夯管锤结构优化设计及有限元计算分析

对YH-300A型夯管锤的工作过程建立了力学模型及优化设计的数学模型，利用复合形法,以冲击功的倒数作为目标函数,对结构进行了优化设计,并对原设计进行了冲击功和冲击频率的计算。经过优化设计并同原设计进行对比，冲击功提高19%，冲击频率略有提高。同时，对其活塞进行了有限元计算，对原设计和优化后的活塞进行有限元分析均表明，除冲击面的应力较大外，最大应力均发生在活塞的进、排气孔处。因此，在应用应力波理论进行强度校核的同时，还应该利用有限元法进行强度校核计算，以补充应力波理论在强度计算应用方面的不足。     

风动冲击器活塞冲击末速度的有限元研究

风动冲击器活塞的冲击末速度决定了冲击器的工作性能。本文运用有限元分析软件ANSYS建立了活塞分析的有限元模型,对不同冲击末速度下活塞的应力应变进行了分析研究,得出活塞最大应力随冲击末速度增大而增大,但变化为非线性,设计和使用中应严格控制冲击末速度的结论。      

GQ89型贯通式潜孔锤活塞仿真分析及优化设计

活塞是贯通式潜孔锤内部的一个重要运动部件,也是产生冲击力、实现冲击碎岩的关键零部件,其受力情况复杂。先对试验生产中破坏的活塞进行有限元分析,找到破坏原因,再通过应力、应变分析优化设计出新活塞。     

冲击器缸体强度的有限元分析

冲击器缸体是冲击器的重要组成部分，由于其工作和受力情况非常复杂，用常规的方法无法对其进行准确的受力分析。有限元法是一种有效的数值计算方法，通过应用ANSYS有限元软件，对YSC-178型射流冲击器的缸体进行建模，并在不同的工作情况下进行了应力应变分析，最后得出缸体变形主要是径向变形的结论。这一结论与实际情况相符合，说明应用有限元法可以对钻探机具的各部件进行准确的受力分析，进而可以指导和优化设计。     

冲击凿岩钎杆的瞬态动力学分析

以ANSYS为平台，按照真实工作状态对凿岩钎杆进行了瞬态动力学分析，并对不同活塞形状下分析结果数据进行了比较，为冲击凿岩系统设计提供了理论依据。     

有限元法在垂直钻进系统设计中的应用

介绍了垂直钻进系统的工作原理及组成，纠斜机构是由均布在同一圆周上的3个导向块组成，导向块是自动垂钻系统中最主要的执行机构，承受较大的压力。为保证系统设计的可靠性，利用先进的有限元分析方法模拟导向块在工作状态下的受力情况，通过创建有限元模型，施加载荷并求解，分析查看结果等步骤对零件进行仿真分析，较真实地反映出零件在受力状态的应力和应变情况，预测零件的结构强度并分析其设计合理性，使对零部件关键参数的设计更合理，有效解决设计中的可靠性分析和结构优化问题。     

基于CFD的高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性研究

通过计算流体动力学分析与实验室测试,对SC-86H型高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性进行研究,分析了活塞密封段长度、环状间隙尺寸、活塞往复运动速度、角速度以及活塞外表面螺旋槽螺距与半径等参数对射流式冲击器前后腔之间泄漏量的影响。结果表明:活塞密封段长度、环状间隙尺寸、角速度以及活塞表面螺旋槽螺距均对射流式液动冲击器性能影响较小;活塞运动速度与泄漏量近似成正比例关系;随着活塞螺旋槽半径的增大,泄漏量会明显增大。活塞回程与冲程初期阶段,活塞运动速度较小,活塞处瞬时泄漏量占进入缸体前后腔流体流量的比例较大,使活塞无法快速加速运动,尤其是当活塞杆直径较大时,回程阶段泄漏量对活塞运动的影响更显著,导致冲击器工作性能大幅下降,甚至无法工作。     

基于LS-DYNA的射流式液动锤活塞回程缓冲结构的研究

为了减弱射流式液动锤活塞回程撞击缸体的应力波对射流元件的破坏,延长射流元件的寿命,提出在缸体中设置碟簧缓冲结构来吸收冲锤回程的冲击能,并应用LS-DYNA显示动力学分析手段,对活塞回程进行仿真分析,探究碟簧缓冲对射流元件受力状态的影响,结果表明：采用碟簧缓冲结构,射流元件的最大应力可降低40%～57%,有效改善了射流元件的应力状态,在液动锤实际工作中具有可行性。     

