PDC磨损齿切削破岩数值模拟研究

现有文献针对切削齿的数值模拟研究较少考虑磨损高度对切削齿温度、切削载荷的影响,然而聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿磨损后受力恶化、热磨损加剧会导致其快速失效。为探讨这一问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则为岩石的本构模型建立磨损齿的三维动态旋切仿真模型,运用数值模拟的方法分析在不同磨损高度、切削深度、前倾角的条件下切削齿的受力状态以及温升幅度。结果表明:与未磨损齿相比,磨损齿的切削载荷随磨损高度的增加而变大,且切削齿(直径13.4 mm、总高8 mm)磨损高度为1.5 mm时达到最大;切削齿磨损越严重,吃入到同一深度所需的力越大;前倾角增加,导致切削载荷也会变大。因此磨损齿在切削钻进过程中,磨损高度越高、前倾角越大,切削齿的失效风险越高;随着切削齿磨损高度增加,切削齿温升显著增加,在模拟条件下可提高54%~103%。

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本文档关键词:切削,磨损,数值,研究,PDC