水射流构造自由面下滚刀线性切割破岩特性研究

作     者：张旭辉 谭涛 钟科 龙金京 夏毅敏 ZHANG Xuhui;TAN Tao;ZHONG Ke;LONG Jinjing;XIA Yimin

作者机构：湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙410081 中南大学机电工程学院湖南长沙410083 

基　　金：国家自然科学基金项目(52005179) 湖南省自然科学基金项目(2020JJ5365) 湖南省教育厅科学研究项目(20C1153) 湖南省大学生创新创业训练计划(S202210542172) 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      码：367-374页

摘      要：为了分析水射流构造自由面情况下的滚刀切割破岩特性,本文采用有限元模拟分析方法,建立自由面工况下滚刀破岩模型,模拟不同切宽下滚刀切割岩石动态过程,得到水射流构造自由面工况下滚刀破岩载荷、破岩状态等变化规律,并利用线性切割实验进行验证。研究结果表明:水射流构造自由面后滚刀切割过程中,岩石会产生表面和内部拉伸裂纹,且当切宽小于临界值50 mm时,滚刀临近自由面侧的拉伸裂纹可以延伸到自由面,促进岩石破碎;水射流构造自由面情况下的滚刀破岩垂直载荷最大,侧向载荷最小,且合适的切宽可以显著改善滚刀受载;当滚刀能有效利用水射流构造的自由面破岩时,其破岩比能耗远低于无自由面效应下的滚刀破岩比能耗,前者仅约为后者的30%,破岩效率得到显著提高。研究结果可为水射流辅助滚刀破岩参数设计提供依据。

主 题 词：水射流 自由面 有限元模拟 滚刀 切割 切宽 破岩载荷 破岩效率 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.11990/jheu.202206065

馆 藏 号：203125900...