本文關(guān)鍵詞：受載煤體超聲波動(dòng)力學(xué)特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲波測(cè)試技術(shù)是近40年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),是了解煤巖體物理特征與結(jié)構(gòu)特征的一種重要的研究手段。本文采用理論分析和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究手段對(duì)煤樣的超聲波動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)地研究。首先,分別在常溫常壓條件下和受載(單軸壓縮和劈裂拉伸)條件下,測(cè)試原煤煤樣的超聲波首波幅值和波速。接著,理論分析超聲波在煤體中傳播的衰減規(guī)律,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。最后,結(jié)合求出的頻譜圖,分析了常溫常壓下和受載兩種條件下超聲波主頻值的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)原煤煤樣進(jìn)行超聲波動(dòng)力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和理論分析,取得了以下主要結(jié)論:(1)在常溫常壓下,分析了同一種不同長(zhǎng)度煤樣的超聲波衰減規(guī)律,并從理論和實(shí)驗(yàn)的角度提出了超聲波擴(kuò)散衰減公式;不同變質(zhì)程度煤樣超聲波衰減的差別主要體現(xiàn)在粘滯吸收衰減方面;不同發(fā)射頻率下煤樣超聲波衰減研究表明,在50KHz、100KHz及500KHz三種發(fā)射頻率下超聲波的衰減以吸收衰減為主,在800KHz和1000KHz兩種發(fā)射頻率下超聲波的衰減以散射衰減為主。(2)在單軸壓縮及劈裂拉伸的整個(gè)階段,煤樣超聲波衰減系數(shù)隨著載荷的增加呈先減少后增加的變化規(guī)律,且相比于整個(gè)階段超聲波波速的變化,衰減系數(shù)的變化更為明顯;分階段建立了超聲波衰減系數(shù)與煤樣載荷之間的關(guān)系方程式,理論分析了受載條件下超聲波在煤體中的衰減規(guī)律。(3)在常溫常壓下,煤樣主頻值隨著首波幅值減少、衰減系數(shù)的增加而下降;隨著換能器發(fā)射頻率的增加,煤樣超聲波主頻值相對(duì)于換能器發(fā)射頻率值的變化程度而增加。在受載條件下,在衰減系數(shù)變化速率發(fā)生變化的時(shí)間點(diǎn),超聲波主頻值都發(fā)生了明顯的變化,衰減系數(shù)最低處,其主頻值為最大值,煤樣破裂后,衰減系數(shù)急劇增加,其主頻值也降低到最低值;煤樣超聲波頻域最大振幅值都是呈現(xiàn)先增加而后減少的變化規(guī)律,與所對(duì)應(yīng)的加載過(guò)程中衰減系數(shù)的變化規(guī)律相一致,都是在衰減系數(shù)最小時(shí),對(duì)應(yīng)的頻域最大振幅值最大;煤樣破裂后,其頻譜曲線產(chǎn)生畸變出現(xiàn)兩個(gè)峰值點(diǎn),即雙峰狀。綜上所述,本文通過(guò)對(duì)受載煤體超聲波動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究,為利用地球物理方法非接觸式預(yù)測(cè)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：煤樣 波動(dòng)方程 超聲波首波幅值 衰減系數(shù) 主頻值
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD32
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-17
• 1.2.1 多孔介質(zhì)彈性波理論研究進(jìn)展12-13
• 1.2.2 煤巖結(jié)構(gòu)的超聲波傳播特性研究進(jìn)展13-16
• 1.2.3 受載條件下巖石超聲波動(dòng)力學(xué)特征研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 受載條件下煤體超聲波特性研究現(xiàn)狀17
• 1.3 存在的問(wèn)題17-18
• 1.4 本文主要研究工作18-20
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.4.2 研究方法18-19
• 1.4.3 技術(shù)路線19-20
• 1.4.4 創(chuàng)新點(diǎn)20
• 1.5 本章小結(jié)20-21
• 2 超聲波的傳播與衰減理論21-35
• 2.1 超聲波的產(chǎn)生與傳播21-25
• 2.1.1 超聲波的產(chǎn)生21-22
• 2.1.2 超聲波的傳播規(guī)律22-25
• 2.2 超聲波在煤樣中的波動(dòng)方程25-28
