CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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PDC磨损齿切削破岩数值模拟研究

蔡茂盛 王红波 张春江 李赛 程书婷

蔡茂盛, 王红波, 张春江, 李赛, 程书婷. PDC磨损齿切削破岩数值模拟研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0258
引用本文: 蔡茂盛, 王红波, 张春江, 李赛, 程书婷. PDC磨损齿切削破岩数值模拟研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0258
A Study on the Numerical Simulation of Rock Breaking by PDC Wear Teeth Cutting[J]. Diamond & Abrasives Engineering. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0258
Citation: A Study on the Numerical Simulation of Rock Breaking by PDC Wear Teeth Cutting[J]. Diamond & Abrasives Engineering. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0258

PDC磨损齿切削破岩数值模拟研究

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0258

A Study on the Numerical Simulation of Rock Breaking by PDC Wear Teeth Cutting

  • 摘要:   现有文献针对切削齿的数值模拟研究较少考虑磨损高度对切削齿温度、切削载荷的影响,然而PDC切削齿磨损后受力恶化、热磨损加剧导致快速失效。为了探讨这一问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的本构模型建立磨损齿的三维动态旋切仿真模型,运用数值模拟的方法对切削齿在不同的磨损高度、切削深度、前倾角的条件下,分析磨损齿的受力状态以及温升幅度。结果表明,与未磨损齿相比,磨损齿的切削载荷随磨损高度增加而变大,且切削齿(直径13.4 mm,总高8 mm)磨损高度为1.5 mm时达到最大;切削齿磨损越严重,吃入到同一深度所需力越大;前倾角增加,导致切削载荷也会变大,因此磨损齿在切削钻进途中,磨损高度越高,前倾角越大,切削齿的失效风险越高;切削齿磨损高度增加,切削齿温升显著增加,在模拟条件下可提高54 %~103 %。
      

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-29
  • 修回日期:  2024-02-21
  • 录用日期:  2024-03-13
  • 网络出版日期:  2024-06-05

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