| 基于PFC2D的单齿直线切削破岩过程分析 |
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| 引用本文： | 柳洪杰,凌雪. 基于PFC2D的单齿直线切削破岩过程分析[J]. 钻探工程, 2023, 50(S1): 156-162 |
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| 作者姓名： | 柳洪杰 凌雪 |
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| 作者单位： | 中国地质大学（北京）,中国地质大学（北京） |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助面上项目“真空无水低功耗条件下碎岩机理研究”（编号：41672365）；科学技术部863计划“自动化智能化岩心钻探技术与设备研制”（编号：2014AA06A614） |
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| 摘 要： | 在石油钻井、隧道开挖等领域经常遇到关于岩石切削的问题，岩石切削问题的研究成为提高机械开采效率的重要突破口。针对钻井过程中锥形齿切削岩石的塑-脆性破碎机理这一科学问题，以提高钻进效率为最终目的，通过实验测试岩石力学参数和离散单元法（PFC2D）建立了锥形齿平行切削岩石的数值模拟，研究岩石切削过程中在不同切削深度下的切削形貌、切削力、破岩比功等。结果表明：（1）岩屑先产生宏观剪切裂纹形成半脱落岩屑，后于薄弱处发生张拉失效导致岩屑弹出，并且在切削深度较浅时产生小尺寸岩屑，在切削深度较深时产生大尺寸岩屑。（2）研究了不同切削深度下产生岩屑时的切削峰值力，发现与Nishimatsu的峰值力模型更加符合，与切削深度呈线性增长的趋势。（3）切削力的峰值基本对应裂纹的激增，随着切削深度的增加裂纹图中台阶数会随之减少；破岩比功与切削深度在一定范围内呈正相关，并可以根据的关系图将切削过程划分出塑性破坏阶段、小碎屑阶段、脆性破坏3个阶段。
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| 关 键 词： | 岩石切削 离散元 岩屑 破岩比功 钻进效率 |
| 收稿时间： | 2023-05-31 |
| 修稿时间： | 2023-08-09 |
Analysis of rock breaking process of single tooth straight cutting based on PFC2D |
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| liuhongjie and lingxue. Analysis of rock breaking process of single tooth straight cutting based on PFC2D[J]. , 2023, 50(S1): 156-162 |
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| Authors: | liuhongjie and lingxue |
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| Affiliation: | China University of Geosciences (Beijing),China University of Geosciences (Beijing) |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | rock cutting discrete element rock fragment mechanical specific energy drilling efficiency |
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