳定性理论分析了煤岩时变系统稳定性,应用冻结系数法结合工程背景对稳定和非稳定煤岩时变系统的受扰状态进行了分析.结果 表明:对于稳定的时变系统施加简谐扰动,系统的位移及速度响应呈现衰减振动的趋势,最后达到渐进稳定的状态;稳定煤岩系统由于内部参数时变可由稳定系统演变为非稳定煤岩系统,在简谐扰动下系统响应不断放大直至系统失稳引发冲击.进一步分析了煤岩系统的边界时变问题,得到了边界时变下巷道围岩弹性区、塑性区、破裂区3个子系统的系统稳定度时变规律,将时变力学原理应用于冲击地压领域,提出了煤岩系统失稳引发冲击地压的简单判据.

李忠华、宋哲

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辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000

冲击地压 时变系统 动力响应 煤岩系统 系统辨识

国家自然科学基金面上项目

51974150

2022

10.13199/j.cnki.cst.DY20-003

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(9)
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