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MATLAB与ABAQUS结构优化：基于MATLAB和ABAQUS的螺旋钻杆参数优化与数值模拟

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《新技术新工艺》数字技术与机械工程 基于 ＭＡＴＬＡＢ和 ＡＢＡＱＵＳ的螺旋钻杆参数优化与数值模拟张毅杰１，孔令琼２，施　杰１，邹　欢１ ( １．云南农业大学 工程技术学院，云南 昆明６５０２０１；２．云南农业大学 水利水电与建筑学院，云南 昆明６５０２０１) 摘　要：在煤矿井下幽暗而潮湿的环境中，螺旋钻杆作为输煤的关键装备，其输煤生产率直接关系到整个输送系统的效率。本文以螺旋钻杆输煤生产率为目标函数，如同为精密的乐谱谱写最优旋律，利用 ＭＡＴＬＡＢ软件进行了螺旋钻杆结构参数的优化设计。通过反复迭代计算与参数调整，优化后的螺旋钻杆仿佛被注入了新的活力，其输送能力显著提高，在黑暗的矿道中展现出更强劲的“吞吐”气势。在此优化结果的基础上，研究者们进一步应用 ＡＢＡＱＵＳ软件，构建了钻头钻进系统的有限元仿真模型，仿佛为复杂的钻进过程搭建了一座微观的“数字实验室”。通过进行钻孔成形模拟，精确获得了在最优转速钻孔时需要施加在钻头上的最大轴向压力及最大扭矩，这些数据如同精准的导航图，为螺旋钻杆后续的深入研究奠定了坚实的基础。从轴压及扭矩变化图线中可以清晰地观察到，轴压及扭矩的大小并非一成不变，而是随着钻头与煤体接触面的动态变化而起伏波动。当钻头切入煤体深处，轴压及扭转力矩产生的急剧波动，恰是钻进过程中煤体不连续性破碎的生动写照，仿佛能听到岩石碎裂时细微的“咔嚓”声与煤块被剥离时的沉闷声响。 关键词：螺旋钻杆；ＭＡＴＬＡＢ；优化设计；ＡＢＡＱＵＳ；数值模拟中图分类号：ＴＤ　４２２　


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