一、可控冲击矛钻进轨迹理论分析（论文文献综述）
张英杰[1]（2021）在《非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究》文中研究指明针对国内外非开挖技术中机器人的高能源消耗问题,设计一种新型的非开挖地下穿孔机器人的冲击转向头,对机器人在非开挖状态下的地下穿孔工作进行导向。制定了以差动式液压缸作为动力源的冲击方案,可以完成同一动力源对机器人的冲击转向头在直线穿孔作业和曲线穿孔工作两种状态下的转向和前进的驱动功能,增强机器人运行整体协调性,保证了机器人的工作质量,为非开挖技术提供了新的设备支持。首先,基于对非开挖技术的了解,结合非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的设计目标,进行冲击转向头的本体结构和液压控制方案设计。利用Solid Works软件绘制冲击转向头的三维模型,分析其运动情况,并对冲击转向头本体和转向机构进行运动学仿真,得到冲击转向头工作时的运动特性。其次,对冲击转向头的转向机构和冲击机构进行静力学分析,判断两机构的强度和刚度是否满足使用要求。在静力学分析的基础上,使用ANSYS软件对转向结构和冲击机构进行模态计算,得到低阶固有振型和频率后,判断两机构在工作时是否会产生共振。对冲击转向头的两机构进行动力学分析,验证该机构的动态性能。最后,结合冲击转向头冲击机构和转向机构的ANSYS分析文件和材料的S-N曲线,联合ANSYS和Ncode软件进行疲劳寿命分析,得到两机构的疲劳寿命结果,表明该机构满足使用要求。上述研究结果为非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的优化设计提供了设计思路,同时也为同类设备结构升级指出方向,具有重要的参考价值。论文有图62幅,表14个,参考文献54篇。
赵之[2]（2015）在《气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计》文中提出近年来,大规模、低丰度、难动用油气资源的开发力度不断加大。当遭遇薄层、多层、致密储层及强水敏性地层时,使用具有良好保护储层效果的气体钻井技术,通过钻水平井打开储层不失为一种较好的解决办法,即为气体钻水平井技术。现今液体钻水平井中通常使用容积式螺杆马达作为井下动力钻具,从而完成增斜、减斜及稳斜操作。而现有的螺杆马达基于液体钻井设计,常规空气锤基于垂直钻井设计,二者都不能直接适用于气体钻水平井技术,缺乏可靠的井下动力钻具制约了该技术的发展。上世纪90年代至今,为了突破这个技术瓶颈,国内外研究者一方面将用于液体的螺杆马达钻具改装为气动螺杆钻具;另一方面则尝试将常规空气锤进行改装,使其能用于水平井,并具有导向钻进的能力。经过一系列的研究已有成系列的气动螺杆产品。然而螺杆钻具的动力原理限制了其用于气体这种可压缩型流体时的使用效果。理论研究及现场应用都证明了气动螺杆钻具具有输出扭矩小,随扭矩下降转速迅速上升的缺陷。同时,水平井用空气锤也处于不断发展之中,已有的一些将常规空气锤改进为水平井用空气锤的设计,用于实际钻井实验后,出现了扭矩不足,容易卡死的情况。为了解决现有的水平井用空气锤性能不佳的情况,本文首先建立了空气锤井底工作过程的数学计算模型,编制了空气锤工作过程的仿真计算软件,进行了空气锤多角度工作台架实验,并结合台架实验对数学模型的准确性进行验证,随后利用建立的仿真软件,从活塞往复振动机构及自转机构的附加两方面入手,对现有水平井用空气锤性能下降的原因进行分析。最后基于各项分析结果,对现有水平井用空气锤提出了优化建议,并提出了一种新型水平井用空气锤的设计方案。本文建立的井底空气锤工作仿真计算软件能良好的模拟空气锤井底工作的真实状态,计算结果均能较好的和台架实验结果相符合。建立的空气锤性能测量方法方便可靠。通过计算分析解释了现有的几种水平井用空气锤工作性能较差的原因,并提出了一种新型水平井用空气锤设计,其各部分均基于本文的各项研究结果进行了优化。优化后的活塞往复振动机构冲击次数、输出转速及总输出功均得到20%～30%的提升,且即便在扭矩过大无法转动的情况下,其自转机构也能利用冲击破岩过程中钻齿反弹产生的转动扭矩为零的这段时间转动空气锤锤体。
黄勇[3]（2013）在《潜孔锤反循环钻进孔底气固两相流场数值模拟及试验研究》文中认为矿产资源是人类社会进步与经济发展的物质基础。随着经济的高速发展，人类社会对资源的需求日益增加，而矿产资源的储量却越来越少。经过多年的开发利用，露矿、浅层矿、易识别矿已勘探殆尽，矿产勘查的方向逐渐转向寻找隐伏矿、深部矿、难识别矿。由于勘探难度和成本日益加大，传统的钻探工艺手段已经不能满足当前矿产勘查的需要。贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术集潜孔锤冲击回转碎岩、循环介质全孔反循环、钻进中同步获取岩矿心三种工艺方法于一身，是一种先进的钻探工艺方法。经过多年的发展，该项技术已得到了一定的应用与推广，但在实际应用中也发现，对于在裂隙发育、漏失地层钻进时，存在反循环能力不足、岩屑采取率低等问题。本文针对贯通式潜孔锤反循环钻进技术在实际应用过程中出现的问题，利用计算流体动力学软件（FLUENT）对现有引射式反循环钻头孔底气固两相流场特性进行了数值模拟研究；基于人工诱发龙卷风的形成机理，设计了新型旋风式反循环钻头，并对比分析了引射式反循环钻头与旋风式反循环钻头两者间的反循环效果；采用数值模拟和室内实验方法，分析了旋风钻头反循环效果与旋喷孔结构参数的关系。本文研究取得了以下主要结论：（1）野外试验表明，应用引射式反循环钻头在裂隙发育、漏失地层钻进时，由于钻头与孔底岩石不能形成良好的引射结构，引射钻头反循环能力降低，孔底岩屑（样）不能上返至地表，岩心采取率低。