19485.全回轉套管鉆機夾持系統(tǒng)的仿真研究

1、中圖分類號!旦壘22：!UDC墨墨Q碩士學位論文學校代碼!Q墨曼墨密級公玨全回轉套管鉆機夾持系統(tǒng)的仿真研究SimulationResearchforClampingSystemofFullRotaryCasingDrillRig作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：胡程地質工程鉆探機具地球科學與信息物理學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二。一三年五月中南大學碩士學位論文摘要全回轉套管鉆機夾持系統(tǒng)

2、的仿真研究摘要：全回轉套管鉆機是在整體式搓管機的基礎上研發(fā)的新型設備，主要應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、復雜破碎地層施工等，該設備在回轉鉆進、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巖石和障礙物清除或原位破碎。套管柱以及夾持機構是全套管設備的重要部件，工作中套管柱既是鉆柱又起到護壁作用，受力較為復雜，而夾持機構在夾緊套管柱的同時傳遞軸向力和回轉扭矩，兩者直接影響鉆機的安全性和可靠性。本課題將基礎理

3、論研究與計算力學研究相結合，涉及到彈塑性力學、鉆柱力學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)。主要工作和結論如下：(1)歸納總結了全套管施工法的國內外研究現(xiàn)狀，結合我國現(xiàn)場應用情況，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)建立了全回轉套管鉆機套管柱力學模型，并對軸向拉壓狀態(tài)下的套管

4、進行了應力分析，引入莫爾圓研究其主應力狀態(tài)及變化情況。(3)對套管柱進行了整體靜力學分析，從而總結出套管柱在應力分布上的一般規(guī)律：鉆進過程中套管柱的復合應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合應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)動力學等有限元力學理論研究。(5)運用軟件對夾持卡瓦進行非線性有限元分析，研究了卡瓦的設計樣式、弧度、高度和