基于有限元方法的单牙轮钻头性能评价研究.pdf

《基于有限元方法的单牙轮钻头性能评价研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、围书分类号：：学校代码——论文题目基于有限元方法的单牙轮钻头性能评价研究研究生姓名皇立导师姓名邓嵘（教授）学科专业工程力学研究方向钻头与井下工具二〇一五年六月西南石油大学研宄生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

2、学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研宂课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打“十’）学位论文作者签名：指导教师签名：年《月日年月曰西南石油大学研宄生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研宂生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一

3、同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：夕年月日摘要单牙轮钻头具有轴承寿命长、受冲击载荷小的特点，在深井和小井眼钻井中应用广泛。然而对于单牙轮来讲，仍然有很多问题亟待进行深入地研宄，对其性能的认识还需要加强。已有的对单牙轮钻头性能评价研究，都不能够全面地对钻头的性能进行综合评价，且这些研宄所采用的方法大多是通过理论推导、实验、以及不完全的仿真进行的。在进行推导以及仿真时，需要研宄人员具有较高的数学、力学理论基础。在进行实验时，花费较大，且周期长。针对这些问题，本文通

4、过软件对单牙轮钻头与岩石互作用过程进行了仿真，获取钻头进尺、破岩量、牙齿载荷、钻头受力等相关性能参数。在多层次灰色评价方法基础上，提出单牙轮钻头性能综合评价方法，结合相关钻进参数，对钻头性能进行评价。针对单牙轮钻头牙齿先期磨损严重的现象，在相关研宄基础上，根据单牙轮钻头运动特点，提出了牙齿磨损预测方法。针对有限元模型复杂，建模相对困难的问题，在二次开发及语言基础上完成了单牙轮钻头性能分析软件的开发，为模型的快速建立和钻头性能分析评价奠定了基础。本文做了许多开创性的工作，具体内容如下：对单牙轮钻头破岩过程进行研宄，通

5、过有限元软件建立单牙轮钻头与岩石互作用的有限元模型。通过有限元手段获取钻进过程中的相关参数，如钻速、进尺、传动比、破岩量和三维井底模式，结合台架实验结果，对仿真结果进行验证分析。针对单牙轮钻头牙齿先期磨损严重的情况，对大量磨损预测公式进行了研宄，在考虑单牙轮钻头受力及运动的情况下，建立适用于单牙轮钻头牙齿磨损的预测公式，并结合现场使用情况，验证公式的准确性。对灰色评价方法进行研宄，建立单牙轮钻头多层次灰色评价模型，通过将钻头钻进过程中的各个参数有机地结合起来，研究这些参数对钻头性能的影响，对两款异形单牙轮钻头进行了

6、性能评价。对二次开发进行相关研究，针对模型复杂、建模困难的问题，采用语言以及工具，对软件进行二次开发，完成单牙轮钻头性能分析软件地开发，并对软件进行汉化处理，降低软件操作难度，使单牙轮钻头有限元模型的快速建模与分析得以实现。关键词：单牙轮钻头；有限元；灰色理论；性能评价；软件开发AbstractSingleconebit,asakindofbrokenrocktools，，，，，(4)ThispaperhasdonesomeresearchonthesecondarydevelopmentofABAQUS，，目录第

7、章绪论单牙轮钻头性能评价国内外研究现状国内研宄现状国外研究现状：当前钻头性能评价所存在的问题单牙轮钻头简介结构特点研宂的目的与意义研宂内容技术路线第章单牙轮钻头及岩石基本理论几何学及基本运动学受力分析牙齿受力岩石及其本构岩石强度岩石本构本研宄采用的本构岩石参数测试：小结第章单牙轮钻头与岩石互作用有限元模型基本假设钻头岩石互作用动力学模型接触定解条件及判定边界条件接触状态的判定仿真模型的建立三维实体模型的建立材料参数的定义网格划分载荷及边界条件小结第章单牙轮钻头性能评价4.1评价指标井底模式机械钻速进尺破碎比功传动比

8、牙齿载荷钻头侧向力纵向载荷及振动牙齿磨损预测公式算例实际应用单牙轮钻头性能综合评价性能指标体系构建多层次灰色评价模型评价指标权重确定两款钻头性能评价小结第章单牙轮钻头性能分析软件开发开发功能及语言二次开发软件在软件中的实现脚本接口软件集成方式内核代码软件流程主要功能在中的实现小结第章总结及展望研宄成果创新点展望圓她攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果西南