基于ls-dyna的冲旋钻头牙齿破岩机理仿真研究

？介绍了显式动力学有限元软件lsdyna的功能特点，阐述了冲旋钻井中钻头牙齿与岩石相互作用数值研究的模型建立、网格划分、材料定义、接触定义及边界条件等相关问题。利用lsdyna对3种不同齿形牙齿在冲击载荷下破碎岩石进行了计算机仿真，描述了牙齿破岩过程，并求出了相应的应力、位移时程关系曲线，得到了3种不同齿形牙齿的破岩机理。经过分析发现，在弹头齿和锥形齿冲击下裂纹首先出现在岩石内部，齿和岩石接触面下端最早出现裂隙，而在球形齿冲击下裂纹首先出现在齿和岩石接触面边缘；3种牙齿齿尖应力波峰值由大到小依次为：弹头齿、锥形齿、球形齿；布齿时锥形齿宜分布在钻头头部端面中心、球形齿分布在边缘，弹头齿或者锥形齿可分布在中心与边缘之间，这样有利于提高钻井破岩效率。