理论教育 建模的5个关键考虑点

建模的5个关键考虑点

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:在构造模型的时候,有几点考虑的因素及假设需要事先说明:当用硬质合金钻进或用各种带有一定尖锐角度的切削工具钻进地层岩石时,在其工作一定时期后,由于磨损的结果,切削工具必然会产生一个与岩石相接触的平面。此外,考虑到花岗岩在地层中分布的广泛性,本专著选取了具有代表性的平底圆柱压头压入花岗岩的过程进行模拟分析。这种假定同自然界的花岗岩虽有差别,但其计算结果并不会影响定性地反映岩石实际破碎的过程和机理。

建模的5个关键考虑点

在构造模型的时候,有几点考虑的因素及假设需要事先说明:

(1)当用硬质合金钻进或用各种带有一定尖锐角度的切削工具钻进地层岩石时,在其工作一定时期后,由于磨损的结果,切削工具必然会产生一个与岩石相接触的平面。因此,在钻进过程中大部分时间内切削工具是以平面方式压入岩石并施加轴载的(屠厚泽等,1990)。在这种情况下,切削工具对于岩石的压入作用可以抽象为平底压头对岩石的压入作用。此外,考虑到花岗岩在地层中分布的广泛性,本专著选取了具有代表性的平底圆柱压头压入花岗岩的过程进行模拟分析。

(2)由于现阶段所建立的高阶理论模型中高阶本构系数的推导是基于各向同性的弹性理论的假设之上的,此外,花岗岩作为一种结构相对致密的岩石,其破碎过程一般呈现出脆性特征,因此在计算时将花岗岩视作理想的均质、各向同性的脆性体材料。这种假定同自然界的花岗岩虽有差别,但其计算结果并不会影响定性地反映岩石实际破碎的过程和机理。

(3)考虑到切削工具压入地层岩石的模型在垂直于地表方向具有轴对称性,因此计算模拟时采用二维空间垂直方向的轴对称半无限体模型就足以反映整个岩石压入破碎的情况。(www.daowen.com)

(4)钻进过程中所用切削工具的弹性模量总是远远高于待破碎的岩石,因此将压头在压入岩石过程中视为不发生任何形变的理想刚体。

(5)假定压头和岩石接触表面无任何摩擦力,仅考虑轴载对岩石的破碎作用。

(6)由于所用的高阶理论模型是应变软化模型,压头对岩石模型的轴向压缩作用通过增量形式的位移控制来实现。

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