matlab与abaqus结构优化,基于MATLAB和ABAQUS的螺旋钻杆参数优化与数值模拟
新技术新工艺 ２０１２年 第１０期 １０ 《新技术新工艺》数字技术与机械工程 基于 ＭＡＴＬＡＢ和 ＡＢＡＱＵＳ的螺旋钻杆参数优化与数值模拟张毅杰１，孔令琼２，施 杰１，邹 欢１ ( １．云南农业大学 工程技术学院，云南 昆明６５０２０１；２．云南农业大学 水利水电与建筑学院，云南 昆明６５０２０１) 摘 要：以螺旋钻杆输煤生产率为目标函数，利用 ＭＡＴＬＡＢ软件进行了螺旋钻杆结构参数的优化设计，使得优化后螺旋钻杆的输送能力显著提高，并在优化结果的基础上，应用 ＡＢＡＱＵＳ软件建立了钻头钻进系统有限元仿真模型，并进行了钻孔成形模拟，获得了在最优转速钻孔时需要施加在钻头上的最大轴向压力及最大扭矩，为螺旋钻杆后续研究奠定了基础。从轴压及扭矩变化图线可知，轴压及扭矩的大小随钻头与煤体接触面的变化而变化，轴压及扭转力矩产生的急剧波动是钻进过程中煤体不连续性破碎造成的。 关键词：螺旋钻杆；ＭＡＴＬＡＢ；优化设计；ＡＢＡＱＵＳ；数值模拟中图分类号：ＴＤ ４２２ 文献标志码： Ａ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｓｐｉｒａｌ Ｄｒｉｌｌ Ｐｉｐｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＡＴＬＡＢ ａｎｄ ＡＢＡＱＵＳ ＺＨＡＮＧ Ｙｉｊｉｅ １，ＫＯＮＧ Ｌｉｎｇｑｉｏｎｇ ２，ＳＨＩ Ｊｉｅ １，ＺＯＵ Ｈｕａｎ １ ( １．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｎｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ－ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２０１，Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｉｒａｌ ｄｒｉｌｌ ｐｉｐｅ ａｓ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａ－ ｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｐｉｒａｌ ｄｒｉｌｌ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａ ｓｐｉｒａｌ ｄｒｉｌｌ ｐｉｐｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＢＡＱＵＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ｆｉ－ ｎｉｔｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｍａｄｅ ａ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｘｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｐｅｅｄ，ｔｈｕｓ ｌａｉｄ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｏｌｌｏｗ－ｕｐ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｉｒａｌ ｄｒｉｌｌ ｐｉｐｅ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｈａｒｔ ｏｎ ｔｈｅａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｒｑｕｅ，ｗｅ ｃａｎ ｋｎｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｒｑｕｅ
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