[发明专利]一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法

权利要求书

1.一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集岩石样本，获取所述岩石样本的物理力学指标，根据所述物理力学指标建立岩样模型；

通过XRD试验确定所述岩石样本的矿物组成；选定对所述岩样模型进行微波照射处理时微波的功率密度；

根据微波的照射面积、照射时间以及所述照射面积与相邻滚刀之间岩体面积的比值，进行正交设计试验，共设计n次试验；试验包括对岩样模型进行微波照射处理的过程与滚刀模型对微波照射处理后的岩样模型进行滚刀贯入模拟过程；其中，试验的目标函数为平均法向力；

在对岩样模型进行微波照射处理的过程中，根据所述功率密度对岩样模型进行微波照射处理；得到微波照射处理后的岩样模型；

在滚刀模型对微波照射处理后的岩样模型进行滚刀贯入模拟过程中，根据每次试验对应的照射面积、照射时间以及照射面积与相邻滚刀之间岩体面积的比值，确定滚刀模型在微波照射处理后的岩样模型中的放置位置；

赋予滚刀模型贯入速度，基于所述放置位置对微波照射处理后的岩样模型进行滚刀贯入模拟，并记录滚刀模型之间的裂纹贯通时的贯入度与平均法向力；

对n次试验对应的贯入度与平均法向力进行分析，确定破岩效率最高的数据组合。

2.根据权利要求1所述的一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，所述物理力学指标包括密度、单轴抗压强度、巴西劈裂强度、泊松比、粘聚力以及内摩擦角。

3.根据权利要求1所述的一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，

所述功率密度为：

P_d＝2πfε₀ε″E₀²

其中，P_d为微波的功率密度，f为微波的发散频率，ε₀为真空介电系数，ε″为介质的介电损耗因子，E₀为电场有效值。

4.根据权利要求1所述的一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，在所述记录滚刀模型之间的裂纹贯通时的贯入度与平均法向力之前，通过检测滚刀模型之间的岩体颗粒之间的应力，判断滚刀模型之间的裂纹是否贯通，当第一次滚刀贯入模拟滚刀模型之间的裂纹贯通时，直接记录贯入度与平均法向力，当第一次滚刀贯入模拟滚刀模型之间的裂纹不贯通时，则进行第二次滚刀贯入模拟，判断第二次滚刀贯入模拟滚刀模型之间的裂纹是否贯通，依次类推，直至滚刀模型之间的裂纹贯通时，记录贯入度与平均法向力。

5.根据权利要求1所述的一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，所述贯入度为：

g＝v×s×w

其中，g为贯入度，v为贯入速度，s为计算时步，w为滚刀贯入模拟的次数。

6.根据权利要求1所述的一种探索高效的微波、滚刀联合破岩的数值仿真方法，其特征在于，所述数据组合包括微波的照射面积、照射时间、照射面积与相邻滚刀之间的岩体面积比、刀间距与贯入度之比。