Characteristics of energy storage and dissipation of coal under one‐time cyclic load

Abstract

Energy is an important research parameter in rock mechanics. To explore the law of energy evolution of coal, a one‐time loading and unloading test under uniaxial compression was conducted on coal taken from four different coal mines. By utilizing the area integral method, the total input, elastic, and dissipated energy densities in coal at different unloading levels were calculated. The correlation between various energy densities and the evolution law of energy density with different unloading levels was attained. The peak strengths of the coal slowly declined with an increasing unloading level, which conforms to the relation of a linearly decreasing function. The energy dissipation rate has nonlinear characteristics, and the shape of the dissipation rate fitting curve changed from an upper concave to a downward concave with increasing strength. In all the coal samples, the energy density grew nonlinearly with the unloading level. Moreover, the growth rate of the total energy density was the highest, followed by the growth rates of the elastic and dissipated energy densities. All ratios of the elastic and dissipated energy densities to the total input energy density and the ratio of the dissipated energy density to the elastic energy density were constant. As the strength increased, the input energy and the elastic energy density increased at a faster rate, and they observed the same law. There is an insignificant relationship between the degree of destruction of the coal and the level of unloading. Energy is a major factor that drives the failure of a test piece, but this is not the main factor that determines the degree of damage to the test piece.

Defect structure formation in quartz single crystal at the early stages of deformation

“…have been accumulated by now. As a rule, these relations were obtained in laboratory experiments with sample deformation either for a single cracks [6][7][8] or for an ensemble of surface cracks in the stress raiser vicinity [9,10].…”

Формирование Дефектной Структуры Монокристалла Кварца На Ранних Этапах Деформирования

“…К настоящему времени накоплен целый ряд эмпирических соотношений между геометрическими параметрами (длиной, площадью, объемом) источников сигналов акустической эмиссии (AE) и параметрами генерации упругих волн (интенсивность AE, энергия и др.). В лабораторных экспериментах по деформированию образцов, как правило, эти соотношения получены либо для одиночной трещины [6][7][8], либо для ансамбля поверхностных трещин в окрестности концентратора напряжений [9,10].…”

Структурно-Энергетические Закономерности Накопления Повреждений При Деформировании Гетерогенного Материала

“…Формирование и развитие разномасштабных трещин в механически нагруженном материале сопровождается выделением тепловой, акустической и электромагнитной энергии, связанным с разрывом межатомных связей, образованием новых поверхностей и сопутствующими процессами неупругого деформирования [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. При этом пропорция диссипированной и запасенной в деформируемом материале энергии на различных этапах нагружения определяется как внутренними (состав, кристаллическая структура, дефектность), так и внешними (интенсивность и конфигурация приложенных нагрузок, температура) факторами [11][12][13][14]. В случае квазистатического деформирования хрупких гетерогенных материалов преобладающим механизмом диссипации энергии является генерация упругих волн (акустическая эмиссия (AE)), сопровождающая появление и развитие субмикро-, микро-и макротрещин.…”