開発機械

[1504] Finite element analysis of stress wave propagation in percussive rock drilling

^〇梁英宗¹, 羽柴公博¹, 福井勝則¹, 小泉匡弘² (1.東京大学, 2.古河ロックドリル株式会社)

Keywords:打撃穿孔, 応力波伝播, 有限要素法, 軸対称モデル

鉱山や地下空間の開発における発破孔の穿孔において，さく岩機による打撃穿孔が広く行われている．しかしながら，打撃穿孔中は，さく岩機本体，ロッド，ビットおよび岩盤まで含めた要素が，互いに影響をおよぼしながら自励振動をしており，その複雑な挙動が十分解明されているとは言いがたい．著者らは，このような打撃穿孔システムの機構解明と性能向上を目指し，ロッド中の応力波伝播やビットの岩石への貫入特性についての検討を行っている．本研究では，エネルギー伝達機構として重要な役割を果たしているロッド中の応力波伝播について，有限要素解析を用いて検討した．まず，さく岩機中のピストンとシャンクロッド，スリーブ式ロッド継手，ロッドを軸対称有限要素でモデル化した．そのモデルを用いて，ピストンとシャンクロッドの衝突による応力波の発生とロッド中の応力波の伝播を計算し，計測結果や一次元有限要素解析結果により妥当性を検証した．さらに，異なる径のロッドによる計算を行って，応力波伝播における三次元効果について検討した．