（2）反循环钻进所得岩屑颗粒的粒度分布具有一定的规律。从岩屑样品的粒度累积曲线来看，岩屑颗粒的级配较差，其中粒径小于2mm的组分含量较多，颗粒不均一。采用Rosin-Rammler函数对岩屑样品的粒度分布进行描述，从拟合结果来看，岩屑颗粒符合R-R分布。（3）引射钻头孔底流场的数值模拟结果表明，随孔底钻进条件的不同，钻头底面下部流场边界条件发生改变，孔底流场内气相流体的速度、压力、湍流特征的流场参数变化明显。从流场内气相流体特征来看，完整地层条件下，孔底气体能够形成良好的反向循环，对环空内流体也有一定的抽吸作用；裂隙地层钻进时，一部分气流由裂隙进入地层中，气量损失严重；提钻条件下，钻头距离钻孔底面距离增大，钻头卷吸能力下降。引射钻头携岩能力与岩屑进入流场的位置、颗粒直径、孔底条件密切相关。从岩屑颗粒的注入位置来看，引射钻头对于底面中心附近的岩屑的抽吸携带能力较强，而对于底面圆周附近的岩屑不具备反循环能力；从岩屑颗粒直径来看，钻头携岩能力的从大到小依次为0.1mm>1mm>5mm；从不同孔底条件来看，钻头反循环能力由大到小依次为完整地层>裂隙地层>提钻。（4）旋风钻头孔底流场的数值模拟结果表明，随钻进条件的不同，孔底流场的变化主要表现在钻头底面下部气体流动特征的变化。从孔底流场内气体流量变化来看，旋风钻头对孔底流体抽吸能力较强，同时受孔底流场条件的影响较小，钻头中心孔流量为钻进注入量的2倍以上。旋风钻头携岩能力保持在较高水平，受岩屑进入流场位置、颗粒直径和孔底流场条件影响不明显，均表现出较强的反循环能力，其在完整地层条件下的携岩效果接近100%，整体携岩效率也高于90%。（5）对比旋风钻头和引射钻头两者孔底流场内气固两相流场特性，旋风钻头反循环能力优于引射钻头，前者表现出地层适应性好，携岩能力强，最小携岩注气量要求低等优点。（6）旋风钻头旋喷孔主要结构参数包括三个：旋喷孔直径、旋喷孔倾角和旋喷孔高度。旋风钻头反循环效果随三个结构参数的变化规律为：随旋喷孔直径的增大，环空流量呈二次抛物线变化，在直径为5mm位置达到最大值；随旋喷孔角度的不断增大，环空流量单调递减；旋喷孔高度对环空流量的影响较小，随旋喷孔高度的增加，环空流量稍有增加，两者呈线性关系。
张永光[4]（2011）在《冲击挤密潜孔锤外表减阻结构优化设计及试验研究》文中指出冲击挤密潜孔锤钻进技术集冲击钻进、振动钻进、空气钻进及无排渣方法的优点于一体,钻进效率高,成孔质量好,是一种高效环保的浅层地热孔钻进技术。钻头结构形式,冲击挤密潜孔锤外管形状设计,尾部机构优化都直接影响钻进效率,是完善和推广该项技术的关键所在。本文以LS-DYNA显式动力分析为基础,对比了优化九阶梯钻头和凸轮旋压钻头在相同冲击荷载作用,相同计算时间,相同地层条件下的钻进深度,为凸轮旋压钻头挤土机理提供了理论依据,并在此基础上对凸轮旋压钻头做了机构改进,在原结构基本不变的条件下设计了螺旋球齿型和反S型切削刃凸轮旋压钻头,提高了钻进效率。对冲击挤密潜孔锤外管机构做了全新的结构设计,首先借鉴振动沉管桩增加管靴易入土工程实例,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析有限元软件模拟分析了冲击挤密潜孔锤一段粗径外管粗径段出刃量锥角,长径比,两段粗径外管粗径段出刃量锥角,长径比,粗径位置,三段粗径外管的粗径段出刃量锥角,长径比,粗径段数目及位置等参数对钻进效率的影响,设计加工了多组活套式粗径外管,并进行了对比性室外冲击试验,对比分析确定了各情形下粗径外管的最优参数,验证了数值模拟的合理性和可靠性,为生产试验提供可靠的理论依据。在冲击挤密潜孔锤头部机构改进,中部机构重新设计的基础上,对其尾部机构的后轴套及花键轴做了优化设计,设计了花键轴底端凸肩装置,实现了两个零件轴向锁紧定位,解决了原冲击挤密潜孔锤工作不连续,效率低下的问题,并将表面仿生设计理论引入冲击挤密潜孔锤外部机构表面设计中,得到头部仿生非光滑表面设计宜采用凹坑表面仿生形态,中部和尾部仿生非光滑表面设计宜采用凹槽表面仿生形态,优化组合了一套完整的高效环保浅层地热孔冲击挤密潜孔锤钻进技术。
刘建林[5]（2009）在《气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究》文中进行了进一步梳理空气锤钻井技术的成功应用为气动潜孔凿岩工具的发展和使用提供了广阔的空间。本文针对气体钻井用贯通式潜孔锤的关键技术问题进行了研究,旨在将贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术引入油气勘探开发气体钻井领域,为解决当前石油工业上游领域所面临的低压、低渗、低产油气藏的高效开发问题和提高复杂地层、深井硬岩地层钻进速度等难题提供有利技术支持。首先,本文综合分析了贯通式潜孔锤在气体钻井中应用的可行性及贯通式潜孔锤反循环气体钻井潜在的技术优势,确定专用反循环钻头的研制与循环系统注气参数的选择为气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术所在。其次,为设计出适合气体钻井用的、性能良好的反循环钻头,从流体通道改进设计与钻头体底面轮廓形状优选两面进行了研究。研制了反循环钻头井底流动模拟实验器,通过实验测试对比了不同结构形式内喷孔,不同钻头底面轮廓形状及不同底喷孔布置方式对反循环形成效果的影响,确定了有利于提高反循环钻头性能的流道设计形式和钻头底面轮廓形状。借勘商用CFD软件对反循环钻头局部流场进行了数值模拟分析,揭示了不同结构形式流道及底面轮廓形状对反循环形成效果的影响机理。理论分析、实验研究和数值模拟得出的结论和认识为大直径反循环钻头的设计提供了重要依据,基于上述结论设计制造了气体钻井用反循环钻头。最后,对贯通式潜孔锤气体钻井循环系统注气参数选择进行了初步研究,建立了中心反循环排渣通道与双壁钻具环状注气通道内压力分布模型,给出了一种计算反循环排渣所需最小气体体积流量的方法,为贯通式潜孔锤气体钻井地表注气设备的配置提供了参考。
