Simulación computacional del impacto de perforadores de roca aplicando un esquema DEM-BPM 3D
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Date
2023
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Abstract
Se propone un esquema computacional mediante el método de elementos discretos (DEM) combinado con el método de partículas unidas (BPM) en tres dimensiones para describir el comportamiento de fractura de rocas tipo granodiorita bajo impacto de insertos de un martillo perforador. La roca es representada por un paquete denso de partículas esféricas unidas entre sí en sus puntos de contacto. Se incluyen propiedades mecánicas y resistencia de las partículas y enlaces para obtener representaciones de daño acumulado explícitamente como enlaces rotos cuando se aplica una carga. Además, se incluye la influencia de las condiciones de operación del martillo como es la velocidad con la que impacta la superficie rocosa y el diseño de geometrías complejas, observando el desgaste del martillo y la propagación de grietas radiales producto de la interacción bit-roca. Para validar el modelo computacional, se desarrolla un estudio mediante la simulación de un ensayo de prueba brasileña y se comparan los resultados de campos de esfuerzos y gráficos de fuerza vs tiempo, con ensayos experimentales presentes en la literatura. Para ello, se investiga la influencia de las propiedades del material, cantidad de enlaces entre partículas y el tamaño de las partículas, concluyendo que estos no son parámetros libres y que al variarlos existe una correlación directa con el daño y la forma en que se fractura la roca.
Description
Tesis (Magister en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2023
Keywords
DEM, BPM, DTH, Herramientas de impacto, Perforación de roca, Prueba brasileña