【摘要】：将围岩压力设置为：垂直应力设为40 MPa，地应力侧压系数设为1，除与钻头接触的岩石边界外，其余面固定约束。采用液压凿岩机性能参数为主要依据来设定钻头的载荷和边界条件。通常情况下，液压凿岩机冲击机构的活塞冲击停顿时间为0.5～0.6 ms［70］，在这里认为活塞撞击钎尾后速度变为零，根据动能定理和动量定理可得等效冲击力。设置冲击能为300 J，将冲击能等效成一个瞬时冲击力载荷施加于钻头上，由上式计算可得冲击力大小为155 kN。
将围岩压力设置为：垂直应力设为40 MPa，地应力侧压系数设为1，除与钻头接触的岩石边界外，其余面固定约束。采用液压凿岩机性能参数为主要依据来设定钻头的载荷和边界条件。固定钻头在X、Y方向的位移和转动约束，保证钻头在钻进过程中只沿Z轴移动及绕Z轴转动；通常轴推力大小为15～20 kN，在这里选取20 kN，钻头回转速度设为300 r/min，冲击频率设为60 Hz。
通常情况下，液压凿岩机冲击机构的活塞冲击停顿时间为0.5～0.6 ms［70］，在这里认为活塞撞击钎尾后速度变为零，根据动能定理和动量定理可得等效冲击力。
式中，E为冲击能，单位J；m为活塞重量，单位kg，这里取10 kg；v为活塞冲击末速度，单位m/s；t为活塞冲击钎尾停顿时间，单位ms，在这里取0.5 ms；F为等效冲击力，单位kN。设置冲击能为300 J，将冲击能等效成一个瞬时冲击力载荷施加于钻头上，由上式计算可得冲击力大小为155 kN。边界情况和载荷模型如图5.2所示。(www.xing528.com)
在设置模型参数时，钻头与岩石间接触采用ABAQUS explicit中面－面接触类型，钻头表面为主面，岩石表面为从面，采用有限滑动公式，法向属性选用硬接触。定义3个分析步：第一个分析步对钻头施加200 N的轴向推力，使钻头与岩石表面平稳接触；第二个分析步为冲击力和轴推力共同作用，分析时间控制为2s；第三个分析步为钻头取消钻头外载荷，控制钻头退出钻孔。
图5.2 边界条件和载荷模型
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