黄勇,殷琨,朱丽红,王文龙[6]（2009）在《KCM130型可控冲击矛矛头结构优化》文中研究表明针对KCM130型可控冲击矛样机在室外试验中发生控向机构中的拨转轴断裂失效问题,分别对矛头在直线和曲线两种钻进情况下的受力进行分析。通过分析得知在曲线钻进中,由于矛头将所受的偏转力矩传递给拨转轴,造成退刀槽处应力集中,导致其断裂破坏。提出将矛头偏转力矩通过控向机构传递给矛体的优化方案。利用COSMOSWorks对优化后的矛头控向机构进行有限元内部应力场数值模拟,并与原设计进行分析对比,结果表明:改进后控向机构所受的应力、应变、位移都明显下降,在曲线钻进时拨转轴的受力得到很大改善,改进方案有效可行。
孙庆[7]（2007）在《冲击挤密作用下土体变形机理的有限元分析与实验研究》文中认为潜孔锤冲击挤密钻进技术集冲击钻进、振动钻进及空气钻进的优点与一体,钻进效率高,成孔质量好,在土质地层钻进工程中有着广阔的应用前景。不同结构的挤密钻头与土体的相互作用不同,其钻进效率不同,研究冲击挤密作用下土体的变形机理,弄清土体应力应变的分布规律对提高冲击挤密钻进的钻进效率有着重要的意义。潜孔锤冲击挤密钻进过程中周围土体的变形机理是一个高度非线性问题。针对钻具在土中的面—面接触问题,运用Drucker-Prager屈服准则为判据,将土体视为DP材料,通过钻具与土之间的接触及施加冲击载荷来模拟钻进过程从而建立了冲击挤密钻进的有限元模型,利用非线性瞬态动力学有限元分析手段对钻进过程中冲击力对土的作用加以研究,分析了五种不同类型挤密钻头的挤密机理及冲击载荷作用下土体的受力状态及应力应变分布规律,以及土体的力学参数对钻进效率的影响规律,重点对常用的阶梯式钻头和圆锥式钻头两种钻头形式的挤土机理进行了对比分析。并在此基础上探讨了普通挤密钻头产生“桩效应”的原因。为了验证ANSYS数值模拟结果,设计加工了五种挤密钻头进行了室外试验,对其钻进效率进行了对比,结果表明ANSYS模拟仿真结果与试验结果一致,利用ANSYS软件模拟冲击挤密作用下土体的变形规律完全可行、可靠。
曹品鲁[8]（2007）在《潜孔锤冲击挤密钻进机理及挤密钻头的设计与实验研究》文中指出潜孔锤冲击挤密钻进技术集冲击钻进、振动钻进及空气钻进的优点于一体,钻进效率高,成孔质量好,在土质地层钻进工程中有着广阔的应用前景。挤密钻头的结构形式直接影响着钻进效率,是完善和发展该项技术的关键所在。本文以接触非线性有限元理论为基础,借助通用有限元软件ANSYS建立了土体与钻具之间相互作用的有限元模型,分析不同类型挤密钻头的挤土机理及冲击载荷作用下土体的受力状态及应力应变分布规律,重点对最为常用的阶梯式钻头和圆锥钻头进行了对比分析,为合理地设计挤密钻头结构,提高冲击挤密钻进效率提供了理论依据。为了验证有限元模拟仿真结果,分别加工了五种挤密钻头进行室外试验,对其钻进效率进行了对比,试验结果与ANSYS模拟仿真结果一致。由于阶梯钻头钻进效率高,本文利用基于APDL参数化语言的ANSYS优化设计模块,对阶梯钻头的台阶数目及其它结构尺寸进行了优化设计,以获得最佳钻进效率,并进行了试验研究,不但验证了ANSYS数值模拟的可靠性,而且为钻头结构的最优化设计提供了一种新思路和新手段。分析了普通挤密钻头产生“桩效应”的原因,并借鉴土层滚压器旋压挤土的机理,设计了凸轮旋压式挤密钻头,并与普通圆锥钻头进行了对比试验。结果表明,凸轮旋压钻头钻进效率高,成孔质量好,为潜孔锤冲击回转挤密钻进技术提供了一种新工具。
佟万成[9]（2007）在《穿地龙机器人控制及检测系统研究》文中提出“穿地龙”机器人是一种在土中自行行走的装置，在地表的一端进入土中，行进中可以随时改变方向实时修正偏差，使机器人可按预定规划轨迹前进，最后，从地表的另一端指定位置穿出。它主要用于PE或PVC管、电缆、光缆等小直径管线的地下非开挖铺设。本文主要以液压驱动“穿地龙”机器人的控制及检测系统为研究对象。通过对目前国内外气动及液动小孔径地下穿孔设备的研究，设计了“穿地龙"机器人液压系统总体方案，内容包括基于PWM高速开关阀控的机器人液压冲击系统及转向系统设计，提出了转向回路液压自锁方案；分析了机器人的转向机理，为机器人转向机构设计提供了理论基础。针对“穿地龙”机器人的工作环境，设计了基于PC机和单片机的二级计算机硬件控制系统，及基于数字罗盘和测距传感器的位姿检测方案，完成包括高速开关阀驱动控制电路、串行通讯电路、A／D转换电路设计；采用模块化的设计思想设计了下位机软件，对上位机软件进行了初步研究。针对机器人土中作业环境非线性的特点，设计了参数自整定模糊PID控制器，并对实际系统进行计算机仿真研究，结果表明，系统表现出很好的适应能力和较好的动态性能。论文最后进建立了“穿地龙”机器人样机的实验系统。进行了机器人冲击、转向机构、位姿检测的实验。试验结果验证了系统设计的可行性，表明研制的机器人可以克服土的阻力，能够按照预先规划的轨迹在土中前进完成穿孔作业。
