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一种基于DEM的深月土壤钻探扭矩分析新方法( A novel torque analysis method for drilling deep lunar soil by DEM )
T Liu J Zhou L Liang Y Zhao D Cao
为了解决月壤钻孔取样的扭矩设计问题，提出了一种基于离散元模型(DEM)的扭矩分析方法。该方法包括三个阶段：钻头和杆段的钻井模拟、合成扭矩计算和预测曲线拟合。首先，针对钻头和阀杆分别设计了特殊的钻进模型。针对不同深度的钻头和阀杆钻井建模设计了高密度等效颗粒群、边界振动控制、钻前模拟和恒压面控制，以保证模型的合理性。给出了转矩合成过程的实例，并对仿真时间进行了分析。最后绘制了仿真预测转矩曲线，并与实验曲线进行了比较。实验和模拟曲线表明,随着钻深的增加,扭矩先近似线性增加,然后在钻深1 m后逐渐变平。结果表明，所提出的方法是有效的。利用该方法，工程师可以用很短的时间进行钻头机构的扭矩分析和基本参数设计。解决了转矩设计中实验成本高、仿真时间长的问题。
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