FGQ-600型潜孔锤钻头冲击应力作用下强度可靠性分析

作     者：杨合 戚波 曹品鲁 陈宝义 博坤 YANG He;QI Bo;CAO Pinlu;CHEN Baoyi;BO Kun

作者机构：吉林大学建设工程学院吉林长春130061 

出 版 物：《钻探工程》 (Drilling Engineering)

年 卷 期：2023年第50卷第1期

页      面：115-124页

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：吉林省自然科学基金联合基金重点项目“贯通式潜孔锤定向钻进工作特性及反循环形成机制研究”(编号:YDZJ202101ZYTS143) 

主　　题：大直径潜孔锤 跟管钻进 冲击载荷 强度校核 数值模拟 地质灾害防治 

摘      要：潜孔锤反循环跟管钻头是破碎岩石的主要工具,同时是实现反循环钻进的重要部件之一,广泛应用于地质灾害防治工程中。钻头在钻进过程中承受交变的冲击载荷,易产生应力集中和疲劳破坏。活塞碰撞钻头后产生的应力波传播至钻头与岩石接触面后发生反射引起应力波叠加,使得钻头受力增加。为保证跟管钻头的正常工作,本文利用ABAQUS对不同冲击载荷下FGQ-600型大直径潜孔锤跟管钻头进行模拟及强度分析。结果表明:(1)钻头应力随冲击功增大而增加;(2)在潜孔锤2500 J的冲击功下,钻头体最大等效应力为808.9 MPa,小于材料屈服强度,满足强度要求;(3)起下钻时销轴应力随直径增大而减小,40 mm时销轴最大应力为383.66 MPa,低于材料屈服强度785 MPa,满足强度要求;(4)当销轴直径为16 mm时,销轴发生塑性变形,建议销轴直径≮20 mm。