锯形PDC齿破岩与温度特性数值模拟研究

摘要：

目前关于PDC仿生齿的研究多集中在波浪齿形上,鲜有与锯形齿破岩特性相关研究的报道.鉴于此,基于弹塑性力学与Drucker-Prager岩石失效准则,建立锯形PDC齿与花岗岩相互作用的有限元模型,对锯形PDC齿的破岩以及破岩温度特性展开研究.研究结果表明:相比普通PDC齿,锯形PDC 齿在破岩过程中所产生切削力峰值和均值更小,且该切削力均值减小约12.7%,机械比能减少约19%;后倾角增大情况下,锯形齿的机械比能和切削力均先减小后增大,最佳后倾角为10°时,锯形齿的机械比能和切削力最小,切削深度增加情况下,存在临界切削深度1.5 mm,超过1.5 mm后,切削力与机械比能呈现跳跃式增加,锯形齿在模拟范围内,最佳设计方案为3 个锯齿.所得结论对钻头布齿和优化设计具有指导意义.

关键词：锯形PDC齿、有限元模型、破岩特性、机械比能、切削力、后倾角、切削深度

所属期刊栏目：52

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：陕西省重点研发计划项目2022KW-10

在线出版日期：2024-01-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：29-37,44