ANSYS/LSに基づく丸鋸刃による岩石切断時の破片分離の調査

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17346 (2022) この記事を引用

963 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

丸鋸刃は石材加工に広く使用されています。 岩石切断における複雑な動的問題を調査するために,ANSYS/LS-DYNAに基づく硬岩切断丸鋸刃数値シミュレーションモデルを確立した。 岩石の破壊機構と切削力と岩石破片に及ぼす切削パラメータの影響を数値シミュレーションによって研究した。 結果は、岩石の破壊モードが主に引張破壊であり、多少のせん断破壊と圧縮破壊を伴うことを示しました。 送り速度が速くなると切削抵抗と切粉数が増加します。 丸鋸刃の回転速度が上がると、切断力と破片数は減少し、安定する傾向にあります。 丸鋸刃間の距離が増加すると、切断力と岩石破片の数が増加し、基本的な安定性が維持されます。二重丸鋸刃間の距離が 25 mm に達すると、完成した岩板と丸鋸の相互作用が形成されます。刃が減ります。 数値シミュレーションでは、丸鋸刃が岩石を切断するときの岩石の破壊と力を正確にシミュレートできます。

丸鋸刃は、硬岩、コンクリート、ガラスを切断するなど、多くの業界で頻繁に使用されています。 硬い岩石層の場合、丸鋸刃やその他の切削工具を設計する研究者にとって、岩石の破壊方法と丸鋸刃による岩石切断プロセス中の切断力は不可欠です。

多くの研究者が、丸鋸刃で岩石を切断する過程での切断力を考慮するために、多くの理論的研究と実験的試みを実施し、さまざまな数値シミュレーション手法を採用してきました。 徐ら。 は、丸鋸切断における切断特性と力の比を研究する一連の実験を実施し 1、花崗岩の丸鋸刃研削のエネルギーと力を調査しました 2。 黄ら。 は、接線力に基づいた鋸引き力の予測モデルを提案しました3。 アスランタスら。 は、大理石の切断に使用される丸鋸刃に対する軸方向の切断力の影響を研究しました4。 Karakurt は、丸鋸刃の切断力と操作変数を決定するためにタグチ法を適用しました5。 比切断エネルギーは丸鋸刃の切断性能の重要な評価指標です。 アイディンら。 は実験を使用して、操作変数と岩石の特性が比エネルギーに及ぼす影響を研究しました6。 ユルダクルら。 統計的手法による特定の切削エネルギーの予測を研究しました7。 アーソイら。 は、さまざまな送り速度と切り込み深さでの丸鋸刃の切断特性に対する岩石パラメータの影響を調査しました8。 カーラマンら。 大口径丸鋸の一連の性能測定により、スラブの生産と岩石の特性を評価するために使用されるモデルが確立されました9。

多くの学者が、丸鋸刃の鋸の加工性、損傷、岩石の破片、摩耗などを研究してきました。 Güney は、岩石の表面硬度に基づいて大径鋸の性能を予測するモデルを確立しました。このモデルは、炭酸塩の鋸加工性を予測するために使用できます10。 フェナーら。 Ersoy et al.12 と Aydin et al.13 は、単回帰分析と重回帰分析を使用して、鋸の加工性と岩石の特性の間の相関関係を研究しました 11。 Zeng ら 14 は、丸鋸刃切断による石炭と岩石の損傷に対する切断パラメータの影響を研究しました。 Tang et al.15 と Liu et al.16 は、統計的な岩石損傷構成モデルに基づいて岩石損傷を研究しました。 岩石の破片はLuらによって研究された。 LS-DYNA17ベース。 Aydin et al.18 は、人工ニューラル ネットワークと回帰分析に基づいて鋸刃の性能予測を調査しました。 トゥマックら。 らは、大径丸鋸刃による切断性能19と大径鋸加工性能の予測20を研究してきた。 Turchetta et al.21 は、高速下での丸鋸刃の切断力と摩耗を研究しました。 Wang et al.22 は数値シミュレーション法を用いて岩石を切断する丸鋸刃を研究した。 しかし、この論文では、丸鋸刃が一定の切り込み深さで岩石を切断する過程で、岩石の損傷と切断力に及ぼす鋸刃の切断パラメータの影響を研究しました。 しかし、丸鋸刃による岩石破片の切断に関する研究は少なく、丸鋸刃による岩石切断の過程で、岩石片を使わずに、柔軟な鋸刃の切断パラメータが鋸刃の変形や岩石の損傷に与える影響について調査されています。縦方向23． Lu et al.24 は、丸鋸刃による岩石切断によって形成される円錐形のピック破壊岩板について調査を行っているが、丸鋸刃による岩石切断については検討されていない。 Tao et al.25 は、非線形動力学有限要素シミュレーション法を用いて丸鋸刃切断砥石を研究し、その論文では運動規則と摩耗メカニズムを研究しました。 Wicaksana et al.26 は、岩石の動的特性を考慮した数値シミュレーション手法を使用して、切断プロセスで岩石を破壊するピックカッターを調査しました。論文では、研究は岩石の動的特性を考慮しています。