旋挖钻机钻桅有限元强度分析及其结构参数优化_硕士学位...

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1、行旋挖钻机及其关键部件结构的研究与设计也将成为一种趋势。本文结合国家863项目，利用有限元针对旋挖钻机钻桅的强度、刚度和优化设计进行较为细致和深入的研究，主要工作如下：综述国内外旋挖钻机和研究现状，分析旋挖钻机及钻桅的结构特点和工作原理，明确论文研究的意义和内容。建立旋挖钻机钻桅在起架、提钻、钻进三种典型工况下的力学模型，通过MATLAB仿真，研究旋挖钻机的力传递特性，为后文的结构强度分析与优化设计奠定基础。结合三维造型软件Solidworks和有限元分析软件ANSYS，构建旋挖钻机钻桅的有限元模型；并对旋挖钻机钻桅分别进行三种工况的仿真研究。通过分析桅杆的应力、应变情况，发现其薄

2、弱环节和过剩部位，为进一步优化钻桅结构、改进钻桅设计提供依据。以SWDM．22型旋挖钻机为平台，完成起架工况的压力测试实验以及与ANSYS仿真过程相对应的三个应力测试试验，验证理论分析以及仿真模型的正确性与有效性。使用APDL和UIDL对ANSYS界面进行二次开发，并利用ANSYS软件提供的优化模块，通过对钻桅参数化建模，研究钻桅主要参数对钻桅变形受力的影响，确定各参数的最优组合，改善钻桅的受力变形，减小钻桅重量。本文利用有限元法分析和现代优化设计方法，提高计算的准确度、效率，缩短产品设计周期，提高产品质量和可靠性，产生明显的经济效益，具有一定的新颖性和先进性。关键词旋挖钻机，钻桅

3、，有限元，优化中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAtpresent，RotaryDrillingRig，asoneofthehigh-endequipmentswiththemosttechnologyandthehighestElectro—hydraulicintegrationinthelarge-diameterpilefoundationoftheengineering，havecompletelytransformedfromtheimporttoindependentmanufacturing—basedresearchanddevelopmentm

4、ainlyinourcountry,andtheiruseisbecomingmoreandmorewide．Thus，theresearchofrotarydrillingriganditskeycomponentsisbecomingamoreandmoreurgenttask．Atthesametime，theintroductionofanewdesigntechniqueusingthefiniteelementmethodforresearchinganddesigningthestructureofrotarydrillingriganditskeycomponent

5、shasalsobecomeatrend．CombiningtheNational863Projects，thefiniteelementmethodisappliedtomakeadetailedandin-depthstudyofthestrengthandstiffnessofdrilingmastofRotaryDrillingRigandoptimizationofthedesign．Themainworkisasfollows：ThestatusofresearchanddevelopmentoftherotarydrillingrigathomeandabroadiS

6、summarized．ThestructurecharacteristicsandprinciplesofworkingoftheRotaryDrillingRiganditsdrillingmastareanalyzed．Thenthemeaningsandthecontentofthethesisarepointedout．ThemechanicalmodelsofthedrillingmastRotaryDrillingRigarederivedunderthethreeworkingconditionssuchasdrilling·-mast·-liftingconditi

7、on，drilling-bucket—liftingconditionanddrillingcondition．ThenthecalculationmodulesareprogrammedwithMATLABtogiveresultsofthemechanicsbehaviorsofrotarydrillingrig，whichestablishthebaseforthestrengthandstiffnessanalysisandoptimizationdesign