夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣的影响

为了研究夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣过程中钻杆应力分布的影响,采用有限元分析方法对Φ139.7 mm×9.17 mm钻杆进行了非线性问题的弹塑性力学有限元模拟分析,得到上扣过程中钻杆的应力大小及分布规律,最大夹紧力及摩擦系数对钻杆应力的影响。结果表明,旋扣钳上扣过程中钻杆径向单元层的应力值呈现上下波动规律,内外壁的应力大于中间单元层,钻杆的最大应力出现位置和最大应力值是动态变化的,应力危险点转移到了滚轮与钻杆接触位置,最大应力出现位置也由未旋转时的外壁转移到了内壁,且最大应力值有所增加;滚轮旋转一周过程中,钻杆始终呈椭圆形,且钻杆的椭圆度是动态变化的,其值在1%至2.4%之间波动;当夹紧力为150 284 N时,滚轮与钻杆接触位置虽有应力集中现象,但最大等效应力尚未超过钻杆材料的屈服强度。经过仿真发现,钻杆的最大夹紧力为190 300 N;当夹紧力为150 284 N时,改变摩擦系数对钻杆的最大von-Mises应力值有一定影响,当摩擦系数从0.15增加到0.27时,最大vonMises应力值增大,但最大von-Mises应力值的增量不大。