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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