刘宏亮，尹 莉，付 玲，王霄腾

（中联重科股份有限公司建设机械关键技术国家重点实验室，湖南长沙410013）

提高旋挖钻入岩工作效率是目前旋挖钻优化设计的主要目标。针对目前钻进硬质岩层效率较低的问题，需要改进和优化钻进切削方案。钻齿切削岩石过程中有不同的切削参数，如切削厚度、切削速度、钻齿的切削角度等，钻齿切削岩石机理研究能计算钻齿切削过程中的切削作用力以及岩石破碎响应。准确的切削数值仿真结果，能提升设计人员对岩石破碎机理的认知，并能为旋挖钻优化钻进工作效率提供有用的数据参考以及技术支持。

圆锥形钻齿是较常见的钻齿形状，旋挖钻用于硬质岩石的筒钻往往配备圆锥形钻齿。目前钻齿切削岩石响应研究集中在两个方面：一是数值模拟钻齿切削岩石过程；二是解析经验公式估算钻齿在切削过程中的作用力。数值模拟计算基于非线性有限元计算，运用塑性损伤模型模拟仿真岩石的破碎过程。Menezes等［1］运用显式LS-DYNA有限元计算了岩石破碎过程；贾彦杰等［2］运用Drucker-Prager模型分析了扩孔器切削齿切削岩石作用力；欧阳义平等［3］运用光滑粒子算法（SPH）分析了圆锥钻齿的切削响应，并将计算结果用于拟合计算切削作用力的经验公式。除了数值仿真计算，力学解析求解能快速估算钻齿切削作用力大小。Evans［4］推算了圆锥齿切削岩石切削作用力的解析求解公式。Goktan［5］在此基础上考虑岩石抗拉强度、切削深度等因素完善了解析估算模型，并且提出了一种半经验计算方法［6］。……