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Apr 21, 2023

Untersuchung der Fragmenttrennung beim Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt auf Basis von ANSYS/LS

Wissenschaftliche Berichte Band 12,

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 17346 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Kreissägeblätter werden häufig in der Steinbearbeitung eingesetzt. Das auf ANSYS/LS-DYNA basierende numerische Simulationsmodell zum Schneiden von Hartgestein mit Kreissägeblättern wurde entwickelt, um das komplexe dynamische Problem beim Gesteinsschneiden zu untersuchen. Der Versagensmechanismus des Gesteins und der Einfluss von Schnittparametern auf die Schnittkraft und Gesteinsfragmente wurden durch numerische Simulation untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass es sich bei den Versagensarten des Gesteins hauptsächlich um Zugversagen mit etwas Scherversagen und Druckversagen handelte. Mit der Vorschubgeschwindigkeit stiegen die Schnittkraft und die Anzahl der Bruchstücke. Mit zunehmender Drehzahl des Kreissägeblattes nahmen die Schnittkraft und die Anzahl der Bruchstücke ab und stabilisierten sich tendenziell. Mit zunehmendem Abstand zwischen den Kreissägeblättern nehmen die Schnittkraft und die Anzahl der Gesteinsfragmente zu und die Grundstabilität bleibt erhalten. Wenn der Abstand zwischen den Doppelkreissägeblättern 25 mm erreicht, entsteht eine fertige Gesteinsplatte und das Zusammenspiel der Kreissäge Die Klingen werden abnehmen. Mit der numerischen Simulation können Gesteinsbrüche und Kräfte genau simuliert werden, wenn ein Kreissägeblatt Gestein schneidet.

Kreissägeblätter werden häufig in vielen Branchen eingesetzt, beispielsweise zum Schneiden von Hartgestein, Beton und Glas. Bei harten Gesteinsformationen sind die Methode des Gesteinsbruchs und die Schnittkraft beim Gesteinsschneidevorgang mit Kreissägeblättern für Forscher, die Kreissägeblätter und andere Schneidwerkzeuge entwerfen, von entscheidender Bedeutung.

Viele Forscher haben viele theoretische Studien und experimentelle Versuche durchgeführt und verschiedene numerische Simulationsmethoden angewendet, um die Schnittkraft beim Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt zu berücksichtigen. Xu et al. führte eine Reihe von Experimenten durch, um die Schnitteigenschaften und das Kraftverhältnis beim Kreissägen zu untersuchen1 und untersuchte die Energie und Kräfte beim Kreissägeblattschleifen von Granit2. Huang et al. schlugen ein Vorhersagemodell für die Sägeleistung vor, das auf der Tangentialkraft basiert3. Aslantas et al. erforschte die Wirkung der axialen Schnittkraft auf ein Kreissägeblatt, das zum Schneiden von Marmor verwendet wurde4. Karakurt wandte die Taguchi-Methode an, um die Schnittkraft und Betriebsvariablen eines Kreissägeblatts zu bestimmen5. Die spezifische Schnittenergie ist ein entscheidender Bewertungsindex für die Schnittleistung von Kreissägeblättern. Aydin et al. nutzte ein Experiment, um den Einfluss der Betriebsvariablen und Gesteinseigenschaften auf die spezifische Energie zu erforschen6. Yurdakul et al. untersuchte die Vorhersage der spezifischen Schnittenergie mit statistischen Methoden7. Ersoy et al. untersuchten die Auswirkungen von Gesteinsparametern auf die Schnitteigenschaften von Kreissägeblättern mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen8. Kahraman et al. etablierte Modelle, die zur Bewertung der Brammenproduktion und der Gesteinseigenschaften mit einer Reihe von Leistungsmessungen von Kreissägen mit großem Durchmesser verwendet wurden9.

Viele Wissenschaftler haben die Sägebarkeit, Beschädigung, Gesteinsfragmente und den Verschleiß von Kreissägeblättern untersucht. Güney entwickelte ein Modell zur Vorhersage der Leistung einer Säge mit großem Durchmesser auf der Grundlage der Gesteinsoberflächenhärte, das zur Vorhersage der Sägebarkeit von Karbonat verwendet werden kann10. Fener et al. verwendeten einfache und mehrfache Regressionsanalysen, um die Zusammenhänge zwischen Sägebarkeit und Gesteinseigenschaften zu untersuchen. 11. Ersoy et al.12 und Aydin et al.13 untersuchten den Einfluss von Betriebsparametern und den Eigenschaften des geschnittenen Gesteins auf den Verschleiß einer Kreissäge. Zeng et al.14 untersuchten den Einfluss von Schnittparametern auf Kohle- und Gesteinsschäden beim Schneiden mit Kreissägeblättern. Tang et al.15 und Liu et al.16 untersuchten Gesteinsschäden auf der Grundlage eines statistischen Gesteinsschadens-Konstitutivmodells. Die Gesteinsfragmente wurden von Lu et al. untersucht. basierend auf LS-DYNA17. Aydin et al.18 untersuchten die Vorhersage der Sägeblattleistung auf der Grundlage des künstlichen neuronalen Netzwerks und der Regressionsanalyse. Tumac et al. hatte die Schnittleistung mit dem Kreissägeblatt mit großem Durchmesser19 und die Vorhersage der Sägebarkeitsleistung mit großem Durchmesser20 untersucht. Turchetta et al.21 untersuchten die Schnittkraft und den Verschleiß des Kreissägeblatts bei hoher Geschwindigkeit. Wang et al.22 untersuchten das Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt mithilfe einer numerischen Simulationsmethode. In der Arbeit wurden jedoch die Schnittparameter untersucht, die das Sägeblatt auf die Gesteinsschädigung und die Schnittkraft hat, während das Kreissägeblatt Gestein mit konstanter Schnitttiefe schneidet. Es gibt jedoch weniger Untersuchungen zu Gesteinsfragmenten beim Schneiden mit Kreissägeblättern, und sie haben die Schnittparameter des flexiblen Sägeblatts untersucht, die sich auf die Sägeblattverformung und Gesteinsschäden auswirken, ohne dass Gesteinsfragmente beim Schneiden mit Kreissägeblättern in Gestein entstehen vertikal23. Lu et al.24 haben die konische Spitzhacke untersucht, die die Felsplatte bricht, die durch das Schneiden des Gesteins mit dem Kreissägeblatt gebildet wird, es liegen jedoch keine Untersuchungen zum Schneiden des Gesteins durch das Kreissägeblatt vor. Tao et al.25 untersuchten das Kreissägeblatt, das Stein mit der nichtlinearen Dynamik-Finite-Elemente-Simulationsmethode schneidet, und untersuchten in der Arbeit die Bewegungsregel und den Verschleißmechanismus. Wicaksana et al.26 haben das Zerkleinern von Gestein im Schneideprozess mithilfe einer numerischen Simulationsmethode unter Berücksichtigung der dynamischen Eigenschaften des Gesteins untersucht. In der Arbeit werden bei der Untersuchung die dynamischen Eigenschaften des Gesteins berücksichtigt.

