三翼钻头钻进过程模拟及结构参数优化

针对地铁暗挖车站在复杂地层中机械成桩难和钻进效率低的问题,优化钻具参数可适应复杂地层的钻进需要。应用 ANSYS Workbench 仿真平台显式动力学分析方法,通过设置本构模型参数来模拟三翼钻头在粉质黏土层、细中砂及砂卵石层的钻进过程,结合均匀试验设计法得到等效塑性应变速率的回归方程。分析结果表明:最佳钻进效率钻头模型参数钻角为 45°,钻齿与护臂夹角为 45°,钻齿直径为 65 mm,速度为 10 rad/s。有限元数值模拟方法与均匀试验法为优化钻头结构、提升反循环钻机的钻进效率提供了一定依据。