旋挖钻机伸缩钻杆强度稳定性的有限元法分析

在大口径桩基施工中,旋挖钻机以其性能好、效率高、污染少而成为基础工程施工中的最佳设备。而作为旋挖钻机的一个关键部件,伸缩钻杆需要与所钻地层状况、所选用钻具相配套。在深孔施工过程中,由于所钻地层复杂多变,钻杆为变截面长秆结构,其受力状态十分复杂,因此钻杆的强度、稳定性要求应与所钻地层相适应,另外,不同长度的钻杆还要与不同的钻头如长、短螺旋钻、抓斗等相配套。因此,对整台钻机来说,钻杆的结构、强度和稳定性设计就相当重要。 本文首先介绍了当前旋挖钻机的状况,对钻机关键部件——伸缩钻杆进行了分类介绍,叙述了钻压和扭矩的传递过程。接着从有限元分析方法入手,利用有限元软件 ANSYS 对钻杆的强度、刚度、稳定性进行了分析计算,求出了钻杆在压扭作用下的应力分布情况,找出了应力集中分布的位置,对钻杆的破坏形式进行了分析解释。在稳定性计算中,通过对钻杆两端采用不同的约束条件,分析比较了钻杆在不同约束条件、不同钻进深度条件下的临界载荷变化规律。通过以上分析,可以为生产厂家进一步优化钻杆结构,改进设计提供依据,为施工单位合理采用减压钻进规程,提供理论基础。