在海洋天然氣水合物的機械采掘過程中,單齒破碎參數(shù)是影響整個絞吸頭采掘效率的重要因素,掌握單齒破碎參數(shù)對切削力的影響規(guī)律對于整個水合物開采系統(tǒng)具有重要的意義。本文基于水合物破碎替代試樣開展絞吸單齒切削實驗,研究在不同幾何參數(shù)與不同切削深度下單齒破碎切削載荷變化規(guī)律;基于D-P巖石破壞準(zhǔn)則建立三維正交切削單齒切向力和法向力的解析式;并建立ABAQUS有限元分析模型,以實驗數(shù)據(jù)進行驗證,開展正交模擬實驗,優(yōu)選單齒幾何參數(shù)與切削深度。結(jié)果表明:切削深度和刀齒寬度與切削載荷呈正相關(guān),兩者分別在>15 mm和>3 mm時,增大了對切削載荷的影響;前角與切削載荷呈負(fù)相關(guān),且隨自身的增大,對載荷的影響減小;仿真與實驗結(jié)果擬合良好,前角對切削比能有著顯著的影響,刀齒寬度和切削深度對切削比能基本無影響;最優(yōu)組合為α=60°、d=9 mm、W=25 mm。該研究為水合物絞吸頭單齒的設(shè)計和絞吸開采參數(shù)的制定提供了理論支撐。 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,50(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

模擬載荷與實驗載荷的驗證

切削過程中,剪切面AA/B/B和剪切側(cè)面ABC、A′B′C′上的剪應(yīng)力τ達(dá)到臨界剪應(yīng)力τs時,發(fā)生失效破碎。剪切面AA`B`B主要受法向力Fsn和剪切力Fss,刀齒前面主要受法向力Ftn和摩擦力Ftf,如圖2所示。圖2 剪切面上的受力情況

剪切面上的受力情況

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3126160