Investigação da separação de fragmentos durante o corte de rocha com lâmina de serra circular com base no ANSYS/LS

Jan 30, 2024

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 17346 (2022) Citar este artigo

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Lâminas de serra circular são amplamente utilizadas no processamento de pedras. O modelo de simulação numérica de lâmina de serra circular para corte de rocha dura baseado em ANSYS/LS-DYNA foi estabelecido para investigar o complexo problema dinâmico no corte de rocha. O mecanismo de falha da rocha e a influência dos parâmetros de corte na força de corte e fragmentos de rocha foram estudados por simulação numérica. Os resultados demonstraram que os modos de falha da rocha foram principalmente falha de tração com alguma falha de cisalhamento e falha de compressão. A força de corte e o número de fragmentos aumentaram com a velocidade de avanço. Com o aumento da velocidade de rotação da lâmina da serra circular, a força de corte e o número de fragmentos diminuíram e tenderam a se estabilizar. Com o aumento da distância entre as lâminas de serra circular, a força de corte e o número de fragmentos de rocha aumentam e mantêm a estabilidade básica, e quando a distância entre as lâminas de serra circular dupla atinge 25 mm, forma-se uma placa de rocha completa e a interação da serra circular lâminas diminuirá. A simulação numérica pode simular com precisão a quebra e a força da rocha quando uma lâmina de serra circular corta a rocha.

Lâminas de serra circular são frequentemente usadas em muitas indústrias, como aquelas que cortam rocha dura, concreto e vidro. Para formações rochosas duras, o método de quebra da rocha e a força de corte durante o processo de corte da rocha com lâminas de serra circular são essenciais para os pesquisadores que projetam lâminas de serra circular e outras ferramentas de corte.

Muitos pesquisadores realizaram muitos estudos teóricos e ensaios experimentais e adotaram vários métodos de simulação numérica para considerar a força de corte no processo de corte de rocha com uma lâmina de serra circular. Xu et al. realizou uma série de experimentos para estudar as características de corte e a relação de força em serragem circular1 e investigou a energia e as forças de retificação de lâmina de serra circular de granito2. Huang e outros. propuseram um modelo preditivo de poder de serrar baseado na força tangencial3. Aslantas et ai. pesquisaram o efeito da força de corte axial em uma lâmina de serra circular usada para cortar mármore4. Karakurt aplicou o método Taguchi para determinar a força de corte e as variáveis ​​operacionais de uma lâmina de serra circular5. A energia de corte específica é um índice de avaliação crítico do desempenho de corte da lâmina de serra circular. Aydin et ai. usou um experimento para pesquisar a influência das variáveis ​​operacionais e propriedades da rocha na energia específica6. Yurdakul et ai. estudou a previsão específica de energia de corte por métodos estatísticos7. Ersoy et ai. investigaram os efeitos dos parâmetros da rocha na propriedade de corte de lâminas de serra circular com diferentes taxas de avanço e profundidades de corte8. Kahraman et ai. modelos estabelecidos que costumavam avaliar a produção de lajes e as propriedades da rocha com uma série de medições de desempenho de serras circulares de grande diâmetro9.

Muitos estudiosos estudaram a serrabilidade, danos, fragmentos de rocha e desgaste de lâminas de serras circulares. Güney estabeleceu um modelo para prever o desempenho de uma serra de grande diâmetro com base na dureza da superfície da rocha, que pode ser usada para prever a serrabilidade do carbonato10. Fener et al. usaram análise de regressão simples e múltipla para pesquisar as correlações entre serrabilidade e propriedades da rocha 11. Ersoy et al.12 e Aydin et al.13 pesquisaram a influência dos parâmetros operacionais e as características da rocha cortada no desgaste de uma serra circular. Zeng et al.14 estudaram a influência dos parâmetros de corte no dano de carvão e rocha com corte de lâmina de serra circular. Tang et al.15 e Liu et al.16 pesquisaram danos em rochas com base em um modelo constitutivo estatístico de danos em rochas. Os fragmentos de rocha foram estudados por Lu et al. baseado em LS-DYNA17. Aydin et al.18 investigaram a predição do desempenho da lâmina de serra com base na rede neural artificial e na análise de regressão. Tumac et al. estudaram o desempenho de corte com lâmina de serra circular de grande diâmetro19 e a predição do desempenho de serrabilidade de grande diâmetro20. Turchetta et al.21 estudaram a força de corte e o desgaste da lâmina de serra circular em alta rotação. Wang et al.22 investigaram a lâmina de serra circular cortando rocha com o método de simulação numérica. No entanto, o trabalho estudou os parâmetros de corte da influência da lâmina de serra no dano à rocha e na força de corte, no processo de corte de rocha com lâmina de serra circular com profundidade de corte constante. Mas há menos pesquisas sobre o fragmento de rocha com corte de lâmina de serra circular, e eles investigaram os parâmetros de corte da influência da lâmina de serra flexível na deformação da lâmina de serra e danos à rocha sem o fragmento de rocha no processo de corte de lâmina de serra circular na rocha verticalmente23. Lu et al.24 investigaram a placa cônica de quebra de pico que é formada pela rocha cortante da serra circular, mas não há investigação sobre a rocha cortante da serra circular. Tao et al.25 estudaram a pedra de corte de lâmina de serra circular com o método de simulação de elementos finitos de dinâmica não linear, o trabalho estudou a regra de movimento e mecanismo de desgaste. Wicaksana et al.26 investigaram o cortador de pico quebrando rocha no processo de corte com método de simulação numérica considerando as propriedades dinâmicas da rocha, no artigo, a investigação está considerando as propriedades dinâmicas da rocha.