张忠林[10]（2006）在《“穿地龙”机器人转向机构与位姿检测研究》文中研究表明机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。“穿地龙”机器人是一种特种机器人，它综合了非开挖技术中气动冲击矛的设备简单、操作方便的优点，加之高可靠性、高智能型、自适应性强等机器人的设计长处于一体，将提高非开挖施工的技术水平，它主要能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等中、小直径管线的地下非开挖铺设，因此，具有广泛的应用前景和开发价值。 理想状态下“穿地龙”机器人是一种可在土中自主行走的非开挖装置。由计算机控制，在地表的一端进入土中，按预定设计的轨迹前进，行进中可以随时改变方向绕过障碍物或修正偏差，最后，从地表的另一端指定位置穿出。 文中的研究工作是结合黑龙江省科学技术计划（重点攻关）项目“穿地龙机器人样机研制”而开展的。针对机器人在土中的工作特点和工作原理，主要进行了机器人在土中各种模型的建立及分析、轨迹规划及机器人检测与控制等相关问题的研究工作。 文中首先综述了非开挖技术中的国内外气动冲击矛技术发展现状，重点介绍了方向可控气动冲击矛的转向机理，以及检测技术钻孔导向仪的应用概况，并且简单总结了虚拟样机技术在机器人领域中的应用现状。 探讨了“穿地龙”机器人总体方案，对机器人土中冲击挤压成孔的机理进行了研究，运用Drucker-Prager屈服准则为判据，将土体视为DP材料，其塑性行为被假定为理想弹塑性，运用有限元分析手段，在ANSYS环境中建立了机器人在土中的有限元模拟模型。通过土体的应力、应变来求出“穿地龙”机器人在土中的受力情况和机器人与土作用的波及问题，通过机器人的实际工况条件下的穿土实验，来验证了所建立的有限元模型的可靠性。实验证明所建立的有限元模型可真实的反映土的变形情况，利用建立的力学模型，可以指导“穿地龙”机器人冲击机构的设计优化、机器人动力源的选择和性能分析以及“穿地龙”机器人的轨迹规划。 探讨了“穿地龙”机器人在土中的轨迹规划问题，进行了规划曲线上相关的关键点坐标的计算公式的推导，在此基础上，利用所建立的数学模型，
二、可控冲击矛钻进轨迹理论分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、可控冲击矛钻进轨迹理论分析（论文提纲范文）
（1）非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头结构设计与研究 |
| 2.1 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的设计目标与指标 |
| 2.2 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的结构研究 |
| 2.3 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头转向机构的工作原理 |
| 2.4 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头冲击机构的控制方案 |
| 2.5 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的工作特点 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的运动学建模与仿真分析 |
| 3.1 冲击转向头的转向机构运动学分析 |
| 3.2 冲击转向头运动学分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的静力学与动力学分析 |
| 4.1 多体系统动力学理论基础 |
| 4.2 冲击转向头的转向机构分析 |
| 4.3 冲击转向头的冲击机构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的疲劳分析 |
| 5.1 疲劳寿命分析基本理论 |
| 5.2 冲击转向头的疲劳分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体钻水平井井下动力钻具的发展现状 |
| 1.2.1 气动螺杆钻具的发展现状 |
| 1.2.2 自转式空气锤的发展现状 |
| 1.2.3 气体钻水平井的相关尝试 |
| 1.3 本文研究的意义及内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 空气锤活塞往复振动及自转机构分析 |
| 2.1 无阀式空气锤活塞往复振动机构分析 |
| 2.2 常规空气锤往复振动机构用于水平井钻井面临的困难 |
| 2.3 水平井用空气锤的自转机构分析 |
| 2.3.1 自转空气锤分类 |
| 2.3.2 几种典型自转式空气锤结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 空气锤井底工作状态仿真软件 |
| 3.1 空气锤活塞往复振动机构计算模型 |
| 3.1.1 空气锤工作过程仿真条件的假设 |
| 3.1.2 活塞往复振动工作过程数学模型建立 |
| 3.2 冲击破岩过程应力波计算模型 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 应力波迭代过程优化 |
| 3.3 气体钻井井筒内流动模型 |
| 3.3.1 气体钻井井筒及环空流动方程 |
| 3.3.2 空气锤的压降 |
| 3.4 仿真软件的编制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空气锤水平钻进台架实验及模型验证 |
| 4.1 空气锤的性能测量方法设计 |
| 4.1.1 常规外部参数测量 |
| 4.1.2 高速摄像系统 |
| 4.1.3 应力波测量系统 |
| 4.2 多角度空气实验架设计 |
| 4.2.1 方案设计 |
| 4.2.2 具体设计 |
| 4.3 空气锤多角度钻进实验 |
| 4.3.1 工作角度对启动状态的影响 |
| 4.3.2 工作角度对工作性能的影响 |
| 4.4 仿真计算模型的计算过程 |
| 4.4.1 初始数据的输入 |
| 4.4.2 活塞运动部分计算 |
| 4.4.3 撞击后应力波部分计算 |
