本文關(guān)鍵詞：截齒—煤巖作用力學(xué)有限元仿真

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【摘要】：煤巖截割是截齒與煤巖體相互作用的復(fù)雜過程。深入研究煤巖截割過程截齒與煤巖相互作用的力學(xué)特性、以及截割參數(shù)對截齒截割性能的影響規(guī)律,可為采煤機截割機具的創(chuàng)新設(shè)計、截割參數(shù)規(guī)劃、采煤機選型提供重要依據(jù),同時對提高截齒壽命、采煤機可靠性及經(jīng)濟效益都具有十分重要的實際意義。本文采用Abaqus/Explicit有限元軟件建立了基于拉伸剪切破壞準(zhǔn)則的煤巖截割有限元模型并與截割試驗進行對比驗證,當(dāng)截割厚度為5,10,15,20 mm時,仿真試驗截割力分別與試驗截割力相差0.1%,12%,18.6%,7.4%,具有較好的一致性。另外,通過有限元仿真試驗深入研究了截齒直線截割煤巖過程以及截割參數(shù)對截割性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,煤巖直線截割過程煤巖的破碎經(jīng)過變形階段、裂紋萌生階段、裂紋擴展階段三個階段,主要以拉伸破壞為主,并伴有部分剪切破壞的拉剪共同作用的結(jié)果;隨著截割厚度的增大,截割力、截割力的波動程度及煤巖碎屑尺寸增大,截割力頻譜圖的峰值頻率減小,煤巖的破碎角不變。截割比能耗隨著截割厚度的增大先減小后增大,當(dāng)截割厚度為80 mm時,截割比能耗最小;隨著煤巖硬度的增大,截割力及煤巖碎屑的大小增大,截割力曲線波動程度增大,截割力頻譜圖的峰值頻率減小,煤巖的破碎角增大,截割比能耗增大;隨著截割速度的增大,截割力及截割比能耗變化很小。另外,隨著截割速度的增大,截割力頻譜圖的峰值頻率增大,截割力的波動程度增大,煤巖的破碎角不變。以上灣煤礦為背景,建立了單截齒全尺寸旋轉(zhuǎn)截割有限元模型,通過有限元仿真試驗研究了旋轉(zhuǎn)截割過程煤巖破碎過程及截割參數(shù)對截割性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)截割過程煤巖的破碎經(jīng)過變形階段、裂紋萌生階段、裂紋擴展階段三個階段;增大齒尖直徑、減小齒身錐角能夠降低比能耗,提高截割效率;隨著煤巖硬度的增大,截割力增大,截割比能耗增大,截割力曲線波動程度增大。進行了不同沖擊角度(35°,40°,45°,50°)的旋轉(zhuǎn)截割仿真試驗,結(jié)果表明截割力及截割比能耗隨著沖擊角度的增大先增大后減小,沖擊角度為40°時,截割力及截割比能耗最大,截割效率最低,截割力曲線波動最大,沖擊角度為50°時,截割力及截割比能耗最小,截割效率最高,截割力曲線波動最小。
【關(guān)鍵詞】：煤巖截割 Abaqus/Explicit 截割力 截割比能耗 截割參數(shù) 鎬型截齒
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD315
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-27
• 1.1 課題來源與背景18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-26
• 1.3 本文研究內(nèi)容26-27
• 2 煤巖物理力學(xué)性質(zhì)及采煤機截齒運動分析27-34
• 2.1 引言27
• 2.2 煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)27-28
• 2.3 煤巖的破壞準(zhǔn)則28-30
• 2.4 采煤機截齒運動分析30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 煤巖直線截割過程有限元建模34-45
• 3.1 引言34-35
• 3.2 煤巖材料模型35-37
• 3.3 煤巖直線截割有限元建模37-43
• 3.4 仿真試驗與截割試驗及理論模型對比分析43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 煤巖直線截割過程仿真研究45-64
• 4.1 引言45
• 4.2 煤巖直線截割過程研究45-51
• 4.3 截割厚度的影響51-55
• 4.4 煤巖硬度的影響55-58
• 4.5 截割速度的影響58-61
• 4.6 截割力擬合方程61-62
• 4.7 本章小結(jié)62-64
• 5 煤巖旋轉(zhuǎn)截割過程仿真研究64-75
• 5.1 引言64
• 5.2 旋轉(zhuǎn)截割試驗有限元模型64-65
• 5.3 旋轉(zhuǎn)截割過程研究65-68
• 5.4 截齒形狀的影響68-70
• 5.5 煤巖硬度的影響70-71
• 5.6 安裝角度的影響71-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 6 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 研究展望76
• 6.3 論文主要創(chuàng)新點76-77
• 參考文獻77-82
• 作者簡歷82-84
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集84

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本文編號：829515