冲击载荷作用下夹层扁锥壳的非线性动力屈曲

研究了夹层扁锥壳在三角脉冲冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题。基于Reissner假设和Hamilton原理,导出了夹层扁锥壳在冲击载荷作用下的非线性动力控制方程;采用Galerkin方法和Runge-Kutta方法对控制方程进行数值求解,得到非线性动力响应曲线;应用Budiansky-Roth准则确定了冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸和物理参数对夹层扁锥壳冲击屈曲的影响;数值算例表明本文方法是可行的。     

旋挖钻机截齿的破岩机理及优化研究

旋挖钻机成孔的显著优势备受关注,但实际钻孔很难达到理想的破岩效果,揭示复杂地层赋存环境的钻头破岩机理是关键。文中基于Boussinesq问题的求解,得到动力头压力和扭矩作用于截齿时的岩石受力及位移,推导截齿破岩时的侵入力及切削力表达式。建立单截齿破岩的三维数值模型,获得钻头钻进中截齿的侵入力及切削力变化规律,对比理论结果以验证数值模型的可行性。基于旋挖钻机双截齿破岩过程的数值模拟,分析钻进中的岩体力学响应及裂纹演化以揭示截齿的破岩机理,探讨不同截齿布置的旋挖钻机破岩力特征,阐明截齿倾角或偏斜角增大都将不同程度地改变破岩力大小。进一步分析截齿布置方式与不同类型地层组合的破岩效率,结果表明,截齿倾角或截齿偏斜角或截齿间距相等时,由软到硬地层的破碎比功逐渐增大,且钻进某一地层的破碎比功先减小后增大,存在最优的截齿布置使得钻进效率最高。研究成果可为旋挖钻机截齿设计的优化和破岩效率的提高提供理论依据。     

圆锥齿切削破岩的切削力估算

通过分析现有切削破岩峰值切削力计算公式和实验数据,进一步明确了切削力与岩石性质及切削厚度之间的关系,得到形式简单、适用性广、误差低的切削力估算公式.分析多组独立的、分别改变切削厚度和岩样进行实验得到的实验结果,并结合现有切削力计算理论拟合实验数据.结果发现:峰值切削力与切削厚度的幂次方成正比,幂指数在1.1~1.5,切削力与岩石的单轴抗压强度的关系最为密切.将研究得到的关系转化为数学计算公式,并通过实验对其进行验证,结果证实它比现有的计算公式精度更高,与实验值更吻合.     

蜂窝结构圆柱壳体模态密度

本文对蜂窝结构圆柱壳体模态密度进行了理论和试验研究,建立了蜂窝结构圆柱壳体模态密度的计算公式,根据等效圆柱壳概念,该公式可用于计算蜂窝结构圆锥壳体的模态密度,理论计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

掘进机截割头平均负荷的模拟

文针对掘进机械割特性,建立了截割头平均负荷的数学模型,利用该数学模型对截割头平均负荷进行模拟,并且结合实例,对截割头的截荷特性进行了分析,该方法可以替代费有昂贵的实验,并对截割头的优化具有重要作用。     

基于ANSYS的不同形状镐齿的有限元分析

为了研究镐齿形状对其强度的影响,取几何尺寸相同、结构形状不同的三种截齿进行比较分析,建立了三种不同形状镐形截齿的结构模型,利用ANSYS软件在同样载荷作用下对各个截齿进行应力分析,得出各截齿的变形图和应力分布图,掌握了每种截齿工作时各点应力大小和易受损的位置,所得结果为正确选择和合理设计截齿结构以及改进截齿的设计、改善镐形截齿的受力状况、提高截齿工作的可靠性和使用寿命提供了重要的依据.     

窄锥结构冰力分析

为了满足窄锥结构动冰力函数构造的需要,提出了一个新的锥体结构冰力计算公式,公式由体现锥角效应、接触宽度效应和冰断裂长度效应三参数表达,它能够合理地反映冰力幅值与作用周期的相关关系。算例结果与几个有影响力的经验公式和理论公式的比较显示,新公式能更好地模拟结构的实际冰力。     

锥形PDC齿与常规PDC齿破岩效果对比试验

为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律。结果表明：在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比无磨损PDC复合片的切削深度较小,但远大于磨损了的PDC复合片的切深,随着岩石硬度的增大,锥形齿的切削深度越接近无磨损的PDC齿;在钻进较硬的岩石(石灰岩、玄武岩)时,当钻压小于某一值时,锥形齿的切削深度小于无磨损PDC复合片,当钻压大于该值时,锥形齿的切削深度则大于无磨损PDC复合片。试验结果为复合片-锥形齿混合钻头设计提供了理论支撑。     

镐型截齿割岩过程的温度场模拟

通过截齿磨损与齿尖锥角的关系以提高其工作可靠性和寿命,利用ABAQUS软件建立截齿割岩的三维有限元模型,对其过程进行热力耦合分析,探究其温度分布和变化规律。结果表明：截齿锥角对温度的影响不显著,高温区分布影响显著。在锥角小于崩落角范围内,随着齿尖锥角的增大,刀尖点稳定温度略有降低,而高温区域增多面积增大且位置下移。滚筒转速对温度影响显著,且随着滚筒转速的增大刀尖点稳定温度呈增大的变化规律,截齿合金头温度分布与应力分布基本一致．均呈月牙形。该研究为深入理解截齿的磨损机理提供了泰者。     

用高速摄影对比分析伞喷与HL喷雾特性

采用激光片光照片，对伞喷喷雾与ＨＬ喷雾高速照相进行宏观特性对比分析研究。启喷压力２４．５００ＭＰａ，高压容器背压分别是０．０９８、０．９８０和１．９６０ＭＰａ，一次喷油量２８．５ｍｇ／循环，喷射频率８．３Ｈｚ，用分散率来评价喷雾的分散特性。由高速摄影对比表明，在低背压时伞喷与ＨＬ喷雾都呈空心锥状体，在高背压时ＨＬ喷雾贯穿距离与伞状喷雾相比增长２５％。