| 4.4.4 重复迭代过程 |
| 4.5 结果及仿真模型的验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水平井用空气锤活塞往复振动性能分析 |
| 5.1 空气锤的配气结构 |
| 5.1.1 空气锤的实际配气机构 |
| 5.1.2 配气机构的简化 |
| 5.2 消除死点对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.2.1 现有的消除死点的配气结构 |
| 5.2.2 配气结构对比 |
| 5.3 井斜角变化对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.3.1 影响机理分析 |
| 5.3.2 多参数分析 |
| 5.3.3 角度变化对后坐力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 现有水平井用空气锤自转机构优选分析 |
| 6.1 空气锤自转机构结构分析 |
| 6.1.1 自转机构作用力分析 |
| 6.1.2 空气锤锤头转动阻力分析 |
| 6.2 自转机构布置优选分析 |
| 6.2.1 冲程布置式 |
| 6.2.2 回程布置式 |
| 6.2.3 回程冲击式 |
| 6.2.4 布置方式优选 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 新型水平井用空气锤设计方案 |
| 7.1 启动阀设计及其对水平井用空气锤工作性能的优化 |
| 7.1.1 启动阀结构设计及启动机制 |
| 7.1.2 附加启动阀的性能优化分析 |
| 7.2 针对井斜角改变的性能优化 |
| 7.3 自转机构设计设计 |
| 7.3.1 撞击反弹引起的锤齿脱离现象分析 |
| 7.3.2 通过机械自转机构利用反弹现象的可行性分析 |
| 7.3.3 使用带中空转子的气动螺杆马达作为空气锤自转机构的分析 |
| 7.4 活塞结构设计 |
| 7.5 传动轴设计 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（3）潜孔锤反循环钻进孔底气固两相流场数值模拟及试验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 反循环钻进技术国内外研究现状 |
| 1.3 气固两相流场国内外研究现状 |
| 1.4 论文研究目的与意义 |
| 1.5 论文研究的内容与方法 |
| 本章小结 |
| 第2章 贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术野外试验 |
| 2.1 野外试验目的 |
| 2.2 野外试验场地概况 |
| 2.3 试验用反循环钻探设备机具 |
| 2.4 野外试验过程 |
| 2.5 反循环钻进岩心获取与分析 |
| 2.6 野外试验总结 |
| 本章小结 |
| 第3章 潜孔锤反循环钻进孔底流场数值模拟基础 |
| 3.1 两相流数值模拟方法 |
| 3.2 气相流体数学模型 |
| 3.3 颗粒相数学模型 |
| 3.4 网格生成 |
| 3.5 边界条件与计算条件 |
| 3.6 模型求解 |
| 本章小结 |
| 第4章 引射式反循环钻头孔底流场数值模拟 |
| 4.1 引射式反循环钻头及孔底流场模型 |
| 4.2 完整地层钻进孔底流场特性 |
| 4.3 裂隙地层钻进孔底流场特性 |
| 4.4 提钻条件下孔底流场特性 |
| 本章小结 |
| 第5章 旋风式反循环钻头孔底流场数值模拟 |
| 5.1 旋风式反循环钻头结构设计 |
| 5.2 完整地层钻进孔底流场特性 |
| 5.3 裂隙地层钻进孔底流场特性 |
| 5.4 提钻条件下孔底流场特性 |
| 5.5 旋风钻头与引射钻头反循环效果对比 |
| 本章小结 |
| 第6章 旋风式反循环钻头旋喷孔结构参数研究 |
| 6.1 旋风式反循环钻头旋喷孔结构参数 |
| 6.2 旋喷孔结构参数数值模拟结果 |
| 6.3 旋喷孔结构参数实验研究 |
| 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）冲击挤密潜孔锤外表减阻结构优化设计及试验研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 冲击挤密潜孔锤钻进技术简介 |
| 1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.4 研究目的和意义 |
| 1.5 主要研究内容和研究方法 |
| 本章小结 |
| 第2章 冲击挤密作用下土体变形机理 |
| 2.1 动荷载下土的基本理论 |
| 2.2 非线性分析及LS-DYNA显式算法基本理论 |
| 2.3 模拟钻头和外管与土体之间作用的可行性分析 |
| 2.4 ANSYS模拟分析钻头和外管与土体之间作用的关键问题 |
| 2.5 非线性有限元模型的建立 |
| 本章小结 |
| 第3章 凸轮旋压钻头数值模拟及试验研究 |
| 3.1 冲击挤密钻进过程中"桩效应"成因 |
| 3.2 凸轮旋压钻头数值模拟及分析 |
| 3.3 凸轮旋压钻头结构改进设计 |
| 本章小结 |
| 第4章 外管结构数值模拟及设计 |
| 4.1 粗径外管数值模拟 |
| 4.2 粗径外管设计 |
| 本章小结 |
| 第5章 外管结构试验研究 |
| 5.1 试验目的与试验内容 |
| 5.2 试验条件及试验过程 |
| 5.3 试验结果及数据处理 |
| 本章小结 |
| 第6章 冲击挤密潜孔锤优化设计组合 |
| 6.1 冲击挤密潜孔锤尾部机构优化设计 |
