[pt] A mecânica do corte de rochas vem sendo estudada a fim de proporcionar
um melhor entendimento do processo de perfuração. A energia de corte é
principalmente dependente da orientação do cortador e das propriedades da rocha.
Foi previamente relatado na literatura que a energia específica de corte é
fortemente dependente dos ângulos de inclinação posterior (backrake) e lateral
(siderake) da broca. Embora existam boas tentativas de desenvolver uma solução analítica para descrever o processo de corte da rocha, os efeitos do ângulo de inclinação lateral não são levados em conta na maioria dos modelos. Esta dissertação propõe uma solução analítica para o corte de rocha considerando ambos os ângulos de inclinação relevantes, tanto o backrake quanto o siderake.
Um modelo de corte é proposto considerado cortadores afiados e desgastados, e as soluções obtidas são corroboradas através de uma investigação experimental com base no corte de argilas. Um estudo paramétrico para duas rochas hipotéticas é realizado empregando o novo modelo proposto, mostrando
que backrakes e/ou siderakes maiores tendem a aumentar exponencialmente a
energia específica de corte. Todavia, a influência do backrake é fortemente
dependente do ângulo de atrito interno da rocha. Os efeitos da profundidade de
corte e pressão de confinamento também são investigados. Além disso, os efeitos do desgaste do cortador são apresentados através do diagrama de E-S. / [en] Rock cutting mechanics has been studied in order to better understand
drilling process in cutter scale. The cutting energy is mainly dependent of cutter
orientation and rock properties. It was previously reported in the literature that
specific energy is strongly dependent of backrake and siderake. Although there
have been good attempts to develop an analytical solution to describe the cutting
process, the siderake effects are not taken into account. This Thesis proposes an
analytical solution for the rock cutting considering both backrake and siderake.
The proposed model is considered for sharp and blunt cutters and the solution
agrees with preliminary experimental investigation based on the cutting action of
clays. With the new model, a parametric study for two hypothetical rocks is made,
showing that higher backrakes and/or siderakes increase the specific energy in an exponential-like trend. The backrake effect is strongly dependent of the rock
internal friction angle though. The effects depth of cut and confining pressure
were also investigated. Moreover, the effects of cutter bluntness are presented
through the E-S diagram.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:24352 |
| Date | 27 March 2015 |
| Creators | DANIEL DUQUE ESTRADA F DE MELO |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
Page generated in 0.0027 seconds