水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型，并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上，给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法，从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析，并给出了热应力的计算模型，并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明：热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力，热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内，避免刀具早期失效，延长其使用寿命。