大直徑?jīng)_擊反循環(huán)鉆頭疲勞壽命數(shù)值模擬.pdf_第1頁(yè)
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1、大直徑?jīng)_擊反循環(huán)鉆機(jī)是一種用于鉆孔的大型工程機(jī)械,目前被廣泛應(yīng)用在大型建筑物、橋梁等工程作業(yè)過(guò)程中,但與其配套使用的鉆頭因?yàn)殚L(zhǎng)期遭受連續(xù)的沖擊載荷作用,結(jié)構(gòu)件斷裂、焊縫開(kāi)裂等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,導(dǎo)致鉆頭使用壽命極低,因此對(duì)鉆頭進(jìn)行疲勞破壞研究及疲勞壽命的預(yù)測(cè)十分必要。
  本文主要以YCJF-25型沖擊反循環(huán)鉆頭為研究對(duì)象,對(duì)鉆頭進(jìn)行了模態(tài)分析,獲得了鉆頭的前幾階振型,以及鉆頭的固有頻率,表明鉆機(jī)不會(huì)因共振而產(chǎn)生破壞。
  采用A

2、NSYS Workbench中的顯式動(dòng)力學(xué)模擬了鉆頭在不同工況下的沖擊過(guò)程,對(duì)鉆頭在工作過(guò)程中的受力情況進(jìn)行了分析,得到了鉆頭沖擊過(guò)程中沖擊參數(shù)、地層工況及鉆頭偏載對(duì)鉆頭應(yīng)力分布的影響關(guān)系。分析表明,隨著沖擊高度的增加,鉆頭沖擊過(guò)程所受應(yīng)力逐漸增大,隨著地層的變硬,應(yīng)力值同樣會(huì)變大。不論何種情況,鉆頭內(nèi)圈3及其沖擊階梯面所受應(yīng)力總是最大,內(nèi)圈2次之;偏載導(dǎo)致與地層交界處接觸的鉆頭端面應(yīng)力集中,使所受應(yīng)力大于正常工作條件下鉆頭所受應(yīng)力。<

3、br>  對(duì)鉆頭沖擊過(guò)程中的沖擊力進(jìn)行了計(jì)算,利用ANSYS nCode DesignLife疲勞分析軟件分別對(duì)鉆頭在正常工作和偏載兩種狀態(tài)下的疲勞壽命進(jìn)行了評(píng)估,獲得了鉆頭的疲勞壽命和疲勞破壞的危險(xiǎn)點(diǎn)。正常工作條件下鉆頭疲勞壽命預(yù)測(cè)為8.39×105,偏載狀態(tài)下鉆頭疲勞壽命降低到原來(lái)的七分之一。進(jìn)而研究了沖擊頻率對(duì)鉆頭疲勞壽命的影響。分析表明,沖擊頻率增加一倍的情況下,鉆頭壽命降低兩個(gè)數(shù)量級(jí),大大降低了壽命,驗(yàn)證了鉆機(jī)工作頻率的合理性

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