李德根， 程 硕， 刘延婷， 刘 爽

(1.黑龙江科技大学 学术理论研究部， 哈尔滨 150022； 2. 黑龙江科技大学 安全工程学院， 哈尔滨 150022； 3.黑龙江科技大学 机械工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

高性能的截割煤岩刀具是煤矿机械装备的基础，刀具截割煤岩力学模型是设计高性能刀具的关键。目前，国内外学者对刀具破碎不同强度的煤岩进行了诸多研究，如Nishimatsu[1]指出刀具破碎煤岩时，煤岩破碎面服从Mohr-Coulomb准则。梁宇等[2]通过煤岩剪切强度率效应力学特性实验，得出在不同剪切速率下煤岩的力学特性。刘晓辉等[3]根据煤岩的单轴与三轴压缩实验，研究不同围压下煤岩的强度及变形特征。Tiryaki[4]指出截齿截割比能耗与岩石抗拉强度存在线性关系。Bilgrin等[5]对不同抗压强度的岩石进行切削深度和刀具间距值的全尺寸线性实验，得出锥形刀具破岩过程中主要影响参数。周强等[6]以煤岩的颗粒破碎过程的最大破碎力和断裂能，探究适合煤岩颗粒强度分布的数学模型。张慧梅等[7]根据岩石内部裂隙和孔隙分布的随机性，建立基于Weibull统计分布的岩石损伤模型。蒋维等[8]基于Mohr强度理论，提出服从对数正态分布建立的岩石损伤模型。岳洋[9]假定岩石微元强度服从幂函数分布，建立了岩石破坏过程中的损伤统计本构模型。Ranman[10]通过对岩石切削实验，获得了圆锥截齿破碎岩石过程的载荷变化特征。张桂菊等[11-12]通过对TBM盘型滚刀的研究，构建了盘型滚刀破岩的力学模型。林敏等[13]针对硬地层的工况，提出类盘式牙轮式钻头破岩机理。……