Дипломная работа

а
б
 
Рисунок 3.2
 – 
Конечно-элементная модель бурового долота со сферическими шарошками:
а- модель конечных элементов; б – конечные элементы модели
КЭ модель построена в среде ANSYS Workbench с помощью
параболических твердотельных КЭ Solid 186, имеющих до 20 узлов с 3
степенями свободы в каждом (3 линейных перемещения), общий вид
которых представлен на рисунке 3.2
б
.
Что касается долота новой конструкции РСШД, то отсутствие
консольных, выступающих элементов (за исключением шарошек) и, как
следствие, отсутствие зон резкого изменения сечения приводят к тому, что
все долото работает как единый объем. Внешние усилия распространяются
на сплошное массивное тело, что приводит к незначительным величинам
напряжений в рассмотренных расчетных случаях.
Предпочтительно, для получения достоверных результатов расчетов,
использовать элементы с качеством не ниже 0,4 [56-59], однако, в рамках
данной задачи, число элементов низкого качества (0.3-0.4) не превышает 140
(рис.3.3), что составляет менее 0,06% от общего количества элементов
(253204), и является основанием для допуска данной модели к расчету.

---

56
Рисунок 3.3- Диаграмма качества элементов 
Модель нагружена усилием P
ос
(750 кН), действующим в направлении
оси Z глобальной системы координат, а также моментом M
кр
(6,5 кНм),
действующим вокруг той же оси. P
ос
и М
кр
приложены к торцу корпуса
долота. Условия нагружения модели показаны на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4
 – 
Условия нагружения разборного бурового долота
Для моделирования воздействия вращающего вала (с помощью
которого прикладываются ранее описанные осевая нагрузка и момент)
цилиндрическая поверхность (ниппель) диаметром 40 мм закрепляется от

---

57
радиальных перемещений (направлении оси Х в локальной цилиндрической
системе координат), как показано на рисунке 3.5
а
.