(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210698929.0 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 河南大学 地址 475004 河南省开封市金明大道 (72)发明人 温森　王倩　王峥峥　闫长斌　 张敏　张静　杜林　靳仕龙　 (74)专利代理 机构 郑州芝麻知识产权代理事务 所(普通合伙) 41173 专利代理师 王林娜 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种探索高效的微波、 滚刀联合破岩的数值 仿真方法 (57)摘要 本发明涉及破岩技术领域， 具体涉及一种探 索高效的微波、 滚刀联合破岩的数值仿真方法； 采集岩石样本， 确定岩石样本的矿物组成， 建立 岩样模型并选定微波的功率密度， 根据微波的照 射面积、 照射时间以及照射面积与相邻滚刀之间 岩体面积的比值进行正交设计试验； 共n次试验； 根据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； 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， 并记录贯入 度与平均法向力； 对n次试验的贯入度与平均法 向力进行分析， 确定破岩效率最高的数据组合。 本发明能够获取高效的破岩数据组合， 提高破岩 的效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115169086 A 2022.10.11 CN 115169086 A 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： Pd＝2 π fε0ε″E02 其中， Pd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， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169086 A 2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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169086 A 3