Frühere Studien haben viele Fortschritte bei Kreissägeblättern erzielt. Die meisten Forscher haben die Schnittkraft, die spezifische Schnittenergie, die Sägebarkeit von Gestein und den Verschleiß von Kreissägeblättern beim Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern untersucht. Und es gibt viele Forscher, die das Brechen von Gestein (Stein) mit anderen Schneidwerkzeugen erforschen. Es gibt weniger Untersuchungen darüber, wie das Kreissägeblatt Gestein schneidet und viele Fragmente bildet, sowie über die Gesteinsschäden. Daher wurden in dem Manuskript die Schnittparameter von Kreissägeblättern, die vertikal in Fels schneiden, mit numerischen Simulationsverfahren untersucht. Und die numerische Simulation wird mit dem Experiment zum Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern modifiziert. Die Vorschubgeschwindigkeiten des Kreissägeblattes sind auf 0,10, 0,12, 0,14, 0,16, 0,18, 0,20, 0,22, 0,24, 0,26, 0,28 und 0,30 m/min eingestellt, die Drehzahlen sind auf 1000, 1400, 1800, 2200, 2600 und 3000 U/min und der Abstand der Doppelkreissägeblätter werden auf 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 und 50 mm eingestellt, um den Einfluss der Schnittparameter auf das Schneiden von Kreissägeblättern zu untersuchen Leistung und die Gesteinsfragmente beim Schneiden von Gestein mit einer Kreissäge. Daher könnten die Simulationsergebnisse als Leitfaden für die Gesteinsverarbeitung dienen.

Beim Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt setzt sich die Schnittkraft aus der Normalkraft, der Tangentialkraft und der Axialkraft zusammen, wie in Abb. 1 dargestellt. Die Normalkraft entsteht durch die Kompression zwischen dem Kreissägeblatt und dem Gestein. Die relative Gleitreibung zwischen Sägeblatt und Gestein bildet die Tangentialkraft. Die Axialkraft entsteht durch das Herauspressen von Bruchstücken zwischen Kreissägeblatt und Felswand. Und die Wirkung der Diamantschleifpartikel eines Diamantsägeblatts auf die Schnittkraft beim Gesteinsschneiden ist in Abb. 1 dargestellt. Im Vergleich zur Schnittkraft, Normalkraft und Tangentialkraft ist die Axialkraft zu klein, um die Lösung zu vereinfachen Modell. Daher sind die Gleichungen zur Lösung der Tangential- und Normalkräfte beim Schneiden von Gestein durch das Kreissägeblatt in den Formeln (1) und (2)27 dargestellt.

wobei \({l}_{s}\) die Bogenlänge eines einzelnen Segments ist, \({l}_{w}\) die Bogenlänge einer einzelnen Rinne ist, \(\updelta \) die Kontinuität ist Verhältnis des Sägeblattes und \(\delta =\) 0,713.

Dabei ist C die Anzahl der effektiven Schleifmittel auf einem einzelnen Block, \({A}_{a}\) die Anzahl der pro Flächeneinheit schneidenden Diamantschleifmittel, \(\eta \) das Verhältnis der effektiven Schleifpartikel zu Die tatsächlich am Schneiden beteiligten Diamantschleifpartikel betragen im Allgemeinen 2/3, und b ist die Abschnittsbreite des Kreissägeblatts.

Dabei ist \({l}_{c}\) die Sägebogenlänge, D der Blattdurchmesser und \(\beta \) der Sägebogenwinkel.

wobei \({C}_{p}\) die Schnitttiefe des einzelnen Diamantschleifmittels ist.

Das Kreissägeblatt schneidet Hartgesteinsmodell.

Die maximale Schnitttiefe eines einzelnen Diamantschleifmittels wird als Formel (7) dargestellt.

wobei \(\theta \) die Hälfte des Winkels an der Schneidunterseite ist und als 60 Grad angenommen wird, \({V}_{f}\) die Vorschubgeschwindigkeit ist und \({V}_{r}\ ) ist die Rotationsgeschwindigkeit.

Gemäß Abb. 1 können die Lösungen der Tangential- und Normalkräfte wie folgt ausgedrückt werden:

Dabei ist \({F}_{t}\) die Tangentialkraft, \({F}_{n}\) die Normalkraft, \({F}_{x}\) die Horizontalkraft und \({F}_{y}\) ist die vertikale Kraft. Dabei bestimmte die Kontaktbogenlänge des Kreissägeblatts und des Gesteins den Wert von \(k\); \(k\) ist jedoch eine dynamische Variable.

Das Gestein ist ein quasi sprödes heterogenes Material. Zur Simulation des Gesteins wird das RHT-Konstitutivmodell eingesetzt, das zur Untersuchung von Gesteinsschäden beim Schneiden mit Kreissägeblättern verwendet werden kann. Das RHT-Materialmodell kann die Gesteinsleistung simulieren, die 34 Parameter umfasst und die meisten Parameter genau getestet und berechnet werden können. Das RHT-Modell kann zur Beschreibung der Versagensfestigkeit, Anfangsstreckgrenze und Restfestigkeit von Gestein unter Belastung eingesetzt werden. Das RHT-Modell umfasst drei Kappenoberflächen, eine Restfestigkeitsoberfläche, eine Versagensoberfläche und eine Elastizitätsgrenzoberfläche, die dem konstitutiven Modell helfen, die Beziehung zwischen hydrostatischem Druck, Versagensfestigkeit und Elastizitätsgrenze auszudrücken.

