19485.全回轉(zhuǎn)套管鉆機夾持系統(tǒng)的仿真研究

1、中圖分類號!旦壘22：!UDC墨墨Q碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q墨曼墨密級公玨全回轉(zhuǎn)套管鉆機夾持系統(tǒng)的仿真研究SimulationResearchforClampingSystemofFullRotaryCasingDrillRig作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：胡程地質(zhì)工程鉆探機具地球科學(xué)與信息物理學(xué)院張紹和教授論文答辯日期絲生』_答辯委員會主席腔中南大學(xué)二。一三年五月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要全回轉(zhuǎn)套管鉆機夾持系統(tǒng)

2、的仿真研究摘要：全回轉(zhuǎn)套管鉆機是在整體式搓管機的基礎(chǔ)上研發(fā)的新型設(shè)備，主要應(yīng)用于城市地下障礙物的拔除和置換、城市和沿海的硬巖鉆鑿、復(fù)雜破碎地層施工等，該設(shè)備在回轉(zhuǎn)鉆進、套管全孔護壁的同時，利用抓斗、沖錘等鉆具快速地將套管內(nèi)巖石和障礙物清除或原位破碎。套管柱以及夾持機構(gòu)是全套管設(shè)備的重要部件，工作中套管柱既是鉆柱又起到護壁作用，受力較為復(fù)雜，而夾持機構(gòu)在夾緊套管柱的同時傳遞軸向力和回轉(zhuǎn)扭矩，兩者直接影響鉆機的安全性和可靠性。本課題將基礎(chǔ)理

3、論研究與計算力學(xué)研究相結(jié)合，涉及到彈塑性力學(xué)、鉆柱力學(xué)及非線性有限元分析等，建立了套管柱的拉力一扭矩模型及卡瓦的非線性有限元計算模型，運用載荷增量法、罰函數(shù)法、Newmark法計算夾持卡瓦在多重非線性耦合情況下的受力狀態(tài)。主要工作和結(jié)論如下：(1)歸納總結(jié)了全套管施工法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合我國現(xiàn)場應(yīng)用情況，概括了包括灌注樁、咬合樁施工以及城市拔樁、除障等全套管施工工藝。(2)建立了全回轉(zhuǎn)套管鉆機套管柱力學(xué)模型，并對軸向拉壓狀態(tài)下的套管

4、進行了應(yīng)力分析，引入莫爾圓研究其主應(yīng)力狀態(tài)及變化情況。(3)對套管柱進行了整體靜力學(xué)分析，從而總結(jié)出套管柱在應(yīng)力分布上的一般規(guī)律：鉆進過程中套管柱的復(fù)合應(yīng)力由中間向兩端逐漸增大，加入扭矩后，其受力曲線變化較為平緩；拔出過程中套管柱的復(fù)合應(yīng)力從上到下呈線性變化，頂部最大，底部最小。(4)完成了對夾持卡瓦的材料非線性、接觸非線性和瞬態(tài)動力學(xué)等有限元力學(xué)理論研究。(5)運用軟件對夾持卡瓦進行非線性有限元分析，研究了卡瓦的設(shè)計樣式、弧度、高度和