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      某型牙輪鉆機(jī)在工作時是兩根鉆桿接桿鉆進(jìn)的。鉆桿主要承受軸壓力和回轉(zhuǎn)扭矩的作用，其外壁受孔壁和巖渣的強(qiáng)烈摩擦，工作條件惡劣，常發(fā)生損壞。其主要失效的形式有斷裂、磨損、彎曲、脫扣等。斷裂主要發(fā)生在三個接頭部分。原因除焊接質(zhì)量難以保證外，應(yīng)力集中是一個重要原因。對其進(jìn)行強(qiáng)度分析，如果全部采用體單元，需要很大的存貯空間，一般微機(jī)不能完成。本研究先采用梁單元進(jìn)行計(jì)算，然后對三個接頭部分以體單元進(jìn)行細(xì)劃分，各接頭的邊界用梁單元的計(jì)算結(jié)果以邊界單元的形式輸人。這樣的計(jì)算分析取得了良好的結(jié)果。
      圖示為兩根鉆桿連在一起的鉆桿簡圖。其高度近18米。接頭1與鉆架上的回轉(zhuǎn)加壓小車相接，接頭2聯(lián)接兩根鉆桿，接頭3與鉆頭相接。共劃分99個梁單元、100個節(jié)點(diǎn)。約束情況由于鉆桿的高度很高，與上、下固定端的高度相比很大。故認(rèn)為上、下端點(diǎn)可繞X和Y方向轉(zhuǎn)動。
      載荷情況根據(jù)鉆桿工作情況·確定如下兩種載荷工況：①正常鉆進(jìn)，以正常工作時的軸壓力和扭矩作用于鉆桿。②突然卡鉆，當(dāng)巖渣未能及時排出孔外時，或鉆頭遇到巖縫時易出現(xiàn)卡鉆。當(dāng)突然卡鉆時，瞬間作用在鉆桿上的力達(dá)到最大軸壓力和最大扭矩。
      三個接頭是從梁結(jié)構(gòu)單元中截取出來的，并重新以體單元的形式進(jìn)行劃分，這就要求每個接頭截面處的受力大小與變形大小完全與梁單元對應(yīng)節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移的大小相同。為滿足這一要求，在計(jì)算中采用邊界單元進(jìn)行模擬。
      對于三個接頭的體單元，接頭1上部所加的力即為兩種工況所確定的外力，而下部所加的力以及接頭2上、下部所加的力和接頭3上部所加的力均為梁單元計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)力，下部各節(jié)點(diǎn)全部約束。由于梁單元計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)力中的剪力和彎矩相比軸向力和扭矩在數(shù)值上是很小的，故忽略剪力和彎矩的影響。同時，梁單元計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)位移，僅Y方向位移和繞J軸轉(zhuǎn)角較大，則其它方向的位移可忽略。

                                                                                  專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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