学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

凸轮型冲击回转挤压钻头成孔机理的研究

作　者: 罗春红
导　师: 郑治川
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 冲击回转挤压钻进凸轮旋压钻头土体塑性流动有限元ABAQUS分析
分类号: P634.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 119次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

潜孔锤冲击挤压钻进技术在土质地层施工中有着广阔的应用前景,它集合冲击钻进、回转钻进以及空气钻进于一体,具有钻进效率高、成孔质量好、钻进过程不排屑,同时具有环保无污染以及能量利用率高等诸多优势。潜孔锤挤压钻进施工中一般使用的是圆锥钻头或阶梯钻头,当在围压较高的中、硬塑性地层实施钻进时,钻进效率显著降低,有时甚至不能进尺。针对上述情况,借鉴土层滚压器的旋压挤土机理,研究设计了凸轮型冲击旋压钻头。本文以接触非线性有限元理论为基础,借助国际通用有限元ABAQUS分析软件,建立了挤压钻头与土体之间相互作用的有限元二维弹塑性模型,来解决钻头与土体接触的这个高度非线性问题。重点分析了凸轮旋压钻头应力应变规律和位移变化规律;同时与常用的圆锥钻头的应力应变、位移进行了对比分析,为研究清楚冲击回转作用下土体的变形机理提供了依据。为了验证ABAQUS有限元模拟的可靠性,进行了室外钻进试验研究。该新型钻头——凸轮型旋压钻头结构新颖,钻进速度快,导向性好,能有效地把土体向钻头周围沿着径向挤压,从而有效地解决钻进过程中产生“桩效应”的问题,对提高冲击挤压钻进技术的钻进效率有着重要的意义。

全文目录

内容提要  4-7
第1章绪论  7-15
  1.1 引言  7
  1.2 潜孔锤挤压钻进技术的应用  7-10
    1.2.1 锚固工程中的运用  8
    1.2.2 非开挖地下铺设管线施工中的运用  8-9
    1.2.3 在其他工程领域中的应用  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-13
    1.3.1 潜孔锤挤压钻进技术发展状况  10-12
    1.3.2 钻头与土体相互作用机理研究状况  12-13
  1.4 论文研究的主要内容和意义  13-15
    1.4.1 论文研究的主要内容  13-14
    1.4.2 论文研究的意义  14-15
第2章凸轮型旋压钻头的设计  15-28
  2.1 潜孔锤挤压钻进机理  15-17
    2.1.1 钻头结构  15
    2.1.2 工作原理  15-16
    2.1.3 土体结构变化  16-17
    2.1.4 影响钻进速度的主要因素  17
  2.2 凸轮旋压钻头的设计  17-24
    2.2.1 土层滚法的介绍和应用  18-20
    2.2.2 凸轮钻头的研制  20-24
  2.3 挤压钻头力学模型建立  24-28
    2.3.1 圆锥钻头力学模型  24-25
    2.3.2 凸轮旋压钻头力学模型  25-26
    2.3.3 圆锥钻头与凸轮旋压钻头受力对比分析  26-28
第3章挤压钻头与土体相互作用的有限元数值模拟  28-60
  3.1 土体变形的基本规律  28-31
  3.2 有限元法的基本原理介绍  31-34
    3.2.1 非线性有限元简介  32
    3.2.2 非线性问题求解方法简介  32-34
  3.3 有限元法模拟分析钻头及土体的可行性  34-35
  3.4 ABAQUS模拟钻头与土体相互作用的关键问题  35-44
    3.4.1 土的弹塑性理论及本够模型的选取  35-40
    3.4.2 接触问题的处理  40-43
    3.4.3 荷载简化及加荷方式  43-44
  3.5 有限元模型的建立  44-46
    3.5.1 几个假定条件  44
    3.5.2 模型的建立  44-46
  3.6 模型的数值分析  46-58
    3.6.1 凸轮钻头钻进机理的数值模拟结果分析  46-51
    3.6.2 凸轮钻头与圆锥钻头数值模拟对比分析  51-58
  3.7 数值模拟结果分析小结  58-60
第4章凸轮旋压钻头的试验研究  60-65
  4.1 挤压钻头试验研究  60-62
    4.1.1 凸轮旋压钻头的加工  60-61
    4.1.2 试验设备和方法  61-62
  4.2 试验数据与分析  62-65
第5章结论和展望  65-67
  5.1 本论文的主要结论  65-66
  5.2 本论文的主要创新点  66
  5.3 后续工作展望  66-67
参考文献  67-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-70
致谢  70-71
摘要  71-73
ABSTRACT  73-75

凸轮型冲击回转挤压钻头成孔机理的研究

内容摘要

全文目录

相似论文