水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

作者

杨晓峰李晓红卢义玉
单位

重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室
摘要

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型,并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上,给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法,从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析,并给出了热应力的计算模型,并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明:热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力,热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内,避免刀具早期失效,延长其使用寿命。
关键词

水射流岩石切削刀具热应力温度
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金委创新研究群体专项基金资助项目(50621403)；重庆市杰出青年基金资助项目(CSTC2009BA6047)；重庆大学研究生科技创新基金资助项目(201005B1A0010341)；
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