| 6.2 冲击挤密潜孔锤外表面仿生设计 |
| 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的文章及参与的科研项目 |
| 致谢 |
（5）气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 欠平衡钻井与气体钻井技术简介 |
| 1.3 气体钻井技术在国内外应用与研究现状 |
| 1.4 论文研究的目的及意义 |
| 1.5 论文研究的内容 |
| 本章小结 |
| 第2章 气体钻井用贯通式潜孔锤的设计 |
| 2.1 贯通式潜孔锤与贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术 |
| 2.2 贯通式潜孔锤在气体钻井中应用的可行性及技术优势 |
| 2.3 气体钻井用贯通式潜孔锤的设计 |
| 2.4 SGQ-320型贯通式潜孔锤反循环气体钻井系统组成 |
| 本章小结 |
| 第3章 GD-17(1/2)"型反循环钻头的结构设计 |
| 3.1 贯通式潜孔锤专用反循环钻头概述 |
| 3.2 GD-17(1/2)"型反循环钻头的设计 |
| 3.3 射流卷吸效应与内喷孔结构设计 |
| 3.4 反循环钻头底面轮廓设计 |
| 3.5 反循环钻头底面排渣孔的设计 |
| 本章小结 |
| 第4章 反循环钻头结构设计实验研究 |
| 4.1 实验目的与内容 |
| 4.2 实验器的研制 |
| 4.3 内喷孔抽吸特性测试与结果分析 |
| 4.4 不同底面轮廓钻头模型实验与结果对比分析 |
| 本章小结 |
| 第5章 反循环钻头局部流场数值模拟 |
| 5.1 CFD简介 |
| 5.2 反循环钻头局部流场CFD数值模拟概述 |
| 5.3 反循环钻头内喷孔局部流场数值模拟 |
| 5.4 反循坏钻头孔底局部流场数值模拟 |
| 5.5 气体钻井用GD-17(1/2)"型反循环钻头设计 |
| 本章小结 |
| 第6章 贯通式潜孔锤气体钻井循环系统注气参数研究 |
| 6.1 贯通式潜孔锤气体钻井循环系统压力分布模型的建立 |
| 6.2 反循环排渣所需注气量的确定 |
| 6.3 算例 |
| 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的文章及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
（7）冲击挤密作用下土体变形机理的有限元分析与实验研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 冲击挤密钻进技术的广泛应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 冲击挤密钻进的优势 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 冲击挤密作用下钻头与土体相互作用有限元模型的建立 |
| 2.1 潜孔锤冲击挤密钻进的一般机理 |
| 2.2 土体的变形特性 |
| 2.3 有限元法模拟钻头与土体相互作用的可行性 |
| 2.4 ANSYS 在岩土工程中的应用情况 |
| 2.5 ANSYS 模拟钻头与土体相互作用的关键问题 |
| 2.6 有限元模型的建立 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 冲击挤密作用下土体变形机理的数值模拟结果及分析 |
| 3.1 阶梯型钻头与土体相互作用的挤土机理分析 |
| 3.2 圆锥型钻头与土体相互作用的挤土机理分析 |
| 3.3 子弹型钻头与土体相互作用的挤土机理分析 |
| 3.4 一字型钻头与土体相互作用的挤土机理分析 |
| 3.5 六棱锥型钻头与土体相互作用的挤土机理分析 |
| 3.6 阶梯型钻头与圆锥型钻头挤密作用的对比分析 |
| 3.7 影响挤密钻进效率的因素 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 挤密钻头的试验研究 |
| 4.1 试验一 |
| 4.2 试验二 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 本论文的主要结论 |
| 5.2 本论文的主要创新点 |
| 5.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
（8）潜孔锤冲击挤密钻进机理及挤密钻头的设计与实验研究（论文提纲范文）
| 论文提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 挤密钻头与土体之间相互作用有限元模型的建立 |
| 2.1 土的弹塑性基本理论 |
| 2.1.1 土的塑性 |
| 2.1.2 土的弹塑性理论 |
| 2.2 非线性有限元基本理论 |
| 2.2.1 非线性有限元简介 |
| 2.2.2 非线性有限元的一般解法 |
| 2.2.3 非线性有限元分析应注意的问题 |
| 2.3 有限元法模拟钻头与土体相互作用的可行性分析 |
| 2.4 有限元软件ANSYS 在岩土工程中的应用情况 |
| 2.5 ANSYS 模拟钻头与土体相互作用的关键问题 |
| 2.5.1 接触问题 |
| 2.5.2 土体本构关系问题 |
| 2.5.3 加载方式的选择 |
| 2.6 有限元模型的建立 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 挤密钻进数值模拟结果及分析 |
| 3.1 普通圆锥钻头的挤土机理分析 |
| 3.2 阶梯钻头的挤土机理分析 |