二维有限元网格的自适应剖分及程序实现

有限单元法在计算岩土力学领域已得到广泛应用。在有限元的分析计算中，前处理工作即准备计算数据耗时费力。如何简化前处理工作、实现网络自动生成对于推广有限元分析至关重要。作者在综合考虑多种算法原理的基础上，对非规则几何图形、复连通域的二维模型提出了一套新的自适应剖分算法。该算法可以同时生成三角形单元和四边形单元，还能对单元形状进行规则性调整。给出了详细的实施步骤，并编写了相应的应用程序，应用程序同时提供了对单元节点进行优化排序的功能。实际应用表明，能够高效快速地给出良好的剖分网格。     

山前平原包气带水分运移塞流的研究

本文根据山前平原深埋区田间观测的含水率和水势资料，对包气带内活塞流的变化特征进行了综合分析，并计算出年入渗通量，认为活塞流的提出和研究，为解决下渗速度问题开辟了途径。     

旋挖钻机用气动潜孔锤反循环硬岩钻进技术

为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备。该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求。气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接。通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性。     

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明：潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。     

正循环潜孔锤实现反循环钻进双壁钻具配套研制

空气潜孔锤反循环钻进因其具有较强的携屑能力、上返冲洗液不冲刷孔壁、钻进速度快等优势,是施工大口径钻孔和抢险救援孔的首选方案。但由于反循环潜孔锤技术还不够成熟,制造成本高,使用寿命短,因此开展了用正循环潜孔锤实现反循环钻进工艺方法的研究。研制了这种工艺配套的钻具,包括大口径双壁钻杆、双壁稳定器、阻风环、正反接头等。研制的钻具在山东平邑石膏矿坍塌事故处理中得到了实践验证,完全能够达到预期目标,能够为大口径潜孔锤反循环钻进工艺推广提供硬件支撑。     

偏心跟管钻具钻进的仿真分析

针对偏心跟管钻具工作环境与受力作用复杂的情况,通过建立跟管钻具在地层中钻进的有限元模型,设定各种边界条件及载荷,运用有限元分析软件ANSYS 12.0对跟管钻具的钻进工况进行仿真模拟,分析钻具在钻进时与地层岩土体相互作用下的应力应变情况。根据模拟分析结果能够更清楚地了解钻具钻进时的应力状态,并对钻具的设计、优化起到指导性作用以及为钻具设计结构的合理性提供了理论依据。     

风动潜孔锤钻进效率敏感性灰色关联法分析

分析了影响风动潜孔锤钻进效率的影响因素,利用实验数据建立了数学模型,然后根据灰色关联分析法对各影响因素进行敏感性分析,得到各个影响因素与钻进速度的关联程度。利用敏感性分析结果可以针对提高风动潜孔锤钻进效率采取科学措施,更有利于规范管理。     

达里湖冬季环境取样钻探技术研究

以内蒙古达里湖环境取样钻探为例,针对环境科学钻探中精确取样、原位取样、原状取样及钻进效率问题,介绍了钻探器具的选择及优化改进,对活塞式钻具静压法、锤击法和顿钻法进行分析、探讨和评价。根据活塞式钻具钻进、取样特点,综合优选顿钻成孔法与双钻孔交替取样技术。结合施工技术实践应用情况,进一步优化和改进活塞钻具施工技术,确保了取样质量满足地质科研要求,提高了钻进效率,降低了钻探成本。     

冲击挤压跟管钻具的设计与仿真分析

通过对潜孔锤跟管钻进在软弱地层中难以钻进的原因进行分析,提出将冲击挤压钻进与跟管钻进结合的设计思路,进行冲击挤压跟管钻具的结构设计。运用有限元分析软件对钻具的钻进工况进行仿真模拟分析,根据计算结果对钻具的设计、优化进行指导并为钻具结构设计的合理性提供理论依据。     

泡沫潜孔锤室内实验研究

泡沫潜孔锤既具有泡沫钻进的特点，又发挥了潜孔锤钻进效率高，钻孔质量好的优点，在我国干旱缺水区及岩溶裂隙区相关钻进领域有着极为广泛的应用前景。实验以WC－70潜孔锤为对象，研究泡沫对风动潜孔锤的影响。结果冲击频率虽然有所下降，但其冲击功却有或高的趋势。可以推断用现有的普通风动潜孔锤，配置相关的设备合理的规程参数进行泡沫潜孔锤钻进是可行的。     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比：钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻送达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。