• 2.2.1 波動(dòng)方程25-26
• 2.2.2 波動(dòng)方程的有效解26-28
• 2.3 超聲波在煤樣中的衰減28-34
• 2.3.1 波束擴(kuò)散衰減28-30
• 2.3.2 晶粒散射衰減30-31
• 2.3.3 介質(zhì)吸收衰減31-33
• 2.3.4 超聲波衰減系數(shù)的測(cè)試?yán)碚?/span>33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 煤體超聲波參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)35-47
• 3.1 超聲波測(cè)試系統(tǒng)35-39
• 3.1.1 常溫常壓下超聲波測(cè)試系統(tǒng)35-37
• 3.1.2 單軸壓縮下超聲波測(cè)試系統(tǒng)37
• 3.1.3 劈裂拉伸下超聲波測(cè)試系統(tǒng)37-39
• 3.2 煤樣的制備與選取39-40
• 3.2.1 煤樣制備39-40
• 3.2.2 煤樣加工精度40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)原理40-41
• 3.3.1 煤樣的超聲波波速40
• 3.3.2 煤樣的超聲波衰減系數(shù)40-41
• 3.4 超聲波測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟41-45
• 3.4.1 常溫常壓下超聲波測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟41-43
• 3.4.2 單軸壓縮下超聲波測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟43-44
• 3.4.3 劈裂拉伸下超聲波測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 4 常溫常壓下超聲波的衰減規(guī)律研究47-59
• 4.1 不同長(zhǎng)度下煤樣超聲波的衰減規(guī)律研究47-50
• 4.1.1 不同長(zhǎng)度下煤樣超聲波衰減系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果47-49
• 4.1.2 不同長(zhǎng)度下煤樣超聲波衰減規(guī)律的理論分析49-50
• 4.2 不同變質(zhì)程度煤樣超聲波的衰減規(guī)律研究50-54
• 4.2.1 不同變質(zhì)程度煤樣超聲波衰減系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-53
• 4.2.2 不同變質(zhì)程度煤樣超聲波衰減規(guī)律的理論分析53-54
• 4.3 不同發(fā)射頻率下煤樣超聲波的衰減規(guī)律研究54-57
• 4.3.1 不同發(fā)射頻率下煤樣超聲波衰減系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-55
• 4.3.2 不同發(fā)射頻率下煤樣超聲波衰減規(guī)律的理論分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 受載條件下超聲波的衰減規(guī)律研究59-81
• 5.1 單軸壓縮下煤樣超聲波衰減規(guī)律59-75
• 5.1.1 單軸壓縮下煤樣超聲波衰減測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-62
• 5.1.2 單軸壓縮下煤樣超聲波衰減規(guī)律的理論分析62-75
• 5.1.3 單軸壓縮下煤樣超聲波衰減規(guī)律理論與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證75
• 5.2 劈裂拉伸下煤樣超聲波衰減規(guī)律75-80
• 5.2.1 劈裂拉伸下煤樣超聲衰減測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果75-77
• 5.2.2 劈裂拉伸下煤樣超聲衰減規(guī)律的理論分析77-80
• 5.3 本章小結(jié)80-81
• 6 煤樣超聲波主頻值變化規(guī)律的研究81-93
• 6.1 傅里葉變換81-82
• 6.2 煤樣超聲波的主頻值處理結(jié)果82-87
• 6.3 煤樣超聲波的主頻值處理結(jié)果理論分析87-91
• 6.4 本章小結(jié)91-93
• 7 研究結(jié)論與建議93-95
• 7.1 主要研究結(jié)論93-94
• 7.2 建議94-95
• 參考文獻(xiàn)95-101
• 作者簡(jiǎn)歷101-102
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集102

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