【摘要】： 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)具有鉆進(jìn)效率高、功耗低、孔內(nèi)事故少、鉆頭壽命長、設(shè)備質(zhì)量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于石油鉆井，水文水井鉆井，大陸科學(xué)鉆探，工程地質(zhì)勘查等各種勘查鉆進(jìn)過程中。由于在實(shí)際的勘查鉆進(jìn)過程中，鉆桿柱的受力情況比較復(fù)雜，外界的干擾因素很多，而且其自身的固有頻率相對較低，鉆桿柱的各階振動模態(tài)容易被激振，共振會加大鉆桿的疲勞和鉆頭的磨損，增加鉆探工程的成本。因此有必要研究鉆桿柱在實(shí)際的鉆進(jìn)過程中的力學(xué)性能與動力學(xué)特性，得到鉆桿柱的受力變形特點(diǎn)，找出在盡可能接近實(shí)際鉆進(jìn)工況下的各種振動的規(guī)律。 論文以勘查鉆進(jìn)中的鉆桿柱為分析對象，并不只限于某種特定的型號，而是為了探討鉆桿柱的一般的規(guī)律性問題。所建立的基于ANSYS軟件的鉆桿參數(shù)化有限元仿真模型，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和通用性，可以做到由特殊到一般，極大地提高了分析和研究的效率，并為進(jìn)一步的分析和研究奠定了良好基礎(chǔ)。建模過程中考慮了泥漿的壓力和浮力影響等因素，與現(xiàn)有的鉆桿柱有限元模型相比，仿真程度有很大的提高。 本文首先說明了課題研究的目的及意義，分析了課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的主要問題，指出了本文的主要研究內(nèi)容。介紹了鉆桿柱的結(jié)構(gòu)，工作狀態(tài)和受力特點(diǎn)，并對鉆桿柱的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥隽艘欢ǖ奶接憽挠邢拊椒ㄈ胧�，根�?jù)鉆桿柱在勘查鉆進(jìn)中的實(shí)際工況，充分考慮了各種邊界條件，，利用有限元分析軟件ANSYS，采用直接建模法建立了鉆桿柱的有限元仿真模型。接著對不同鉆進(jìn)情況下的鉆桿柱做了整體的受力與變形分析，說明了鉆桿柱的受力形式和變形特點(diǎn)，總結(jié)了受力與變形的一般性規(guī)律。并對不同參數(shù)的鉆桿柱進(jìn)行了多種情況下的模態(tài)分析，分別計(jì)算了鉆桿柱縱向振動、扭轉(zhuǎn)振動、橫向振動的各階固有頻率和振型，得到了大量的數(shù)據(jù)。通過對模態(tài)分析結(jié)果的比較和分析，找出了不同參數(shù)下鉆桿柱各種振動固有頻率的變化規(guī)律，分析了不同因素對鉆桿柱固有頻率的影響程度。最后對全文進(jìn)行了總結(jié)，指出了今后還待解決的問題。 文中所計(jì)算和分析得到的結(jié)果，對于優(yōu)化鉆桿結(jié)構(gòu)，采用合理的鉆進(jìn)參數(shù)，提高鉆桿和鉆頭的使用壽命是十分有利的。
【圖文】：

目目護(hù) 1.1...… … … 圖3一 1ANSYS圖形用戶界面圣3.3有限元建模方法有限元分析是針對特定的模型而進(jìn)行的，因此，用戶必須建立一個有物理原型的準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。ANSYS使用的模型可分為兩大類:實(shí)體模型和有限元模型。類似于CAD，以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)結(jié)構(gòu)的幾何形狀，即實(shí)體模型。該類模型可以在其中填充節(jié)點(diǎn)和單元，

!自節(jié)點(diǎn)Nodp起復(fù)制(NOdC一1)次上述單元!將鉆桿柱的截面方向放大Mzoom倍顯示在ANSYS軟件中通過命令流的方式建立的鉆桿柱有限元模型如圖3一4所示。建模過程中選取了鉆桿和粗徑鉆具相配合的一組參數(shù)來建立模型，即中89鉆桿+小121粗徑鉆具的形式，鉆孔深度暫定為lo00m。ELE衛(wèi)正】仃5八NSYS0m APR11200714:45:20Dr主11P工pe100班 2001Dr主l工CO工lar300皿 400班 500現(xiàn)6001 7001 800班900班一一一一一一一一一一_10001[tFln工 teEle功ent坷 odeloftheDr工 11str工ng(Bateh網(wǎng)ode)圖3一4鉆桿柱有限元模型
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH113.22

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本文編號：2598497