Gleichung der elastischen Grenzflächenfunktion:

Während die Obergrenze der Ertragsfläche durch dargestellt wird

wobei \({P}_{0}\) die Elastizitätsgrenze des Materials ist; \({Y}_{cla}^{*}\) ist das Verhältnis der elastischen Festigkeit zur Endfestigkeit des Materials; \({P}^{*}\) ist der normale hydrostatische Druck.

Die entsprechende g-Versagensfunktion \({Y}_{fail}^{*}\) der Versagensfläche wird wie folgt ausgedrückt:

wobei \({\sigma }_{eq}^{*}\) die normalisierte äquivalente Spannung ist und normalisiert als

Dabei ist \({f}_{c}\) die einachsige Druckfestigkeit, \({Y}_{txc}^{*}(P)\) die Stärke des komprimierten Meridians. Die Entwicklung dieser Variablen wird wie folgt angegeben:

Dabei ist \({F}_{RATE}(\dot{\varepsilon )}\) der Faktor zur Verbesserung der dynamischen Dehnungsrate, dargestellt in der folgenden Gleichung.

Dabei ist \({R}_{3}(\theta)\) der radiale Radius, der einem beliebigen Spannungswinkel entspricht, und das radiale meridionale Radiusverhältnis, dargestellt in der folgenden Gleichung.

wobei \(\theta ={\text{cos}}^{-1}\left(\frac{3\sqrt{3}{J}_{3}}{2{J}_{2}^ \frac{3}{2}}\right)/3\), \(0\le \theta \le \pi /3,\)

welche, 0,51 \(\le \) Q2 \(\le \) 1,0, welche A, N, \(\partial , \delta , {Q}_{2}\) und \({B}_{Q} \) sind die Materialparameter.

Nachfolgend wird die Restfestigkeitsoberfläche beschrieben,

wobei B die Restfehleroberflächenkonstante ist; und M ist der Restversagensflächenindex.

Die Frontbeschreibung lautet wie folgt: Liegt die Front zwischen der Elastizitätsgrenze und der maximalen Versagensfläche, dann

Dabei sind \({\varepsilon }_{pl,eq}\) und \({\varepsilon }_{plhard/eq}\) die plastische Dehnung, die der aktuellen Versagensfläche bzw. dem maximalen Versagen entspricht.

Liegt die Front zwischen der maximalen Versagensfläche und der Restversagensfläche, hängt die Versagensfläche vom Schadensausmaß D ab.

Dabei ist \({\varepsilon }_{f,min}\) die minimale plastische Dehnung zum Zeitpunkt des Materialversagens mit 0,01, \({D}_{1}\) und \({D}_{ 2}\) sind die Materialschadenskonstanten; \({\varepsilon }_{P}\) ist die plastische Dehnung.

Die inhomogene Ausbreitung der Risse im Raum führt zu einer Anisotropie der abgeleiteten Materialien, und das anisotrope Verhalten muss berücksichtigt werden, um die konstitutive Schadensbeziehung mit der äußeren Lasteinwirkung aufzubauen. Jedem Riss wird ein Schadenswert zugewiesen, um den Risszustand zu beschreiben, wobei die Diskretheit des Nork-Vektors berücksichtigt wird. Die Schadensvariablen der Bruchfamilien sind als Satz definiert, der durch die Formel (25) ausgedrückt wird. \({d}_{i}\) ist die interne Schadensvariable des i-ten Risses.

Der Einfachheit halber sollte berücksichtigt werden, dass die Gesteinsmatrix eine einzige Gruppe von Brüchen enthält. Unter der Annahme, dass der Normalvektor der Gruppenfrakturen n ist und \(d=d({\varvec{n}})\) zur Darstellung der Frakturverteilungsdichte, also der Schadensvariablen im Allgemeinen, verwendet wird. Es ist notwendig, den Ausdruck der freien Energie des Bruchmatrixsystems zu bestimmen, um ein schädigungsmechanisches Modell auf der Grundlage der Thermodynamik zu erstellen. Wenn man nur die Energiedissipation der Rissausbreitung berücksichtigt, ist die spannungsfreie Energie des Systems die Funktion der makroskopischen Variablen \(\varepsilon \) und der Schadensvariablen d, wie in Funktion (26) dargestellt.

wobei \({C}^{hom}\left(d\right)\) der effektive elastische Tensor des beschädigten Materials ist.

Dies kann durch Ableiten der freien Energie aus den internen Variablen erhalten werden. Stellen Sie zunächst die Makro-Spannungs-Dehnungs-Beziehung her, wie in Formel (27) dargestellt.

Man erhält die auf die Schadensvariable bezogene thermische Kraft, also die Schadensantriebskraft.

Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist die durch die Bruchausbreitung verursachte Energiedissipation nicht negativ und erfüllt die Gleichung. (29)

Im Rahmen der Thermodynamik wird üblicherweise das Schädigungskriterium verwendet, das auf der Freisetzungsrate der Verformungsenergie basiert und in Gl. (30)

Dabei ist \(R\left(d\right)\) die Widerstandsfunktion der Schadensentwicklung (Rißausbreitung) für das Schadenskriterium (31). Die Ladebedingungen sind wie folgt:

Unter der Annahme, dass es sich bei dem Gestein um orthorhombisches Material handelt, folgt die Schadensentwicklung dem Orthogonalisierungskriterium.

wobei \({\lambda }^{d}\) der Schadensmultiplikator ist.

Ähnlich wie bei der klassischen plastischen Theorie lautet die Schadensentwicklungsgleichung unter Berücksichtigung der Be- und Entladebedingungen wie folgt:

Der Schadensmultiplikator \({\lambda }^{d}\) kann durch die Schadenskonsistenzbedingung (g = 0 und \(\dot{\text{g}}=0\)) wie folgt bestimmt werden:

Darüber hinaus kann die Spannungs-Dehnungs-Beziehung in Form einer Rate basierend auf dem Kriterium der Schadensentwicklung ermittelt werden. Erstens wird die makroskopische Spannungs-Dehnungs-Beziehung in Differentialform als Gleichung ausgedrückt. (35)

Und es gibt die folgende Beziehung, dargestellt als (36)

Und dann erhalten Sie die Gleichung als (37)

wobei \({C}^{tan}\) der tangentiale elastische Tensor des Materials ist, der spezifische Ausdruck als (38)

darunter die Schadenshärtungsparameter \({H}_{d}=-\partial g/\partial d\).

