三轴应力下三棱形PDC齿破岩特性数值模拟研究

摘要

异形非平面PDC切削齿破岩机理研究相对稀缺,关于国产三棱形PDC齿的相关研究更加匮乏.为此,利用数值模拟研究方法,揭示了三轴应力条件下非平面三棱形PDC切削齿破岩特性.研究结果表明:三棱形PDC齿更易吃入地层,与岩石接触更加均匀,切削力波动小,且破碎地层平均切削力小,攻击性强;在硬质研磨性地层中,破岩机械比能显著降低,破岩机械效率高;对比地层岩石单轴抗压强度对切削齿破岩效率的影响结果,地层岩石密度变化对三棱形和平面形PDC切削齿破岩效率影响较小;随着岩石单轴抗压强度的增加,三棱形PDC切削齿的破岩优势逐渐被削弱,其切削结构设计需进一步优化.所得结论可以为异形非平面PDC切削齿的布齿设计提供理论依据.