【摘 要】
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研究PDC钻头空间结构参数对提高钻头破岩效率和钻头的工作性能有重要影响,而空间结构参数中切削角度与破岩效果密切相关。因此,开展对PDC切削齿切削角度的研究具有重要意义。 本文在调研国内外PDC钻头的破岩理论及实验研究成果的基础上,分析破岩效果的影响因素,提出了衡量PDC切削齿破岩效果的优化目标函数－切削比功。利用有限元软件,分别采用静态接触算法和显示动力学算法,结合实际工况条件,建立了不同切削角
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研究PDC钻头空间结构参数对提高钻头破岩效率和钻头的工作性能有重要影响,而空间结构参数中切削角度与破岩效果密切相关。因此,开展对PDC切削齿切削角度的研究具有重要意义。
本文在调研国内外PDC钻头的破岩理论及实验研究成果的基础上,分析破岩效果的影响因素,提出了衡量PDC切削齿破岩效果的优化目标函数－切削比功。利用有限元软件,分别采用静态接触算法和显示动力学算法,结合实际工况条件,建立了不同切削角度的切削齿破岩有限元模型,根据摩尔－库仑准则判定岩石破碎基准,模拟分析了岩石的静态和动态破碎过程。
基于动、静态模拟切削角度对岩石破碎效果的影响规律,得出切削角度与岩石破碎效果的关系曲线,针对研究中所取岩样确定了钻头切削齿的最优切削角度范围,验证了前人对负切削角度优化的结论,同时推荐了正切削角度切削齿破岩的合理区间。
本文的数值模拟为理论分析切削破岩效果提供了一种参考方法,研究结果对完善PDC钻头切削齿空间结构设计提供了一定的理论基础。
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