Ein dreidimensionales Modell des Schneidens von Gestein mit einem Kreissägeblatt ist in Abb. 2 dargestellt. Das Gestein und das Kreissägeblatt wurden als 800 \(\times \) 300 \(\times \) 300 mm großer Quader vereinfacht Das Kreissägeblattmodell hat einen Durchmesser von 600 mm und eine Dicke von 5 mm mit 24 U-förmigen Zähnen. Das Kreissägeblatt wurde an den Umfang eines runden Stahlkerns angelötet. Das Materialmodell RHT und das 8-Knoten-hexaedrische SOLID_164 werden zur Vernetzung des Gesteinsmodells verwendet. Die Elementgröße wird vom MeshTool auf 1 mm festgelegt. Der Artikel untersucht hauptsächlich die Gesteinsfragmente und die Schnittkraft des Kreissägeblatts. Das Kreissägeblatt ist mit STARREM Material vernetzt. Die wichtigsten Parameter des Gesteins sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die wichtigsten Materialparameter des Gesteinskonstitutivmodells und des Sägeblattmodells werden im numerischen Simulationsmodell angewendet, das in den Tabellen 2 und 3 dargestellt ist. Die gesamte Einschränkung wurde der Bodenfläche des Gesteins hinzugefügt Gestein, wodurch die Verschiebung in x-, y- und z-Richtung begrenzt wird (rechts und links von der Oberfläche sowie vor und hinter der Oberfläche). Die Nichtreflexionsgrenzen, die nicht geschnitten sind, wurden der Felsoberfläche hinzugefügt, um die tatsächlichen Felsen genau zu simulieren. Um das Interaktionsproblem zwischen dem Kreissägeblatt und dem Gestein zu lösen, wurde die automatische Lagrange/Lagrange-Kupplung eingesetzt28. Für das Kreissägeblatt wurden die Verschiebungsbeschränkungen für die Y- und Z-Richtung sowie die Rotationsbeschränkungen für die X- und Y-Achse verwendet. Auf das Kreissägeblatt wurde eine lineare Bewegung in y-Richtung und eine Drehung um die x-Achse ausgeübt. Der Zeitschritt zur Ausgabe der Berechnungsdatei wurde auf 0,01 s eingestellt. Die k-Datei wurde zur Berechnung mit der Workstation, 40 Rechenkerne, in ANSYS/Slover importiert. In diesem Artikel wurde der Gesteinszertrümmerungsmechanismus mit Kreissägeblättern während des Gesteinsschneidevorgangs untersucht.

Das numerische Simulationsmodell zum Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern.

Einrichtung des Prüfstands zum Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern, um das Schneiden des Kreissägeblatts in Gestein vertikal durchzuführen. Der Prüfstand für das Kreissägeblatt-Schneidgestein ist in Abb. 3 dargestellt. Die Hochgeschwindigkeitskamera wird zum Fotografieren des Kreissägeblatt-Schneidgesteins eingesetzt, der Kraftsensor und das Kraftsignalerfassungssystem werden zum Erfassen des Kreissägeblatt-Schneidgesteins eingesetzt Gewalt. Das Kreissägeblatt schneidet vertikal in Fels, mit einer Drehzahl von 1000 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,20 m/min.

Der Prüfstand zum Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern.

Die experimentellen Ergebnisse des vertikalen Schneidens eines Kreissägeblatts in Fels sind in Abb. 4 (1) dargestellt. Der Fehler der Schnittkraft, Normalkraft, Tangentialkraft und Axialkraft der experimentellen und numerischen Simulationsergebnisse beträgt weniger als 0,05, daher ist die numerische Simulation genau. Die Ergebnisse des Experiments und der numerischen Simulation sind in Abb. 4 (2) dargestellt. Die Ergebnisse der numerischen Simulation zeigten, dass das Gestein beim Schneiden mit dem Kreissägeblatt mehrere Fragmente bildete. Und die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass es mehrere Gesteinsfragmente gibt. Die Ergebnisse des Experiments zum Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern haben die numerische Simulation modifiziert, was dazu beiträgt, die Genauigkeit der numerischen Simulation zu verbessern.

Die experimentellen Ergebnisse des Kreissägeblattschneidens von Gestein.

Die numerischen Simulationsergebnisse des Gesteinszertrümmerungsprozesses beim Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,3 m/min und einer Drehzahl von 3000 U/min sind in Abb. 5 dargestellt Kreissägeblatt komprimiert das Gestein, das Schadensfeld des Gesteins bildete sich und breitete sich im Anfangsstadium aus, und dann dehnte sich die Schadenszone aus. Der Schadensbereich des Gesteins entstand an der Kontaktstelle rund um das Kreissägeblatt, wie in Abb. 5a dargestellt. Durch das Sägeblatt wurden zunächst die Elemente hinter dem Kreissägeblatt in Mitleidenschaft gezogen, was zu Beschädigungen und Belastungen führte. Die offensichtliche Dehnung trat vorne in der Mitte der Kontaktstelle zwischen Kreissägeblatt und Gestein auf, und näher an der Vorderseite der Mitte der Kontaktstelle zwischen Kreissägeblatt und Gesteinsversagen war die Gesteinselementdehnung deutlich zu erkennen Die Kante des Sägeblattsegments übt die Schnittkraft auf die Gesteinselemente aus, wie in Abb. 5b dargestellt. Die meisten Elemente auf beiden Seiten des Kreissägeblattes versagten nicht vor allem deshalb, weil das Gestein eine elastische Verformung erzeugte. Wie in Abb. 5c dargestellt, dehnte sich das Schadensfeld mit der Fortsetzung des Felseinschnitts aus und einige Elemente im Schadensfeld versagten. Die Verformung des Gesteinselements erfolgte an der Stelle, an der das Kreissägeblatt das Gestein schnitt. Während sich das Sägeblatt drehte, war die Verformung des Elements beim Kontakt mit der Kante des Sägeblattsegments offensichtlich. Mit zunehmender Schnitttiefe vergrößerte sich die Kontaktfläche des Kreissägeblatts mit dem Gestein und die Schadensfeldlänge vergrößerte sich; allerdings verringerte sich die Breite des Schadensfeldes. Die Anzahl der Versagenselemente nahm zu, als das Kreissägeblatt Gestein schnitt, dargestellt in Abb. 5d. Beim Schneiden des Gesteins mit dem Kreissägeblatt verringerte sich die Schadensfläche, und das Gestein brach in Bruchstücke auf, wie in Abb. 5e dargestellt. Beim Vergleich von Abb. 5d, e ist ersichtlich, dass das Schadensfeld auf beiden Seiten des Kreissägeblatts abnahm und die Anzahl der Fehlerelemente zunahm.

