截齿破碎煤岩力学特性及损伤研究

截齿破碎煤岩过程中的截割力变化规律及岩石损伤对于指导刀具设计、提高煤岩破碎效率具有重要作用。采用ANSYS/LS-Dyna建立了单截齿破碎煤岩的动力学模型,在2 mm、4 mm、6 mm、8 mm、10 mm和12 mm 6种截割深度以及0.5 m/s、1 m/s、2 m/s和3 m/s 4种截割速度下进行数值模拟,分析了在6 mm截深时的截齿破岩过程,分析了截割力随时间的变化过程和平均截割力随截割深度的变化过程,通过损伤区域直径量化了损伤范围。最大截割深度12 mm比最小截割深度2 mm平均截割力大21.6 kN,损伤区域直径大32 mm,最大截割速度3 m/s比最小截割速度0.5 m/s平均截割力大0.9 kN,损伤区域直径小5 mm。截割力随截齿运动先增大后趋于稳定,平均截割力随截深增加显著增加。损伤范围随截深增加先增加后趋于稳定,二者呈指数关系,截割速度对截割力和损伤的影响较小。