ابراهیم فرخ - عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مشاور ارشد شرکت تونل ساز ماشین
حمید رخی - کارشناسی ارشد مهندسی هوا فضا- سازه، کارشناس ارشد واحد تحقیق و توسعه شرکت تونل ساز ماشین
داود لطفی - دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه امام حسین (ع)، مدیر واحد تحقیق و توسعه شرکت تونل ساز ماشین

نیروهای اعمال شده به دیسک های برشی در نواحی مختلف کله حفار (ناحیه مرکزی، میانی، و محیطی) از جمله مهمترینپارامترهای طراحی ماشین های تونل زنی در زمین های سخت است. این نیروها شامل نیروی عمودی، نیروی چرخشی، ونیروی جانبی می باشند که در تعیین پارامترهای هندسه برش (فاصله داری و نرخ نفوذ) ابزار حفاری به کار گرفته میگردند. مدل های موجود برای برآورد این نیروها بر پایه نتایج آزمایش های برش خطی توسعه یافته اند. این در حالی استکه در واقع برش انجام شده با یک دیسک برشی به صورت دورانی انجام می شود که نتایج متفاوتی را نسبت به برشخطی به همراه دارد. برای رفع این نقیصه، در این مقاله نتایج شبیه سازی های انجام شده برای حالت برش دورانی بااستفاده از نرم افزار LS-DYNA ارائه شده است. هدف اصلی در این تحقیق، توسعه یک مدل جدید برآورد نیروهایاعمال شده به دیسک در حالت برش دورانی برای در نظر گرفتن مشخصات مرتبط با موقعیت شعاعی، سطح تماس ونیروهای جانبی اعمال شده به دیسک ها است. بر اساس تحلیل رگرسیون ساده نتایج شبیه سازی ها، افزایش مقاومت تکمحوری سنگ، سطح تماس و فاصله داری دیسک ها، باعث افزایش نیروهای اعمال شده به دیسک برشی می شود. با اینحال، افزایش موقعیت شعاعی دیسک ها باعث کاهش نیروهای جانبی و چرخشی اعمال شده به آنها می گردد. این کاهشنیروها به دلیل کاهش انحنای مسیر برش در موقعیت های شعاعی دورتر از مرکز کله حفار می باشد. بر اساس این نتایج وبا به کارگیری تحلیل رگرسیون چند جمله ای، مدلی برای برآورد نیروهای عمودی، چرخشی، و جانبی با ضریب تعیین ۸۰تا ۹۰ درصد ارائه شده است.

دیسک برشی، شبیه سازی، برش دورانی، نیروی عمودی، نیروی چرخشی