Das Kreissägeblatt schneidet Gestein mit einer Schnitttiefe von 10 mm, einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,3 m/min und einer Drehzahl von 3000 U/min.

Mit zunehmender Schnitttiefe und abnehmender Schadensfläche bildeten sich einige Fragmente. Einige Elemente im Schadensfeld versagten nicht, vor allem aufgrund der vom Gestein erzeugten elastischen Verformung und Druckspannung. Abbildung 5f zeigt, dass viele Fragmente vom Gestein fielen und die Schadenszone abnahm. Die Position des Risses war zufällig, da es sich bei dem Gestein um eine Art heterogenes Material handelt, wie in Abb. 5d–f dargestellt. Wie in Abb. 5f dargestellt, erscheinen weitere Fragmente ohne Regelmäßigkeit und bilden einige Bruchbereiche. In den vorderen und hinteren Schadensbereichen des Kreissägeblatts gelang es den Elementen nicht, die Gesteinsfragmente zu simulieren, die sich beim Schneiden des Gesteins durch das Sägeblatt bildeten. Die Fragmente entstanden hauptsächlich im mittleren Teil des Schnittbereichs, und die größeren Fragmente wurden aus dem Zwischenbereich der Schnittzone von Kreissägeblatt und Gestein abgetrennt.

Beim Vergleich von Abb. 5d–f ist mit zunehmender Einschnitttiefe ersichtlich, dass das Schadensfeld abnahm, die Elemente versagten und sich im Gesteinseinschnittbereich einige Fragmente bildeten. Mit zunehmender Schnitttiefe verringerte sich die Schadensfläche und die Anzahl der Versagenselemente und Fragmente nahm zu. Das Löschen von Versagenselementen führte dazu, dass sich einige Elemente, die die Versagenskriterien nicht erreichten, vom Gestein lösten und Fragmente bildeten. Die meisten Fragmente entstanden im mittleren Teil des Schnittbereichs auf beiden Seiten des Kreissägeblatts. Das Kreissägeblatt schnitt Gestein mit hoher Rotationsgeschwindigkeit, und es bildeten sich viele Fragmente, die zum Medium der Wechselwirkung zwischen Sägeblatt und Gestein auf beiden Seiten der Sägefuge wurden, was der Hauptgrund für die Entwicklung der Axialkraft war . Die auf beiden Seiten des Sägeschlitzes ausgeübte Kraft ist in der Mitte des Schnittbereichs größer, was zu schweren Brüchen und einem größeren Schadensfeld führt.

Um die Schadensverteilung des Gesteins zu untersuchen, wurden verschiedene Querschnitte verwendet, wie in Abb. 6 dargestellt. Sechs Abschnitte in y-Richtung und ein Abschnitt in x-Richtung zeigten, dass die Gesteinsfragmentierung und die Schäden entlang der Verteilung verteilt waren Kreissägeblatt im Felsinneren. Die Hauptschadenszone verteilte sich entlang des Bogens und auf beiden Seiten des Kreissägeblattes. Das Schadensfeld war zufällig verteilt, und das Gestein versagte nicht und es bildeten sich keine Bruchstücke, die vom Gestein abfielen. Beim Vergleich der sechs Profile (Abb. 6b–g) entsprechend Abb. 6a lässt sich schlussfolgern, dass die Verteilung des Schadensfeldes entlang der Längstiefe des Sägeblattes eng mit der Drehzahl und der Vorschubgeschwindigkeit zusammenhängt. Die Schadenszone ist in Abb. 6a nicht gleichmäßig verteilt; Das Schadensfeld nimmt von links zur Mitte hin zu und von der Mitte nach rechts ab, mit einer Drehgeschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn und einer Vorschubgeschwindigkeit nach unten. Der Bereich mit dem größten Schaden liegt in der Mitte und die linke Seite weist den geringsten Schaden auf. Aufgrund der Wirkung der simulierten Rotationsgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit auf das Gestein wird die Beschädigung des Gesteins durch das Sägeblatt verstärkt. Der Schadensbereich auf der rechten Seite ist aufgrund des durch den Sägeblattschnitt gebildeten Fragmentpaares größer als auf der linken Seite. Das Schadensfeld ist zufällig im oberen Teil der Bogenkante des Sägeflözes verteilt, und die Gesteinsfragmente befinden sich hauptsächlich an der oberen Oberfläche.

Die Verteilung verschiedener Querschnitte in y-Richtung.

Die Verteilungen der verschiedenen Querschnitte zeigten deutlich die unterschiedlichen Erosionsabstände zwischen den beiden Seiten des Sägeblattes und dem Gestein in unterschiedlichen Tiefen. Die Schnitttiefe des Kreissägeblattes hat einen wesentlichen Einfluss auf die Schnittleistung. Bei einer größeren Schnitttiefe kommt es zu vielen Rissen, die sich kreuzen und zu viele Bruchstücke bilden, was auf die Isotropie und Kontinuität des Gesteins zurückzuführen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die numerische Simulation des Gesteinsschneidens mit einem Kreissägeblatt den Gesteinsfragmentierungsprozess reproduzieren kann.

Um den Gesteinsfragmentierungsmechanismus für die Wechselwirkung zwischen Kreissägeblatt und Gestein zu untersuchen, wurden fünf Versagenselemente im Quetschfeld am ersten Kontaktpunkt zwischen Kreissägeblatt und Gestein ausgewählt, während das Kreissägeblatt wie dargestellt vertikal in Gestein schnitt in Abb. 5, um die Spannung, den Druck und den Schadenswert im Vergleich zur Zeit zu messen, um das Versagen beim Felsschneiden mit einem Kreissägeblatt zu untersuchen, wie in Abb. 7 gezeigt. Ein positiver Wert des Drucks weist auf Druckspannung hin, während ein negativer Wert auf Druckspannung hinweist zeigt Zugspannung an. Beim Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern können drei verschiedene Arten von Versagen auftreten, darunter Druck-, Zug- und Scherversagen. Die Forschungsmethode ist mit der Referenz22 und wahrscheinlich mit der Referenz25 vergleichbar. Während die Zugspannung des Elements 18,2 MPa erreichte, deutete dies auf ein Zugversagen hin, während die Scherspannung, die 39,7 MPa erreichte, ein Scherversagen vorhersagte, andernfalls zeigte das Element ein Druckversagen.