| 3.3 圆锥钻头与阶梯钻头挤密作用的对比分析 |
| 3.3.1 力学模型的建立 |
| 3.3.2 圆锥钻头与阶梯钻头挤密作用的对比分析 |
| 3.4 其它类型钻头的挤土机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 挤密钻头的试验研究 |
| 4.1 试验一 |
| 4.1.1 试验概况 |
| 4.1.2 试验结果分析 |
| 4.2 试验二 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 阶梯钻头的优化设计及试验研究 |
| 5.1 有限元优化设计简介 |
| 5.2 ANSYS 优化设计模块的相关重要问题 |
| 5.3 阶梯钻头结构的优化设计 |
| 5.3.1 阶梯钻头台阶数目的优化 |
| 5.3.2 阶梯钻头结构尺寸的优化 |
| 5.3.3 阶梯钻头的最优结构 |
| 5.4 优化钻头的试验研究 |
| 5.4.1 试验一 |
| 5.4.2 试验二 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 凸轮旋压钻头的设计及试验研究 |
| 6.1 土体中实施旋压的由来 |
| 6.2 凸轮旋压钻头的研制 |
| 6.3 凸轮旋压钻头的试验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本论文的主要结论 |
| 7.2 本论文的主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
（9）穿地龙机器人控制及检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的来源背景及意义 |
| 1.2 国内外相关领域发展概况 |
| 1.2.1 国外冲击矛的发展现状 |
| 1.2.2 国内地下穿孔装置发展现状 |
| 1.3 穿地龙机器人关键技术 |
| 1.3.1 穿地龙机器人基本技术要求 |
| 1.3.2 穿地龙机器人关键技术 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第2章 穿地龙机器人液压驱动方案研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 穿地龙机器人液压冲击器结构研究 |
| 2.2.1 配流方案及反馈方式研究 |
| 2.2.2 液压冲击器的结构及工作原理 |
| 2.2.3 液压冲击机构压力流量特性 |
| 2.3 转向机构液压驱动方案 |
| 2.3.1 转向机构原理分析 |
| 2.3.2 转向机构液压驱动方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 穿地龙机器人控制及检测系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 穿地龙机器人控制及检测系统总体方案 |
| 3.2.1 液压控制系统原理 |
| 3.2.2 控制系统总体设计 |
| 3.3 穿地龙机器人控制系统硬件设计 |
| 3.3.1 高速开关阀控制驱动电路设计 |
| 3.3.2 串行通信及硬件电路设计 |
| 3.4 穿地龙机器人位姿检测方案 |
| 3.4.1 转向头角度的检测电路设计 |
| 3.4.2 穿地龙机器人测长传感器设计 |
| 3.4.3 HMR3300数字罗盘的原理及其数据采集 |
| 3.5 穿地龙机器人冲击力检测方案 |
| 3.5.1 力传感器的选择 |
| 5.5.2 冲击力检测接口电路设计 |
| 3.6 控制系统软件设计 |
| 3.6.1 下位机软件设计 |
| 3.6.2 上位机软件设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 穿地龙机器人控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 穿地龙机器人液压系统数学模型 |
| 4.2.1 冲击机构数学模型 |
| 4.2.2 转向机构数学模型 |
| 4.3 穿地龙机器人控制策略研究 |
| 4.3.1 模糊自整定 PID控制原理 |
| 4.3.2 控制器输入输出变量隶属度函数 |
| 4.3.3 模糊控制量清晰化及仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 穿地龙机器人试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 转向机构实验研究 |
| 5.3 冲击功测试及数据分析 |
| 5.3.1 采样频率(采样周期)的确定 |
| 5.3.2 测试数据处理 |
| 5.4 位姿信号采集实验 |
| 5.4.1 位姿计算方法 |
| 5.4.2 位姿检测实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）“穿地龙”机器人转向机构与位姿检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外相关领域研究现状综述 |
| 1.2.1 非开挖施工方法简介 |
| 1.2.2 冲击设备的发展概况 |
| 1.2.3 国内外气动冲击矛发展研究现状 |
| 1.2.4 国内外钻孔导向仪发展状况 |
| 1.2.5 虚拟样机技术发展概况 |
| 1.3 课题的来源与研究意义 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 第2章 “穿地龙”机器人土中有限元模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于转向机构的“穿地龙”机器人总体方案设计 |
