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Apr 21, 2023

ANSYS/LS를 기반으로 원형톱날이 암석을 절단하는 동안 파편 분리에 대한 조사

과학 보고서 12권,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 17346(2022) 이 기사 인용

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원형 톱날은 석재 가공에 널리 사용됩니다. 암석 절단의 복잡한 동적 문제를 조사하기 위해 ANSYS/LS-DYNA를 기반으로 한 원형톱날 절단 경암 수치 시뮬레이션 모델을 구축했습니다. 암석의 파손 메커니즘과 절삭 매개변수가 절삭력과 암석 조각에 미치는 영향을 수치 시뮬레이션을 통해 연구했습니다. 결과는 암석의 파괴 모드가 주로 일부 전단 파괴와 압축 파괴를 포함한 인장 파괴임을 보여주었습니다. 이송 속도에 따라 절단력과 조각 수가 증가했습니다. 원형톱날 회전속도가 증가함에 따라 절단력과 조각수는 감소하고 안정화되는 경향을 보였다. 원형톱날 사이의 거리가 증가할수록 절단력과 암석조각수는 증가하여 기본 안정성을 유지하며, 이중 원형톱날 사이의 거리가 25mm에 도달하면 완성된 암석판을 형성하고 원형톱의 상호작용을 하게 된다. 블레이드가 감소합니다. 수치 시뮬레이션은 원형 톱날이 암석을 절단할 때 암석 파손 및 힘을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다.

원형 톱날은 단단한 암석, 콘크리트, 유리 절단 등 다양한 산업 분야에서 자주 사용됩니다. 단단한 암석의 경우 원형톱날을 이용한 암석절단 과정에서 암석을 깨뜨리는 방법과 절단력은 원형톱날 및 기타 절단 도구를 설계하는 연구자에게 필수적입니다.

많은 연구자들이 원형톱날로 암석을 절단하는 과정에서 절단력을 고려하기 위해 많은 이론적 연구와 실험적 시도를 수행하고 다양한 수치 시뮬레이션 방법을 채택했습니다. Xu et al. 원형 톱날의 절단 특성과 힘 비율을 연구하기 위해 일련의 실험을 수행하고1 화강암 원형 톱날 연삭의 에너지와 힘을 조사했습니다2. Huang et al. 접선력을 기반으로 한 톱질력 예측 모델을 제안했습니다. Aslantaset al. 대리석 절단에 사용되는 원형 톱날에 대한 축 방향 절단력의 영향을 연구했습니다4. Karakurt는 원형 톱날의 절단력과 작동 변수5를 결정하기 위해 Taguchi 방법을 적용했습니다. 비절단에너지는 원형톱날 절단 성능을 평가하는 중요한 지표입니다. Aydinet al. 특정 에너지에 대한 작동 변수 및 암석 특성의 영향을 연구하기 위해 실험을 사용했습니다6. Yurdakulet al. 통계적 방법을 통해 특정 절단 에너지 예측을 연구했습니다7. Ersoyet al. 다양한 이송 속도와 절단 깊이를 갖는 원형 톱날의 절단 특성에 대한 암석 매개변수의 영향을 조사했습니다8. Kahramanet al. 대구경 원형 톱의 일련의 성능 측정을 통해 슬래브 생산 및 암석 특성을 평가하는 데 사용되는 확립된 모델입니다9.

많은 학자들이 원형 톱날의 톱질 가능성, 손상, 암석 파편 및 마모에 대해 연구해 왔습니다. Güney는 탄산염의 절단 가능성을 예측하는 데 사용할 수 있는 암석 표면 경도를 기반으로 대구경 톱의 성능을 예측하는 모델을 확립했습니다10. Feneret al. 톱질 가능성과 암석 특성 사이의 상관 관계를 연구하기 위해 단일 및 다중 회귀 분석을 사용했습니다. 11. Ersoy et al.12 및 Aydin et al.13은 작동 매개변수와 절단 암석의 특성이 원형 톱의 마모에 미치는 영향을 연구했습니다. Zeng 등14은 원형 톱날 절단을 통해 석탄 및 암석 손상에 대한 절단 매개변수의 영향을 연구했습니다. Tang et al.15 및 Liu et al.16은 통계적 암석 손상 구성 모델을 기반으로 암석 손상을 연구했습니다. 암석 조각은 Lu et al.에 의해 연구되었습니다. LS-DYNA17 기반. Aydin et al.18은 인공신경망과 회귀분석을 기반으로 톱날 성능 예측을 조사하였다. Tumacet al. 대구경 원형톱날을 이용한 절단 성능과 대구경 톱질 성능 예측을 연구했습니다. Turchetta 등21은 고속에서 원형 톱날의 절단력과 마모를 연구했습니다. Wang et al.22은 수치모사 방법을 이용하여 암석을 절단하는 원형톱날을 연구하였다. 그러나 본 논문에서는 원형톱날이 일정한 절입깊이로 암석을 절단하는 과정에서 톱날의 절단변수가 암반 손상 및 절단력에 미치는 영향을 연구하였다. 그러나 원형톱날 절단을 통한 암석조각에 대한 연구는 적으며, 원형톱날이 암석을 절단하는 과정에서 암석조각이 없는 상태에서 유연톱날이 톱날 변형 및 암석 손상에 미치는 영향에 대한 절단변수를 조사한 바 있다. 수직23. Lu 등(24)은 원형톱날이 암석을 절단하여 형성되는 원추형 파쇄 암석판에 대해 연구한 바 있으나, 원형톱날이 암석을 절단하는 것에 대한 연구는 없다. Tao 등25은 비선형 역학 유한 요소 시뮬레이션 방법을 사용하여 원형 톱날 절단석을 연구했으며, 논문에서는 운동 규칙 및 마모 메커니즘을 연구했습니다. Wicaksana et al.26은 암석 역학적 특성을 고려한 수치모사 방법을 사용하여 절단 공정에서 암석을 파괴하는 픽커터를 조사했으며, 본 논문에서는 암석의 동적 특성을 고려하여 조사하고 있다.