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掘进机截齿截割煤岩是一个复杂的多因素过程,在某种程度上决定着掘进机的工作性能,因此掌握掘进机截割的关键技术,对截齿结构设计具有重要的意义。本文系统研究了离散元法的计算理论,在对截齿截割煤岩理论分析、试验研究和数值模拟现状分析的基础上,提出采用离散元法分析截齿截割煤岩的工作过程。首先,根据煤岩的节理分布特征,采用离散元法建立了煤岩的离散元法分析模型。文中详细介绍了离散元法的基本原理及求解过程,提出煤岩颗粒之间采用平行连接力学模型、煤岩颗粒与截齿之间采用线性粘弹性力学模型,并确定了煤岩颗粒的运动方程,由此建立了煤岩的二维离散元法计算模型。此外,根据煤岩体的结构特征对其非均质特性及节理裂隙分布特点进行了模拟。其次,根据悬臂式纵轴掘进机截割头的基本结构特点,建立了截割头的离散元法分析模型。以悬臂式纵轴掘进机为研究载体,比较并选择截割能耗高的横向摆动截割为典型工况,对截割头的运动方式、结构特征及截割参数进行简化,并建立了截割头的CAD模型;采用Object ARX对AutoCAD进行二次开发,并对截割头的CAD模型添加运动属性和材料特性,由此建立截割头的二维离散元法计算模型。最后,结合建立的煤岩和截割头的离散元法分析模型,采用离散元法对截齿截割煤岩的动态破坏过程进行了仿真分析,揭示了截齿前端煤岩颗粒的运动速度、崩落方式及煤岩断裂破坏的基本规律。在此基础上,通过对不同截割角截割过程的仿真,确定了合适的截割角适用范围。本文建立的离散元模型适用于模拟截齿截割煤岩的动态破坏过程,为分析截齿与煤岩间的相互作用提供了一种新的研究方法。