Studio della separazione dei frammenti durante il taglio della roccia con una lama di sega circolare basato su ANSYS/LS

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 17346 (2022) Citare questo articolo

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Le lame per seghe circolari sono ampiamente utilizzate nella lavorazione della pietra. Il modello di simulazione numerica del taglio della roccia dura con lama per sega circolare basato su ANSYS/LS-DYNA è stato creato per studiare il complesso problema dinamico nel taglio della roccia. Il meccanismo di rottura della roccia e l'influenza dei parametri di taglio sulla forza di taglio e sui frammenti di roccia sono stati studiati mediante simulazione numerica. I risultati hanno dimostrato che le modalità di rottura della roccia erano principalmente rottura per trazione con qualche rottura per taglio e rottura per compressione. La forza di taglio e il numero di frammenti aumentavano con la velocità di avanzamento. Con l'aumentare della velocità di rotazione della lama della sega circolare, la forza di taglio e il numero di frammenti diminuivano e tendevano a stabilizzarsi. Con l'aumento della distanza tra le lame della sega circolare, la forza di taglio e il numero di frammenti di roccia aumentano e quindi mantengono la stabilità di base, e quando la distanza tra le doppie lame della sega circolare raggiunge i 25 mm, si formerà una piastra di roccia completa e l'interazione della sega circolare le lame diminuiranno. La simulazione numerica può simulare accuratamente la rottura della roccia e la forza quando una lama di sega circolare taglia la roccia.

Le lame per seghe circolari sono spesso utilizzate in molti settori, come quelli che tagliano roccia dura, cemento e vetro. Per le formazioni rocciose dure, il metodo di rottura della roccia e la forza di taglio durante il processo di taglio della roccia con lame per seghe circolari sono essenziali per i ricercatori che progettano lame per seghe circolari e altri strumenti da taglio.

Molti ricercatori hanno condotto numerosi studi teorici e prove sperimentali e hanno adottato vari metodi di simulazione numerica per considerare la forza di taglio nel processo di taglio della roccia con una lama di sega circolare. Xu et al. hanno effettuato una serie di esperimenti per studiare le caratteristiche di taglio e il rapporto di forza nella sega circolare1 e hanno studiato l'energia e le forze della rettifica della lama della sega circolare del granito2. Huang et al. ha proposto un modello predittivo della potenza di taglio basato sulla forza tangenziale3. Aslantas et al. hanno studiato l'effetto della forza di taglio assiale su una lama di sega circolare utilizzata per il taglio del marmo4. Karakurt ha applicato il metodo Taguchi per determinare la forza di taglio e le variabili operative di una lama di sega circolare5. L'energia di taglio specifica è un indice di valutazione fondamentale delle prestazioni di taglio della lama della sega circolare. Aydin et al. ha utilizzato un esperimento per ricercare l'influenza delle variabili operative e delle proprietà della roccia sull'energia specifica6. Yurdakul et al. studiato la previsione specifica dell'energia di taglio mediante metodi statistici7. Ersoy et al. hanno studiato gli effetti dei parametri della roccia sulle proprietà di taglio delle lame di seghe circolari con diverse velocità di avanzamento e profondità di taglio8. Kahraman et al. modelli consolidati utilizzati per valutare la produzione delle lastre e le proprietà della roccia con una serie di misurazioni delle prestazioni di seghe circolari di grande diametro9.

Molti studiosi hanno studiato la segabilità, i danneggiamenti, i frammenti di roccia e l'usura delle lame delle seghe circolari. Güney ha creato un modello per prevedere le prestazioni di una sega di grande diametro in base alla durezza della superficie della roccia, che può essere utilizzato per prevedere la segabilità del carbonato10. Fener et al. hanno utilizzato analisi di regressione singola e multipla per ricercare le correlazioni tra segabilità e proprietà della roccia 11. Ersoy et al.12 e Aydin et al.13 hanno studiato l'influenza dei parametri operativi e delle caratteristiche della roccia tagliata sull'usura di una sega circolare. Zeng et al.14 hanno studiato l'influenza dei parametri di taglio sui danni al carbone e alle rocce con il taglio con lama di sega circolare. Tang et al.15 e Liu et al.16 hanno studiato il danno roccioso sulla base di un modello costitutivo statistico del danno roccioso. I frammenti di roccia sono stati studiati da Lu et al. basato su LS-DYNA17. Aydin et al.18 hanno studiato la previsione delle prestazioni della lama della sega basandosi sulla rete neurale artificiale e sull'analisi di regressione. Tumac et al. avevano studiato le prestazioni di taglio con la lama per sega circolare di grande diametro19 e la previsione delle prestazioni di segabilità di grande diametro20. Turchetta et al.21 hanno studiato la forza di taglio e l'usura della lama della sega circolare ad alta velocità. Wang et al.22 hanno studiato la lama di una sega circolare che taglia la roccia con un metodo di simulazione numerica. Tuttavia, l'articolo ha studiato i parametri di taglio dell'influenza della lama della sega sul danno alla roccia e sulla forza di taglio, nel processo di taglio della roccia con una lama per sega circolare con profondità di taglio costante. Ma c'è meno ricerca sul frammento di roccia con il taglio della lama della sega circolare e hanno studiato i parametri di taglio dell'influenza della lama della sega flessibile sulla deformazione della lama della sega e sul danno della roccia senza il frammento di roccia nel processo di taglio della lama della sega circolare nella roccia verticalmente23. Lu et al.24 hanno studiato la piastra rocciosa conica che rompe la roccia formata dalla lama della sega circolare che taglia la roccia, ma non sono state effettuate indagini sulla lama della sega circolare che taglia la roccia. Tao et al.25 hanno studiato la lama di una sega circolare che taglia la pietra con il metodo di simulazione degli elementi finiti della dinamica non lineare, l'articolo ha studiato la regola del movimento e il meccanismo di usura. Wicaksana et al.26 hanno studiato il taglierino che rompe la roccia durante il processo di taglio con un metodo di simulazione numerica considerando le proprietà dinamiche della roccia, nel documento l'indagine considera le proprietà dinamiche della roccia.