论文部分内容阅读
本文基于岩石微元强度的Weibull分布，从岩石微元强度分布的随机性出发，以Drucker-Prager破坏准则为统计分布变量，导出了岩石损伤变量演化方程，建立了水力、机械以及联合作用下岩石损伤统计本构模型，为探索岩石破损机理、模拟岩石破碎过程提供了一种新的研究方法。利用非线性动力有限元方法，模拟了射流、机械齿及联合作用条件下的动态岩石破损过程，探索了岩石损伤机理。结合钻头钻进时的实际工况，利用数值方法分别就射流入射角、横移速度以及PDC钻齿的作用半径、旋转速度、前倾角等结构参数，联合破岩时的配合参数，对破岩规律的影响进行了模拟研究。模拟结果表明：射流入射角在40°左右时破岩效果最好；射流破岩时间在毫秒量级；PDC钻齿所受扭矩大小随作用半径的增大成指数规律增长；中硬性地层中PDC钻齿的前倾角15°时破岩效果最佳；联合破岩中高压射流对破岩的贡献率在10％左右。