بررسی تاثیر عمق نفوذ و سرعت دیسک بر نیروهای برش سنگ بر اساس نتایج شبیه سازی با نرم افزار LS-DYNA

نیروهای اعمال شده به دیسک های برشی از جمله مهم ترین پارامترهای طراحی ماشین های حفار در زمین های سخت هستند. این نیروها شامل نیروی عمودی و غلطشی می باشند. برای طراحی ماشین حفار نیاز به بررسی دقیق نیرو های یادشده می باشد که تحت تاثیر عواملی چون عمق نفوذ، فاصله داری، سرعت خطی و چرخشی دیسک هستند. از این رو نیاز به آزمایشات برش خطی برای درک تاثیر هریک از موارد یاد شده می باشد. از آنجا که آزمایشات برش خطی زمان بر و پرهزینه است شبیه سازی های عددی بادقت زیاد می تواند جایگزین مناسبی باشد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار LS-DYNA ابتدا شبیه سازی های لازم برای اعتبارسنجی با بررسی دو مدل رفتاری جانسون هالمکوییست بتن (JHC) و RHT انجام شده است. پس از این مرحله با تکیه بر تغییر متغیر هایی از جمله عمق نفوذ، سرعت خطی و چرخشی دیسک به بررسی تاثیر آن ها پرداخته شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، عمق نفوذ پارامتری بسیار موثر بر نیروی عمودی است. با افزایش عمق نفوذ از 5/2 به 6/7 میلی متر نیروی عمودی از 96 به 159 کیلونیوتن می رسد. این نتیجه با تاثیری بیشتر برای نیروی غلطشی صادق می باشد، به این صورت که نیروی غلطشی از 1/6 به 5/22 کیلونیوتن افزایش می یابد. با افزایش سرعت خطی و چرخشی دیسک ها، نیروهای عمودی و غلطشی کاهش می یابد، اما مقدار این کاهش بسیار کم است. بر اساس نتایج به دست آمده، افزایش سرعت خطی از 33/0 به 65/1 میلی متر تنها باعث کاهش 13 درصدی نیروی عمودی (از 155 به 135 کیلونیوتن) و کاهش 5 درصدی نیروی غلطشی (از 6/20 به 5/19 کیلونیوتن) می شود.