基于離散彈簧元法的采煤機(jī)單齒截割仿真研究.pdf

1、由于煤巖結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的復(fù)雜性,使得在綜合機(jī)械化采煤過程中采煤機(jī)的截割過程變得尤為復(fù)雜,而采煤機(jī)截割性能的優(yōu)劣對(duì)于整機(jī)的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率、功率消耗、截齒壽命,以及煤巖的破碎率等均具有直接的影響。為此,不少學(xué)者采用力學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)研究、有限元等方法,對(duì)采煤機(jī)截齒的截割性能進(jìn)行了大量而深入的研究。但由于煤巖屬于不連續(xù)介質(zhì),采用傳統(tǒng)有限元方法對(duì)煤巖進(jìn)行本構(gòu)建模具有一定的局限性,難以對(duì)煤巖截割破碎率進(jìn)行仿真。
　　本文采用離散彈簧元

2、法與有限元法相結(jié)合的方法,對(duì)采煤機(jī)單齒截割過程進(jìn)行仿真研究。為此,通過對(duì)煤巖的物理特性及力學(xué)性質(zhì)、截齒截煤過程,以及影響截割性能因素的深入分析,認(rèn)為煤巖屬于一種不連續(xù)介質(zhì),其破碎過程具有大變形、非線性的特征。而離散彈簧元法(DLSM)是近幾年提出的一種用于巖土工程領(lǐng)域中解決不連續(xù)介質(zhì)問題的數(shù)值模擬方法,采用這一方法構(gòu)建煤巖本構(gòu)模型不失為一種新的思路。故此,本文采用基于離散彈簧元法的軟件RockBox3D-MLS構(gòu)建了煤巖本構(gòu)模型,并通過

3、單軸壓縮仿真方法對(duì)所建煤巖本構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證,所得應(yīng)力應(yīng)變曲線與理想彈塑脆性模型應(yīng)力應(yīng)變曲線基本吻合,由此表明所建模型的正確性;采用有限元法,在ANSYS軟件環(huán)境中建立了截齒的結(jié)構(gòu)模型,并將截齒模型單元信息導(dǎo)入RockBox3D-MLS軟件環(huán)境中,構(gòu)建了“截齒-煤巖”截割過程的復(fù)合模型;利用RockBox3D-MLS軟件求解器進(jìn)行仿真,仿真包括在不同楔入角和不同截割厚度條件下,模擬截齒截割煤巖過程,得到了相應(yīng)工況條件下的煤巖破碎率,分析了