【硕士】旋挖钻机机锁式钻杆的有限元分析

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内容简介

　　【硕士】旋挖钻机机锁式钻杆的有限元分析　　学科专业： 施工工程 　　授予学位：硕士　　学位授予单位：沈阳理工大学　　学位年度：2011　　 旋挖钻机是一种取土成孔灌注桩施工的机械设备，配合钻杆与钻具进行施工作业。伴随越来越高、大、重建筑工程的出现，传统的施工工法与施工设备已无法满足当前建筑施工的要求。正是基于此背景条件下，旋挖钻机得到了长足的发展。　　 钻杆是旋挖钻机施工必备的配套工具，通常钻杆在施工过程中要承受大扭矩，大钻压，和由于细长杆结构所容易引起压杆失稳等问题的困扰，这都使得钻杆在钻孔作业过程中的受力情况变得异常复杂，大大地增加了钻杆遭受破坏的风险。基于施工中所发生的惨痛教训，找出钻杆结构的薄弱环节（应力集中区域），对钻杆失效进行准确分析、合理解释变得迫切重要。　　 本研究首先收集旋挖钻机机锁式钻杆的历史故障情况，从钻杆的故障情况总结出机锁式钻杆的典型故障，初步分析钻杆的故障原因。利用三维绘图软件Pro/E对旋挖钻机机锁式钻杆进行建模，根据机锁式钻杆的工作特点，采用通用有限元分析软件ANSYS 对旋挖钻机机锁式钻杆进行了静强度分析、模态分析、疲劳分析，找出应力集中的主要区域。对比计算结果与实际钻杆故障情况的吻合程度，进一步验证了分析的准确性。在之前的有限元疲劳分析的基础之上对机锁式钻杆进行优化设计，通过对机锁式钻杆上的两个可变参数进行优化设计，并且确定了各数据的最优组合，有效的减少了钻杆应力集中区域的应力集中现象，有效地延长了钻杆的使用寿命。随后在优化设计的基础之上结合实际的生产状况提出了合理工艺生产方案，并成功试制钻杆。经过了江西、广西、黑龙江三地较为苛刻的试制钻杆测试，试制钻杆使用效果良好，表现稳定，达到了令人满意的效果。　　

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