鎬型截齒截割煤巖力學(xué)特性的數(shù)值模擬.pdf

1、為探求高可靠性、低比能耗的截齒截割方法，定量分析截齒與煤巖相互作用的力學(xué)關(guān)系，以及相關(guān)因素對截齒破碎煤巖能力的影響，本論文采用試驗(yàn)、理論分析和仿真方法對截齒截割煤巖的力學(xué)特性進(jìn)行了研究。
　　根據(jù)相似理論，建立了煤巖截割試驗(yàn)臺，依據(jù)采煤機(jī)截煤理論，以最大拉應(yīng)力理論為基礎(chǔ)建立截齒破煤的數(shù)學(xué)模型，給出了對稱、非對稱截槽下截齒截割力的理論模型。采用擴(kuò)展的線性Drucker-Prager塑性本構(gòu)關(guān)系模型和基于等效塑性應(yīng)變和耗散能的煤巖破壞

2、準(zhǔn)則，應(yīng)用ABAQUS軟件模擬了鎬型截齒直線、旋轉(zhuǎn)破碎煤巖的非線性動態(tài)接觸過程。直線截割中給出了三向力隨截齒安裝角和齒尖錐角的變化梯度與規(guī)律，分析其相關(guān)性，采用Pearson相關(guān)系數(shù)定量給出仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的相似度。旋轉(zhuǎn)截割中分析了安裝角度、煤巖性質(zhì)、滾筒轉(zhuǎn)速、多齒截割和溫度對截齒截割性能的影響，模擬得到了典型截割條件下截齒的三向力（溫度場），定量分析同種方案中不同力的統(tǒng)計值，給出其一般規(guī)律。
　　研究表明，楔入角、半錐角之和小

3、于90度的范圍內(nèi)，截割力呈非線性的變化特征。仿真結(jié)果與理論計算結(jié)果有較好的吻合度，誤差精度在10％以內(nèi)，與試驗(yàn)結(jié)果有較高的相似度，Pearson相關(guān)系數(shù)為0.963，仿真結(jié)果與理論值及試驗(yàn)分析相符。軸向傾斜角和二次旋轉(zhuǎn)角對截齒三向力的影響較大，易造成截齒磨損。截齒錐角對溫度的影響不顯著，對高溫區(qū)分布影響顯著。截齒合金頭處溫度分布與應(yīng)力分布一致，均呈月牙形，說明理論模型符合實(shí)際。該研究為截割理論研究提供了理論依據(jù)，為考慮煤巖的各向異性、存