随着地铁、高铁等工程的日益增多,工业界对工程装备的需求亦与日俱增。破岩设备的工作效率和寿命对实际工程施工具有重大意义,因此开展破岩设备结构优化日益成为一个研究热点。在实际破岩过程中刀具与岩石、沙石和沙土等直接产生作用,故开展岩石力学性能和破坏准则的研究对破岩设备结构的研发及促进工作效率、工作安全具有重要的科学意义和实际价值。离散单元法由于便于处理单元间的相互作用,已广泛运用于散体材料流动及脆性材料破碎过程的模拟。然而,采用离散元模拟岩石等脆性材料时,需校核离散元微观模型力学参数。而校核过程,十分耗时、耗力,且当条件改变时,如单元尺寸改变,微观参数又需重新校核。因此寻找一种快速合理离散元模型方法具有重要的实际价值。故本文采用规则排列立方体模型模拟岩石,并对软岩切削过程进行模拟分析,开展切刀参数优化。本文主要研究内容如下:首先,在EDEM软件基础上进行二次开发,编程实现了规则排列立方体模型。采用该离散元模型,仿真弹性块体的受压过程,通过几何方程得出弹性块体的应变,得出应力-应变曲线,通过比较各时刻应力-应变曲线斜率与弹性块体杨氏模量的关系;比较仿真所得不同时刻块体膨胀方向应变、压缩方向应变比值与块体泊松比的关系,通过二者的一致性来评价该模型在弹性范围内是否可行,以在弹性范围内检验规则排列离散元模型及实现程序的正确性与有效性。之后,为模拟切削过程中岩石破碎行为,在规则排列离散元模型的基础上加入破坏模型,即当离散单元间应力达到极限值时,离散元间的弹性连接键转换为接触键,并通过编程实现该过程。通过数值模拟岩石在巴西圆盘和单轴压缩试验下的破坏过程,通过将仿真所得裂纹形式、最大载荷与实验结果进行对比,验证规则排列离散元模型、破坏模型及实现模型程序的正确性和有效性。最后,基于上述对规则排列离散元模型的验证结果,建立规则排列离散元岩石模型,并模拟软岩石切削的过程,研究刀具结构参数、切削参数等对切削性能、切削效率等的影响。