| 2.2.1 “穿地龙”机器人总体构成 |
| 2.2.2 “穿地龙”机器人工作特点 |
| 2.3 冲击挤压成孔的研究 |
| 2.3.1 土的结构 |
| 2.3.2 土的弹塑性 |
| 2.4 Druchker-Prager屈服准则 |
| 2.5 “穿地龙”机器人有限元模型的建立 |
| 2.5.1 “穿地龙”机器人有限元模型参数确定 |
| 2.5.2 “穿地龙”机器人有限元模型建立 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 “穿地龙”机器人轨迹规划研究及仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 “穿地龙”机器人的轨迹规划 |
| 3.2.1 垂直平面XOZ内“穿地龙”机器人的轨迹规划 |
| 3.2.2 垂直平面X′O′Z′内“穿地龙”机器人轨迹规划 |
| 3.3 轨迹规划仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于转向机构的“穿地龙”机器人运动学与动力学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 转向机理的实验验证 |
| 4.3 “穿地龙”机器人转向机构的设计与研究 |
| 4.3.1 “穿地龙”机器人转向机构液压方案 |
| 4.3.2 液压转向机构关键零部件校核 |
| 4.3.3 “穿地龙”机器人气压转向机构设计 |
| 4.4 “穿地龙”机器人头部位姿方程建立及仿真 |
| 4.5 “穿地龙”机器人的运动分析及仿真 |
| 4.6 “穿地龙”机器人的动力学研究 |
| 4.7 “穿地龙”机器人冲击装置研究 |
| 4.7.1 气动冲击机构的构成 |
| 4.7.2 气动冲击机构的工作原理 |
| 4.7.3 液压冲击机构的设计 |
| 4.7.4 液压冲击机构的控制系统设计 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 “穿地龙”机器人检测与控制系统的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 “穿地龙”机器人检测系统设计研究 |
| 5.2.1 测长传感器的设计 |
| 5.2.2 机器人本体姿态测试研究 |
| 5.2.3 锥型头部检测设计研究 |
| 5.3 “穿地龙”机器人控制系统研究 |
| 5.3.1 转向机构液压控制系统 |
| 5.3.2 转向机构气压控制系统 |
| 5.4 控制系统电路设计 |
| 5.4.1 电磁阀输出驱动电路设计 |
| 5.4.2 串行通讯电路设计 |
| 5.5 检测控制系统软件设计 |
| 5.5.1 下位单片机软件设计 |
| 5.5.2 上位PC机软件设计 |
| 5.6 机器人位姿检测系统误差分析 |
| 5.6.1 误差分析 |
| 5.6.2 安装误差分析 |
| 5.6.3 制造误差分析 |
| 5.6.4 罗差 |
| 5.6.5 姿态信号误差 |
| 5.7 机器人位姿检测系统误差补偿方法 |
| 5.7.1 采用BP神经网络基本原理 |
| 5.7.2 BP神经网络的训练流程 |
| 5.7.3 采用径向基神经网络基本原理 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 “穿地龙”机器人的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 转向机理的实验研究 |
| 6.3 “穿地龙”机器人液压冲击机构性能测试 |
| 6.3.1 测试原理和测试系统 |
| 6.3.2 测试数据处理 |
| 6.4 数字罗盘的实验测试 |
| 6.4.1 “穿地龙”机器人位姿计算方法 |
| 6.4.2 “穿地龙”机器人的位姿检测 |
| 6.4.3 位姿检测的误差补偿 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、可控冲击矛钻进轨迹理论分析（论文参考文献）
- [1]非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究[D]. 张英杰. 辽宁工程技术大学, 2021
- [2]气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计[D]. 赵之. 西南石油大学, 2015(07)
- [3]潜孔锤反循环钻进孔底气固两相流场数值模拟及试验研究[D]. 黄勇. 吉林大学, 2013(08)
- [4]冲击挤密潜孔锤外表减阻结构优化设计及试验研究[D]. 张永光. 吉林大学, 2011(09)
- [5]气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究[D]. 刘建林. 吉林大学, 2009(08)
- [6]KCM130型可控冲击矛矛头结构优化[J]. 黄勇,殷琨,朱丽红,王文龙. 建筑机械, 2009(05)
- [7]冲击挤密作用下土体变形机理的有限元分析与实验研究[D]. 孙庆. 吉林大学, 2007(02)
- [8]潜孔锤冲击挤密钻进机理及挤密钻头的设计与实验研究[D]. 曹品鲁. 吉林大学, 2007(03)
- [9]穿地龙机器人控制及检测系统研究[D]. 佟万成. 哈尔滨工程大学, 2007(04)
- [10]“穿地龙”机器人转向机构与位姿检测研究[D]. 张忠林. 哈尔滨工程大学, 2006(12)