切削齿型结构对金刚石钻头钻进性能影响的仿真分析

王佳亮^1,2，张绍和^1,2，杨汉军²

1. 中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室2. 中南大学地球科学与信息物理学院

摘 要：基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了孕镶金刚石钻头的三维有限元模型,研究了钻头切削齿结构对钻进性能的影响并进行现场试验验证,提出了一种基于Image-Pro Plus的应力面积分布对比方式。结果表明:同心环齿型钻头在钻进初期沿旋转方向切削齿前缘出现应力集中现象,花齿型钻头未出现明显的应力集中;2种齿型钻头在钻进后期均会不同程度出现内外径边缘靠近水口部位应力集中现象,易导致钻头内外径部位变相磨损;花齿型钻头的钻进效率要优于同心环型钻头,但是钻进寿命有所下降。

关键词：LS-DYNA;孕镶金刚石钻头;切削齿型结构;计算机仿真;碎岩机理;