第1章 绪论 1
1.1 岩石钻进刀具失效问题研究的重大工程需求 1
1.1.1 岩石钻进刀具的工程应用领域 1
1.1.2 岩石钻进刀具热失效机理的研究意义 3
1.2 岩石钻进刀具热失效机理问题研究现状 3
1.2.1 岩石钻进过程的刀具失效机理 3
1.2.2 岩石钻进过程的热效应 7
1.2.3 材料性能与温度之间的关系 10
1.2.4 研究现状总结 12
1.3 主要研究内容和方法 12
第2章 岩石钻进过程红外热像测试实验研究 14
2.1 引言 14
2.2 红外测温原理及红外热像仪简介 15
2.3 实验设备、材料及测试方法 16
2.3.1 实验设备与材料 16
2.3.2 测试方法 17
2.4 岩石钻进过程的红外热像测试实验 18
2.4.1 全幅钻进 18
2.4.2 半幅钻进 30
2.5 实验现象分析 35
2.5.1 钻进过程钻头的温度变化趋势 35
2.5.2 闪温现象 36
2.5.3 钻进口径对温度的影响 36
2.5.4 空冷降温的规律 36
2.6 本章小结 37
第3章 岩石钻进过程的刀具温度模型 38
3.1 引言 38
3.2 岩石钻进过程的传热分析 39
3.3 干切削条件下的刀具温度解析法求解 40
3.3.1 切削过程温度解析 40
3.3.2 压入过程的温度解析 44
3.3.3 钻进过程刀具平均温度 48
3.4 水流作用下换热量及刀片温度场 48
3.4.1 水流与刀片间的换热量 48
3.4.2 水流作用下刀片的温度场 50
3.4.3 不同泵压下刀片温度场 51
3.5 计算分析 52
3.5.1 计算参数 52
3.5.2 结果分析 52
3.6 本章小结 55
第4章 刀具与岩石摩擦过程闪温分析 57
4.1 引言 57
4.2 刀具闪温的计算方法 59
4.2.1 热传导分析 59
4.2.2 闪温的解析计算方法 61
4.3 计算参数的确定 63
4.3.1 接触系数 63
4.3.2 摩擦系数 67
4.4 实验与计算分析 68
4.4.1 红外温度测试实验 68
4.4.2 闪温的理论计算 69
4.4.3 实验与理论计算的比较 70
4.5 本章小结 70
第5章 岩石钻进过程刀具热断裂机理 71
5.1 引言 71
5.2 岩石钻进过程中刀具热应力分析 72
5.3 岩石钻进过程中刀具断裂分析 74
5.3.1 刀具变形破坏的能量分析 74
5.3.2 刀具断裂的力学分析 75
5.4 硬质合金钻头钻进岩石试验与分析 77
5.4.1 试验材料、设备及过程 77
5.4.2 试验结果 78
5.4.3 计算与分析 79
5.5 本章小结 84
第6章 岩石钻进过程刀具热磨损机理 86
6.1 引言 86
6.2 实验材料与过程 87
6.2.1 实验材料 87
6.2.2 实验过程 89
6.3 实验结果 90
6.4 磨损现象分析 92
6.4.1 磨损类型 92
6.4.2 磨损机理 94
6.4.3 建议 100
6.5 本章小结 101
第7章 总结与展望 103
7.1 主要研究结论 103
7.2 主要创新性成果 105
7.3 未来研究展望 106
参考文献 108
编后记 116