离散元法在截齿截割煤岩仿真中的应用

"掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真方法" 在煤炭开采过程中，掘进机是至关重要的设备，而镐形截齿作为掘进机的主要工作部件，其性能直接影响到开采效率和安全性。为了深入理解截齿截割煤岩的动态破坏过程，研究人员采用了离散元法（DEM）进行仿真分析。离散元法是一种用于模拟颗粒材料相互作用的数值方法，特别适用于研究煤岩等多孔、易破碎的材料。 在本研究中，首先根据截割头的实际结构构建了相应的离散元模型，该模型能够精确地反映截割头与煤岩之间的接触情况。接着，采用二维圆盘颗粒来模拟煤岩，这是因为二维圆盘颗粒模型能够有效地表示煤岩内部的颗粒状特性，同时降低了计算复杂性。在模型中，颗粒之间的接触和连接力学模型被用来计算截割过程中截齿对煤岩的作用力，这些力包括剪切力、压缩力和摩擦力等，它们决定了煤岩的破坏模式和截割效率。 基于上述模型，研究人员利用VC++6.0编程语言开发了离散元仿真计算程序，并结合MFC（Microsoft Foundation Classes）库构建了用户友好的图形界面，使得操作人员可以方便地输入参数并观察仿真结果。通过该程序，可以模拟截齿在不同截割角度下对煤岩的切割过程，从而揭示煤岩动态破坏的详细机制。 在具体应用中，选取截割角为45°的条件下进行仿真，结果显示，离散元法能够有效再现截齿截割煤岩的工作场景，对煤岩的破碎过程进行了细致的描述，初步验证了这种方法的可行性。这一研究成果为深入分析截齿截割过程以及优化截齿设计提供了新的研究工具。 该研究通过离散元仿真技术，为截齿截割煤岩的动态破坏过程提供了理论支持，对于提升掘进机工作效率、减少能耗和改进截齿设计具有重要意义。未来，可以进一步扩展到三维模型，考虑更多实际工况因素，以实现更精确的仿真预测，推动煤炭开采技术的进步。