Druck und entsprechender Schaden im Zeitverlauf in verschiedenen Positionen.

Wie in Abb. 7a dargestellt, erreichte der Druck am Testpunkt 1 (Element 124,123) 55,1 MPa; Die Scherspannung betrug 21,5 MPa, was weniger als 39,7 MPa ist, und die Zugspannung lag unter der Zugfestigkeitsschwelle von 18,2 MPa und der Schadenswert erreichte 1, woraus sich ergibt, dass Testpunkt 1 ein Druckversagen ist. Der Schadenswert von Testpunkt 2 erreichte 1 und die Zugspannung erreichte aufgrund eines relativ niedrigen Extraktionswerts 18,18 MPa; Die Scherspannung betrug 16,83 MPa, was bedeutet, dass das Versagen nicht auf die Scherspannung zurückzuführen war, was darauf hindeutet, dass es sich bei der Versagensart an Testpunkt 2 um ein Zugversagen handelte, wie in Abb. 7b dargestellt. Bei Testpunkt 4 erreichte die Scherspannung 39,7 MPa; Allerdings waren die Zugspannung und die Festigkeitsspannung geringer als die Zugfestigkeit von 18,2 MPa, was auf ein Scherversagen hindeutete.

Von den fünf Testpunkten zeigten drei Punkte Zugversagen, einer zeigte Druckversagen und einer zeigte Scherversagen an. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass es sich bei der Versagensart der Gesteinselemente hauptsächlich um Zugversagen handelt; Bei einigen handelt es sich um Druck- und Scherversagen, wie in Tabelle 4 dargestellt.

Das Kreissägeblatt schneidet Hartgestein mit einer Drehzahl von 2000 U/min und Vorschubgeschwindigkeiten von 0,10, 0,12, 0,14, 0,16, 0,18, 0,20, 0,22, 0,24, 0,26, 0,28 und 0,30 m/min. Abbildung 8 zeigt die Fragmente des Kreissägeblatts, die Gestein mit Vorschubgeschwindigkeiten von 0,10, 0,14, 0,18, 0,22, 0,26 und 0,30 m/min schneiden. Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit nahm die Anzahl der Gesteinssplitter merklich zu. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,10 m/min waren die Fragmente geringer und das Ausmaß des Schadensbereichs des Gesteins war mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit undeutlich. Die beschädigten Elemente ließen nicht nach. Die höhere Vorschubgeschwindigkeit beschleunigt die Beschädigung des Gesteinsmodells; Wenn der Schadenswert 1 erreicht, schlägt das Element fehl und wird gelöscht. Bei geringer Vorschubgeschwindigkeit erreichte die elastische bzw. plastische Verformung des Gesteinselements nicht die Versagensfestigkeit des Gesteinselements; Wenn jedoch die Vorschubgeschwindigkeit höher war, erreichte die Dehnung des Gesteins die Versagensdehnung, was dazu führte, dass das Gesteinselement versagte und gelöscht wurde. Die Vorschubgeschwindigkeit hat großen Einfluss auf die Bildung von Gesteinsfragmenten, und die Gesteinsfragmente nehmen mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit zu.

Gesteinszerkleinerung mit einem Kreissägeblatt, das mit verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten schneidet.

Numerische Simulationen wurden an einem Kreissägeblatt durchgeführt, das Gestein mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten schneidet. Die Kraft wurde aus den Ergebnissen der numerischen Simulation ermittelt. Die Schnitt-, Normal-, Tangential- und Axialkräfte wurden mit unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten verglichen, um den Einfluss der Vorschubgeschwindigkeit auf die Kraft zu untersuchen. Die Schnittkraft nahm mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit zu, wie in Abb. 9a dargestellt. Die Normalkraftkurven sind in Abb. 9b dargestellt. Und der Trend, dass sich die Normalkraft mit der Vorschubgeschwindigkeit ändert, ist derselbe wie bei der Schnittkraft, und die Normalkraft nimmt mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit zu. Die Vorschubgeschwindigkeit hat großen Einfluss auf die Kraft und die Schnittkraft steigt mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit. Die Tangentialkraft- und Axialkraftkurven der Vorschubgeschwindigkeit sind in Abb. 9c, d dargestellt, und die Tangentialkraft und die Axialkraft nehmen mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit zu, was mit der Analyse von Lit. 23 übereinstimmt.

Die Kraft reagiert bei unterschiedlichen Drehzahlen.

In Abb. 10 sind die Fragmente des Kreissägeblatts dargestellt, das Gestein mit unterschiedlichen Drehzahlen von 1000, 1400, 1800, 2200, 2600 und 3000 U/min bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,20 m/min schneidet. Abbildung 10 zeigt die Anzahl der Gesteinsbrocken nimmt mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit ab. Es ist ersichtlich, dass die Rotationsgeschwindigkeit die Splitterbildung und das Schadensfeld maßgeblich beeinflusst. Der Trend zur Änderung des Gesteinsschadensfeldes ist ähnlich wie in Ref. 22, allerdings wurden die Gesteinsfragmente mit verschiedenen Parametern nicht untersucht. Das Gesteinsfragment steht im Zusammenhang mit Gesteinsschäden. Daher sollten die Gesteinsfragmente und Gesteinsschäden gemeinsam besprochen werden. Die Gesteinsschadensfläche mit dem Kreissägeblatt verringerte sich mit zunehmender Drehzahl, während die Anzahl der Gesteinssplitter abnahm.

Gesteinsfragmente vom Kreissägeblatt, das mit unterschiedlichen Drehzahlen schneidet.

