离散元法模拟掘进机截齿煤岩切割：动态过程与优化设计新途径

本文主要探讨了"掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真方法"，发表于2013年的辽宁工程技术大学学报(自然科学版)第32卷第4期。作者纪玉杰和曹学涛来自沈阳理工大学机械工程学院，他们针对截齿在掘进机工作中的关键问题，即动态破坏过程，提出了利用离散元法进行仿真分析的新思路。 离散元法（Discrete Element Method, DEM）是一种数值模拟技术，它将连续体分解为离散单元，用于模拟复杂系统的力学行为。在这篇文章中，研究人员首先基于截割头的CAD模型构建了相应的离散元模型，这种模型精细地反映了截割头的几何特征及其与煤岩的互动。煤岩则被建模为二维圆盘颗粒，这有助于捕捉到煤岩的微观结构和力学特性。 仿真过程中，他们采用了接触和连接力学模型来计算截割过程中作用力的变化，这些力包括切削力、剪切力以及冲击力等，这些都是决定截齿性能和煤岩破碎效率的重要因素。通过VC++6.0编程语言编写了离散元仿真计算程序，利用MFC（Microsoft Foundation Classes）创建用户友好的界面，使得复杂的数据处理和可视化变得直观易懂。 对截割角为45度的典型情况进行仿真，结果显示离散元法能够有效地模拟截齿与煤岩的交互过程，从而验证了这种方法的可行性和有效性。这一研究成果不仅有助于深入理解截齿截割煤岩的动态破坏机制，还为截齿的设计优化提供了全新的研究途径。通过仿真，工程师可以预测和优化不同参数下截齿的性能，降低能耗，提高工作效率，对于掘进机行业的实际操作和技术创新具有重要意义。 这篇论文展示了离散元法在现代矿井开采中的应用潜力，尤其是在改善截齿性能和提升煤炭开采效率方面，为相关领域的研究者和实践者提供了有力的工具和技术支持。