Mises屈服准则及其在钻探工具强度设计中的应用.pdf

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1、第43卷第11期探矿工程(岩土钻掘工程)Vo1．43No．112016年11月ExplorationEngineering(Rock＆SoilDrillingandTunneling)Nov．2016：67—69，74Mises屈服准则及其在钻探工具强度设计中的应用肖京，卜长根(中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083)摘要：在地质钻探工具设计和使用过程中，需要用到强度理论或屈服准则对遇到的钻采设备、工具失效等问题进行分析。为帮助人们对Mises屈服准则(应力)的理解，从理论上阐述了Mises屈服准则与畸变能密度理论的关系，其实

2、质就是第四强度理论。在弹塑性范围内，Mises屈服准则统一了单向拉压状态的第一强度理论、复杂应力状态的第三强度理论和第四强度理论。Mises屈服准则在有限元数值分析中获得了更为广泛的应用。关键词：Mises屈服准则；强度理论；畸变能密度；钻探工具中图分类号：P634；0346文献标识码：A文章编号：1672—7428(2016)11—0067—03ApplicationofMisesYieldCriterionintheStrengthDesignforDrillingTools／XIAOring，BUChang—gen(Schoolof

3、EngineeringandTechnology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China)Abstract：Intheprocessofdesigningandusingthegeologicaldrillingtools，strengththeoryoryieldcriterionisrequiredtoanalyzedrillingequipmentandtoolfailureproblems．InordertohelppeopleunderstandMisesyieldcri

4、terion(stress)，thispaperintroducestheoreticallytherelationshipbetweentheMisesyieldcriterionandthedistortionalstrainenergydensitycri-teflon，itisrevealedthattheessenceofMisesyieldcriterionsisthefourthstrengththeory．Intheelasto—plasticrange，Mi—sesyieldcriterionunifiesthefirs

5、tstrengththeoryofthesingletensionorcompressionstate，thethirdandfourthstrengththeoryofcomplexstressstate．ThusMisesyieldcriterionismorewidelyusedinthefiniteelementnumericalanalysis．Keywords：Misesyieldcriterion；strengththeory；distortionalstrainenergydensity；drillingtools在地质钻

6、探工具设计和使用过程中，经常会遇切应力保持为一定的常量。Tresca在做了一系列金到钻采设备、工具失效的问题，需要用到强度理论或属挤压实验的基础上，发现在变形的金属表面存在屈服准则对失效原因进行分析，为进一步的结构优很细的裂纹，而这些裂纹的方向很接近最大切应力化提供必要的依据。钻杆接头连接螺纹，尤其深孔的方向，金属的塑性变形是由于剪切应力引起金属绳索取心钻具接头螺纹断裂失效较为突出，一中晶体滑移而形成的Es]。Tresca提出当最大切应力般采用Mises屈服准则来分析接头螺纹处应力状'／'max达到某一极限值时，即r：／2，材料便进入态。

7、气动潜孔锤凿岩过程中冲锤与钻杆碰撞或塑性状态，其屈服准则一般形式：Hertz接触冲击产生的复杂应力状态，屈曲边界的也{lor1一or2l，lor2一or3l，lor1一or3l}⋯or。(1)是基于Mises屈服准则来分析研究的_4。J，也就是Tresca屈服准则就是第三强度理论，在主应力说Mises屈服准则在复杂结构或复杂应力的有限元空间中，与式(1)相关的Tresca屈服面为等倾的正分析中得到越来越广泛的应用，那么，Mises屈服准六棱柱面，已知主应力的大小和次序会容易求出最则与强度理论之间存在怎样的联系和区别呢?大剪应力丁，使用Tr

8、esca屈服准则是很方便的；主应力大小的未知，应用式(1)表示的Tresca屈服准1Mises屈服准则则将有一定困难，且Tresca屈服准则为不连续的函1864年，Tresca在法国科学院发表