Mises屈服准则及其在钻探工具强度设计中的应用.pdf

第43卷第 11期 探矿工程 (岩土钻掘工程) Vo1．43No．11 2016年 11月 ExplorationEngineering(Rock＆SoilDrillingandTunneling) Nov．2016：67—69，74 Mises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—03 ApplicationofMisesYieldCriterionintheStrengthDesignforDrillingTools／XIAOring，BUChang—gen (Schoolof EngineeringandTechnology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China) Abstract：Intheprocessofdesigningandusingthegeologicaldrillingtools，strengththeoryoryieldcriterionisrequiredto analyzedrillingequipmentandtoolfailureproblems．InordertohelppeopleunderstandMisesyieldcriterion(stress)，this paperintroducestheoreticallytherelationshipbetweentheMisesyieldcriterionandthedistortionalstrainenergydensitycri- teflon，itisrevealedthattheessenceofMisesyieldcriterionsisthefourthstrengththeory．Intheelasto—plasticrange，Mi— sesyieldcriterionunifiesthefirststrengththeory ofthesingletensionorcompressionstate，thethirdandfourthstrength theory ofcomplexstressstate．ThusMisesyieldcriterionismorewidelyusedinthefiniteelementnumericalanalysis． Keywords：Misesyieldcriterion；strengththeory；distortionalstrainenergydensity；drillingtools 在地质钻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，