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Investigación sobre el Mecanismo y las Características de la Tecnología de Pre-Fracturación Mecánica de Ruptura de Rocas Acoplada Ultrasonicamente

Autores: Liu, Chengwen; Duan, Mingyu; Huang, Yizhe; Huang, Qibai; Liu, Jiaqi; Wang, Zhicheng; Zhang, Zhifu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Investigación sobre el Mecanismo y las Características de la Tecnología de Pre-Fracturación Mecánica de Ruptura de Rocas Acoplada Ultrasonicamente


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Acoplado ultrasonido
Ruptura mecánica de rocas
Tambor
Mecanismo de agrietamiento
Eficiencia
Vida útil de la pala

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, proponemos una tecnología de ruptura de roca mecánica acoplada ultrasonicamente, diseñamos creativamente un tambor de ruptura de roca mecánica acoplada ultrasonicamente, desarrollamos simultáneamente un método de simulación de agrietamiento ultrasónico basado en la coordinación de pruebas y estudiamos el mecanismo y las características de la roca previamente rota ultrasonicamente con el fin de aumentar la eficiencia de ruptura de roca de los tambores de cortadora y alargar la vida útil de las puntas. Para comprender mejor la teoría detrás de la ruptura de roca mecánica acoplada ultrasonicamente, primero se examina la operación de un tambor de fusión y las implicaciones de la teoría del campo ultrasónico en un medio sólido. En segundo lugar, se investiga el impacto y el mecanismo del pre-aplastamiento ultrasónico de la arenisca roja objetivo en conjunto con la realización de una prueba de compresión uniaxial de roca y modelado RFPA. Además, una prueba del mecanismo de fracturación por pre-aplastamiento ultrasónico de la arenisca roja objetivo revela aún más el efecto y el mecanismo de la fracturación ultrasónica. Luego, se investiga la eficacia del corte mecánico de un solo cortador acoplado ultrasonicamente utilizando el modelo de corte de elementos discretos (PFC) de la arenisca roja. Los resultados muestran que bajo la acción de ondas ultrasónicas con una frecuencia de excitación de 41 kHz, se pueden producir eficazmente grietas dentro de la masa rocosa de la arenisca roja objetivo, y la cantidad acumulativa de emisión acústica es de hasta 513, lo que reduce la resistencia de la masa rocosa y desintegra su estructura interna; la fuerza de corte promedio del modo de ruptura de roca puramente mecánico es de 6374 N, y la de la ruptura de roca acoplada ultrasonicamente es de 4185 N, lo que representa una reducción del 34.34%, y se puede atribuir al hecho de que las ondas ultrasónicas pueden aflojar la estructura de la masa rocosa. Esto se explica por la capacidad de las vibraciones ultrasónicas para debilitar la estructura de la roca. La tecnología de ruptura de roca acoplada no solo simplifica el corte mecánico y la ruptura de roca, sino que la menor fuerza también puede reducir el ciclo de falla por desgaste de un trunnion en forma de punta. Esto mejora el entorno para el posterior corte y ruptura de roca del trunnion en forma de punta y previene que el trunnion en forma de punta esté sometido a cargas de alta tensión durante un período prolongado de tiempo, con el fin de prolongar su vida útil.

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