Der Einfluss der Drehzahl auf die Kraft ist in Abb. 11 dargestellt. Mit zunehmender Drehzahl nahm die Kraft merklich ab und auch der Bereich der Abnahme verringerte sich. Mit der Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit rückten die Einheiten des Kreissägeblatts vor, die Anzahl der Rotationszyklen nahm zu, die Schnittmenge des Hartgesteins in einem Vorgang nahm ab und die Wechselwirkungskraft zwischen dem Kreissägeblatt und dem Hartgestein nahm ab verringert. Darüber hinaus nahmen die Menge und das Volumen der Gesteinsfragmente ab und die Schnittmenge pro Zyklus nahm ab. Die Rotationsgeschwindigkeit des Kreissägeblattes erhöhte sich, wodurch sich die Schadenszone auf beiden Seiten der Sägefuge verringerte. Mit zunehmender Drehzahl verringerte sich der Kratzeffekt zwischen dem Kreissägeblatt und der Felswand auf beiden Seiten des Sägeschlitzes; Die Wechselwirkung zwischen dem Sägeblatt und den Felswänden auf beiden Seiten des Sägeschlitzes nahm ab, was zu einer Verringerung der Axialkraft führte.

Die Variation der mittleren Kraft mit der Drehzahl für unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten.

Ein dreidimensionales Kraftwolkenbild mit unterschiedlichen Vorschub- und Rotationsgeschwindigkeiten wurde verglichen und analysiert. Der Einfluss der Vorschubgeschwindigkeit auf die Kraft ist stärker ausgeprägt als der der Drehzahl. Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit verringerte sich die Drehzahl, wodurch die Kraft zunahm. Abbildung 12 zeigt, dass die Schnittkraft des Kreissägeblatts mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit und abnehmender Drehzahl zunimmt. Die Schnittparameter haben einen großen Einfluss auf die Kraft. Zum Schneiden von Hartgestein wird eine größere Drehzahl und eine kleinere Vorschubgeschwindigkeit gewählt, um die Kraft zu reduzieren. Allerdings verringern die geringere Vorschubgeschwindigkeit und die höhere Drehzahl die Schneidleistung.

3D-Kraftwolkenbild der Vorschubgeschwindigkeit und Rotationsgeschwindigkeit.

Doppelkreissägeblätter schneiden Hartgestein mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,3 m/min; eine Drehzahl von 3000 U/min; Verglichen wurden die Abstände zwischen den Doppelsägeblättern von 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 und 50 mm. Die Ergebnisse der Gesteinszertrümmerung sind in Abb. 13 dargestellt. Bei geringem Abstand bildete sich zwischen den Sägeblättern keine Felsplatte; Das Gestein war vollständig zerbrochen und die Anzahl der durch die Interaktion mit dem Kreissägeblatt entstandenen Gesteinsfragmente war gering. Durch den geringen Abstand zwischen den Doppelkreissägeblättern kam es zu einer Überlagerung der von den Kreissägeblättern auf das Gestein ausgeübten Kräfte, wodurch die Versagensfestigkeit des Gesteins erreicht wurde und das versagte Gestein entfernt wurde, wodurch ein größerer Sägespalt entstand. Wenn der Abstand zwischen den Doppelkreissägeblättern gering war, war es schwierig, eine vollständige Platte zwischen den Doppelkreissägeblättern zu bilden. Als der Abstand zwischen den Doppelsägeblättern 15 mm erreichte, bildete sich zwischen den Doppelsägeblättern ein Stück Felsplatte. Aufgrund der Überlagerung der Sägeblattkraft versagte der mittlere Teil der Felsplatte und brach, und es bildeten sich viele Felsfragmente, wie in Abb. 13b dargestellt. Die Menge an Felsplatten nahm zu, als der Abstand zwischen den Sägeblättern 20 mm erreichte; Die Felsplatte war weniger gebrochen und es gab weniger Felsfragmente als bei einem Abstand zwischen den Klingen von 15 mm, wie in Abb. 13c dargestellt. Mit zunehmendem Abstand zwischen den Kreissägeblättern vergrößerte sich die Breite der gebildeten Felsplatte. Das Kreissägeblatt, das Gestein schnitt, bildete viele Bruchstücke, aber da der Abstand zwischen den beiden Kreissägeblättern gering war, war die Anzahl der Bruchstücke geringer.

Gesteinsfragmente mit unterschiedlichen Abständen zwischen Doppelkreissägeblättern.

Die Kräfte der Doppelkreissägeblätter mit unterschiedlichen Abständen beim Schneiden von Gestein sind in Abb. 14 dargestellt. Die Schnittkraft nahm zunächst zu und stabilisierte sich dann mit zunehmendem Abstand. Die Variationen der Normal- und Tangentialkraft mit zunehmendem Abstand ähnelten der Schnittkraft. Allerdings war die Variation der Axialkraft mit dem Sägeblattabstand recht unterschiedlich, wie in Abb. 14d dargestellt. Die Axialkraft variierte, nahm zunächst ab und stabilisierte sich mit zunehmendem Abstand. Der Einfluss des Abstands auf die Axialkraft ist offensichtlich, wie in Abb. 14d dargestellt. Als der Abstand 25 mm erreichte, schwankten die Schnitt-, Normal-, Tangential- und Axialkräfte stetig. Die Kräfte von Kreissägeblatt 1 und Kreissägeblatt 2 sind unterschiedlich. Da das Gestein ein anisotropes Material ist, unterschied sich die Kraft der Sägeblätter geringfügig zwischen den beiden Kreissägeblättern. Die Doppelsägeblätter zerschnitten das Gestein mit gleicher Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit, und der ungeschnittene Bereich zwischen den Sägeblättern wurde vom gleichen Kraftfeld des Sägeblattes überlagert, was die Schnittkraft reduzierte. Mit zunehmendem Abstand zweier Kreissägeblätter verringerte sich jedoch die Spannungsüberlappung zwischen den Sägeblättern und die Schnittkraft, Normalkraft und Tangentialkraft nahmen zu. Die Axialkraft der Kreissägeblätter nahm ab, da die axiale Wechselwirkung zwischen den Sägeblättern mit zunehmendem Abstand abnahm. Die Axialkraft wird hauptsächlich durch die Extrusion von Bruchstücken zwischen Gestein und Sägeblatt verursacht. Wenn der Abstand zwischen den Kreissägeblättern mehr als 25 mm betrug, war die Axialkraft der Sägeblätter tendenziell stabil.

Kraft der Doppelkreissägeblätter mit unterschiedlichen Abständen beim Schneiden von Gestein.

