發(fā)布時(shí)間：2017-12-31 06:30

  本文關(guān)鍵詞：深層取心鉆具沖擊應(yīng)力傳遞及其碎巖負(fù)載特性研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：我國(guó)探月工程三期利用取心鉆具的回轉(zhuǎn)進(jìn)尺功能,計(jì)劃獲取月表2m以下的月壤樣品。月巖在月表中分布廣泛,硬度與體積較大,鉆具破碎巖石需利用沖擊作用提高鉆進(jìn)能力,因此對(duì)鉆具沖擊過程中力學(xué)特性的研究非常重要。本文以探月工程三期取心鉆具沖擊破碎大尺度月巖為工程背景,針對(duì)由沖擊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鉆具系統(tǒng)、巖石構(gòu)成的沖擊傳遞鏈,開展沖擊應(yīng)力傳遞及巖石破碎負(fù)載特性的研究,量化沖擊能量的輸入與輸出關(guān)系�；诓▌�(dòng)力學(xué)與沖擊力學(xué)理論,獲得沖擊應(yīng)力入射波形、衰減模型及破碎巖石的能量效率關(guān)系;針對(duì)鉆具系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)結(jié)合面,以等效剛體質(zhì)量及等效阻尼為參量,獲得沖擊能量在結(jié)合面上的損失關(guān)系;由于鉆具的壓/彎/扭耦合特性,建立沖擊應(yīng)力在鉆具中傳遞的橫波、扭轉(zhuǎn)波、彎曲波關(guān)系式。利用多體動(dòng)力學(xué)與有限元軟件驗(yàn)證理論模型,為試驗(yàn)參數(shù)域的確定提供摸底預(yù)判。在全參數(shù)鉆取平臺(tái)上,研制沖擊作動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)工裝,采用光纖光柵、高速攝像機(jī)、六維力傳感器、扭矩傳感器作為沖擊應(yīng)力及負(fù)載數(shù)據(jù)采集手段,開展鉆具沖擊應(yīng)力傳遞、碎巖負(fù)載特性的參數(shù)影響試驗(yàn)研究。針對(duì)巖石與切削刃的相互作用關(guān)系,對(duì)巖石的性質(zhì)及破碎形式進(jìn)行研究�；趶椥粤W(xué)及波動(dòng)力學(xué)理論,獲得單切削刃在靜載侵入和動(dòng)態(tài)沖擊作用下巖石負(fù)載特性關(guān)系,對(duì)鉆頭與單切削刃的負(fù)載侵入對(duì)比分析。為了對(duì)能量傳遞關(guān)系進(jìn)行修正,分析切削刃構(gòu)型對(duì)能量傳遞的影響關(guān)系。利用離散元分析軟件,驗(yàn)證巖石破碎時(shí)理論模型。利用單切削刃測(cè)試平臺(tái),采用六維力傳感器進(jìn)行負(fù)載監(jiān)測(cè),開展不同沖擊參數(shù)、不同切削刃構(gòu)型的單因素影響試驗(yàn)、多因素綜合試驗(yàn)。為了比對(duì)各個(gè)參數(shù)對(duì)負(fù)載的影響程度,開展正交試驗(yàn)分析,為鉆進(jìn)規(guī)程及切削刃構(gòu)型的參數(shù)域選擇提供參考。本文以理論研究、數(shù)值仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證為手段,在考慮了沖擊結(jié)合面、壓/彎/扭沖擊應(yīng)力、切削刃構(gòu)型、沖擊參數(shù)的基礎(chǔ)上,獲得取心鉆具的沖擊應(yīng)力傳遞及其碎巖負(fù)載特性,為我國(guó)探月工程三期月面鉆取采樣工程設(shè)計(jì)及地面驗(yàn)證提供了理論與技術(shù)支持。
[Abstract]:In this paper , the relationship between impact stress transmission and rock breaking load is studied by using multi - body dynamics and impact mechanics theory . The impact stress transmission of coring drilling tool and its load characteristics are obtained , and the theory and technical support are provided for sampling engineering design and ground verification of the three - stage lunar surface drilling and sampling in China .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P634.4;P184.5
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本文編號(hào)：1358593