PDC抗沖擊性能及結構參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、聚晶金剛石復合片(PDC)是一種新型的超硬復合材料產(chǎn)品,經(jīng)過多年的研究和實踐,已在地質、石油、煤田的鉆探和機械加工等多個領域得到廣泛應用,并取得越來越好的社會效益和經(jīng)濟效益。PDC抗沖擊性能是決定其使用效果好壞的關鍵所在之一,它反映了PDC的韌性和粘結強度,是一個綜合性能指標。PDC的聚晶金剛石(PCD)層沖擊破壞研究日益受到人們的重視,PDC產(chǎn)品的抗沖擊性能能夠保持穩(wěn)定并不斷地提高和用戶的利益直接掛鉤,是各生產(chǎn)廠家直想要達到的目標。影

2、響PDC抗沖擊性能的主要因素可以從兩個方面考慮:宏觀結構與微觀工藝。
　　本文主要考慮宏觀結構,包括金剛石/硬質合金的厚度比、PDC徑厚比、金剛石/硬質合金界面結構形式和PDC安裝角度,并將它們作為PDC抗沖擊性能主要影響因素來進行仿真和試驗。應用ANSYS軟件及APDL語言對不同層厚比H、徑厚比T和典型的非平面界面PDC殘余熱應力進行仿真和優(yōu)化,得到各種結構下PDC的殘余熱應力大小,進行對比來優(yōu)化PDC結構,并提出評價PDC殘余

3、應力通用公式,為PDC的合理設計提出一個思路。將PDC在錨桿鉆頭上的安裝角度(包括仰傾角和側偏角)作為優(yōu)化因素,應用ANSYS/LS-DYNA軟件對PDC的沖擊過程進行了數(shù)值模擬。通過PDC沖擊瞬間最大拉應力與各因素之間的關系,得到PDC基于抗沖擊性能的結構優(yōu)化。因PDC切削齒破碎巖石過程中切削載荷連續(xù)且具有周期性,運用ANSYS對PDC和PDC錨桿進行模態(tài)分析得到它們固有頻率,對比其在使用中的受載數(shù)據(jù),PDC在井下切削過程中巖石對其的