Die spezifische Schnittenergie des Kreissägeblattes beim Schneiden in Gestein ist ein wichtiger Indikator für die Schnittleistung. Und die Schnittparameter des Kreissägeblatts haben großen Einfluss auf die spezifische Schnittenergie. Die spezifische Schnittenergie eines Kreissägeblatts ist definiert als das Verhältnis der Schnittleistungsaufnahme des Sägeblatts zum Gesamtvolumen aus gebrochenem Volumen und dem Gesteinsschadenswert von 1 Volumen. Die Forschungsergebnisse der spezifischen Schnittenergie des Kreissägeblatts. Die spezifischen Schnittenergieverläufe bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten, Drehzahlen und dem Abstand zwischen Doppelsägeblättern sind in Abb. 15 dargestellt.

Spezifische Schnittenergie des Kreissägeblattes bei verschiedenen Schnittparametern.

Die Vorschubgeschwindigkeit hat großen Einfluss auf die spezifische Schnittenergie, und die Beziehung zwischen dem spezifischen Schnittenergieverbrauch und der Vorschubgeschwindigkeit ist eine quadratische Funktion. Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit nimmt die spezifische Schnittenergie zu, wie in Abb. 15a dargestellt. Die Schnittkraft des Kreissägeblatts nimmt mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit zu, was dazu führt, dass die Schnittleistung des Kreissägeblatts zunimmt, das gebrochene Gesteinsvolumen ändert sich jedoch kaum. Und die R2-Anpassungskurvenfunktion beträgt 09835 und der P-Wert beträgt 9,79e−4, was darauf hinweist, dass die Anpassungsfunktion genau und zuverlässig ist. Der spezifische Schneidenergieverbrauch nimmt mit zunehmender Drehzahl ab, wie in Abb. 15b dargestellt. Die R2-Anpassungshärtungsfunktion beträgt 0,9878 und der P-Wert beträgt 2,24e−4, was darauf hinweist, dass die Anpassungsfunktion genau und zuverlässig ist. Die Schneidleistungsaufnahme nimmt mit zunehmender Drehzahl ab, wodurch die spezifische Schneidenergie mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Der Abstand der Doppelsägeblätter hat großen Einfluss auf die spezifische Schnittenergie des Sägeblattes. Der zunehmende Abstand zwischen den Doppelsägeblättern führt dazu, dass die spezifische Schnittenergie zunimmt, die zunehmende Geschwindigkeit jedoch abnimmt, wie in Abb. 15c dargestellt. Beim Vergleich mit der spezifischen Schnittenergie von Sägeblättern, die Gestein mit verschiedenen Schnittparametern schneiden, ergeben sich Forschungsergebnisse in Ref. 22. Die spezifische Schnittenergie weist dieselbe übereinstimmende Variantenform auf.

In diesem Artikel wurde ein dreidimensionales Simulationsmodell zum Gesteinsschneiden mit einem Kreissägeblatt auf Basis von ANSYS/LS-DYNA erstellt, um die Auswirkung von Schneidparametern auf die Schneidleistung und Gesteinsfragmentmechanismen beim vertikalen Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt zu untersuchen.

Die Ergebnisse der numerischen Simulation zeigten, dass es sich bei den Versagensarten des Gesteins hauptsächlich um Zugversagen und bei einigen Versagensarten um Scherversagen und Druckversagen handelt.

Die Schnittparameter haben einen offensichtlichen Einfluss auf die Schnittkraft und die Anzahl der Gesteinsfragmente beim Schneiden von Gestein mit Kreissägeblättern. Mit zunehmender Drehzahl nahmen die Schnittkraft des Kreissägeblattes und die Anzahl der Gesteinsfragmente ab und blieben dann tendenziell stabil. Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit nahmen jedoch die Schnittkraft und die Anzahl der Bruchstücke zu.

Mit zunehmendem Abstand der Doppelkreissägeblätter stiegen Schnittkraft, Normalkraft und Tangentialkraft, die Axialkraft nahm jedoch ab. Der Abstand zwischen den Doppelkreissägeblättern hat großen Einfluss auf die Plattenbildung zwischen den Doppelkreissägeblättern. Mit zunehmendem Abstand zwischen den Kreissägeblättern nahm die Anzahl der Felsfragmente zu und die Felsplatte blieb tendenziell ungebrochen.

Die Schnittparameter haben großen Einfluss auf die spezifische Schnittenergie. Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit und zunehmendem Abstand zwischen den Doppelsägeblättern erhöht sich die spezifische Schnittenergie. Allerdings führt die zunehmende Drehzahl dazu, dass die spezifische Schnittenergie abnimmt.

Die Untersuchungsergebnisse können zur Auswahl geeigneter Schnittparameter zur Steuerung des Gesteinstrennprozesses mit Kreissägeblättern genutzt werden.

Die zur Untermauerung der Ergebnisse dieser Studie verwendeten Daten sind im Artikel enthalten.

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Diese Arbeit wurde durch die Projekte des chinesischen Schlüsselforschungs- und Entwicklungsprojekts (Grant-Nr. 2017YFC0603000) und der Natural Science Foundation der Provinz Shandong (Grant-Nr. ZR2019BEE069) unterstützt.

Hochschule für Maschinenbau und Elektrotechnik, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, 266590, China

Zhiwen Wang, Qingliang Zeng, Lirong Wan und Jun Zhou

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Qingliang Zeng

College of Transportation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, 266590, China

Zhenguo Lu

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Konzeptualisierung, ZWW und QLZ; Methodik, QLZ; Software, ZLL; Validierung, LRW, JZ; Datenkuration, ZWW; Schreiben – Originalentwurfsvorbereitung, ZWW; Schreiben – Rezension und Bearbeitung, QLZ; Finanzierungseinwerbung, QLZ und ZGL Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und sind damit einverstanden.

Korrespondenz mit Qingliang Zeng.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Wang, Z., Zeng, Q., Wan, L. et al. Untersuchung der Fragmenttrennung beim Schneiden von Gestein mit einem Kreissägeblatt basierend auf ANSYS/LS-DYNA. Sci Rep 12, 17346 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-22267-0

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Eingegangen: 01. Juni 2022

Angenommen: 12. Oktober 2022

Veröffentlicht: 16. Oktober 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22267-0

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