由于潛孔錘鉆進效率高、鉆進成本低、成孔質(zhì)量高等優(yōu)點,潛孔錘鉆進技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)、石油鉆井及礦產(chǎn)開采等鉆探作業(yè)中;但在實際鉆探中,潛孔錘鉆柱的耦合振動、大變形屈曲和接觸等問題會造成鉆具大的磨損和彎折破壞,其中涉及到許多復(fù)雜的非線性動力學(xué)問題仍然沒有得到很好的解決。通過查閱國內(nèi)外資料,詳細了解潛孔錘發(fā)展現(xiàn)狀、鉆柱耦合振動、鉆柱大變形屈曲、鉆柱井壁接觸等理論,創(chuàng)新性的采用分解法建立空間梁單元鉆柱耦合振動能量模型,進行鉆柱的耦合振動模態(tài)分析,基于非線性有限單元法建立梁單元鉆柱大變形的能量模型,進行鉆柱大變形屈曲模型的初步方法研究,利用Hertz理論創(chuàng)新性的建立鉆柱井壁的橢圓曲面Hertz接觸模型,具體內(nèi)容如下:一、鉆柱頂端和底端分別作用提吊力和軸向沖擊力,當(dāng)沖擊鉆進硬巖時,鉆柱軸向受載失衡,造成鉆柱的非線性大變形屈曲,引發(fā)鉆柱井壁碰撞接觸。根據(jù)鉆柱井壁接觸的實際屈曲狀態(tài),建立了彎曲鉆柱外表面的正弦素線方程,分析彎曲鉆柱與井壁之間的接觸輪廓,創(chuàng)新性的建立鉆柱井壁的圓柱內(nèi)彎曲橢圓曲面接觸模型,分析了實際鉆探中正弦屈曲狀態(tài)下的鉆柱井壁接觸力,研究浸入深度、鉆探參數(shù)及鉆柱屈曲狀態(tài)與接觸力的關(guān)系... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀及存在問題
        1.2.1 鉆柱非線性耦合振動研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鉆柱大變形屈曲及接觸研究現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究思路
第二章 鉆柱與井壁屈曲接觸分析
    2.1 引言
    2.2 常見的鉆柱井壁接觸模型
        2.2.1 鉆柱井壁線性接觸
        2.2.2 兩圓球內(nèi)接觸模型
    2.3 鉆柱井壁Hertz接觸分析
        2.3.1 鉆柱井壁Hertz接觸
        2.3.2 鉆柱坐標(biāo)系與幾何關(guān)系
        2.3.3 鉆柱井壁接觸力建模分析
        2.3.4 螺旋屈曲鉆柱與井壁接觸
    2.4 不同接觸模型中的接觸力對比
    2.5 本章小結(jié)
第三章 梁單元鉆柱的耦合振動分析
    3.1 引言
    3.2 平面梁理論
    3.3 空間梁單元理論
        3.3.1 空間梁單元位移場
        3.3.2 空間梁單元幾何方程
        3.3.3 結(jié)合空間梁理論,做出鉆柱的基本假設(shè)
        3.3.4 基于區(qū)域分解法建立空間梁單元鉆柱耦合振動能量模型
    3.4 空間梁單元鉆柱振動的動力學(xué)方程求解
    3.5 梁單元鉆柱耦合振動模態(tài)分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 梁單元鉆柱大變形方法的初步研究
    4.1 引言
    4.2 基于空間梁理論,做出鉆柱基本假設(shè)
        4.2.1 鉆柱坐標(biāo)系與幾何關(guān)系
        4.2.2 空間梁單元位移場函數(shù)
        4.2.3 空間梁單元位大變形幾何方程
        4.2.4 梁單元鉆柱大變形能量泛函建模
    4.3 梁單元鉆柱大變形的動力學(xué)方程的求解
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介
碩士學(xué)位期間參與項目
附錄 鉆柱耦合振動模態(tài)頻率對比圖（模態(tài)頻率單位:Hz）



本文編號：3085491