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基于耦合SPH-FE法的PDC钻头切削齿破岩过程研究
Numerical Simulation of PDC Bit Rock-Breaking Process Based on SPH-EF Coupling Method
【Author】 JU Pei,WANG Zhen-quan,ZHAI Ying-hu,SU Dong-yu,ZHANG Ren-long
【机构】 石油工程教育部重点实验室(中国石油大学(北京))； 中石化石油工程技术研究院；
【摘要】 掌握PDC钻头与地层的相互作用机理,是对PDC钻头切削结构进行优化设计的前提和依据,由于有限元方法模拟岩石破碎存在理论上的缺陷,采用耦合SPH-FE方法,使用节点粒子代替畸变严重的固定网格,分析了单齿切削岩石的裂纹发展过程以及切削深度、切削速度、切削齿切削角度对平均切削合力的影响。结果显示:切削合力呈跃进式规律变化;在切削深度小于0.5cm时,切削合力与切削深度呈近似线性增加;切削角度的优选与岩性有关,页岩最优切削角度在8°～13°之间,砂岩最优切削角度在-10°～-15°和6°～10°之间,花岗岩最优切削角度在1°～5°之间。
【关键词】 PDC钻头；
耦合有限元-无网格法；
裂纹扩展；
平均切削合力；
【基金】 国家科技重大专项计划资助(2011ZX05009-005)
- 【会议录名称】 第九届中国CAE工程分析技术年会专辑
- 【会议名称】第九届中国CAE工程分析技术年会
- 【会议时间】2013-07-27
- 【会议地点】中国安徽黄山
- 【分类号】TE21
- 【主办单位】中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国力学学会产学研工作委员会、中国软件行业协会数学软件分会、陕西省国防科技工业信息化协会