[发明专利]考虑岩石动态强度和混合破碎模式的钻齿力学计算方法

权利要求书

1.考虑岩石动态强度和混合破碎模式的钻齿力学计算方法，其特征在于，所述钻齿力学计算方法包括以下步骤：

步骤S1：选定目标钻齿和岩石，确定目标钻齿的类型、钻齿的几何尺寸、岩石类型、岩石参数；所述目标钻齿的类型包括了圆柱形钻齿、楔形钻齿；钻齿的几何尺寸包括圆柱形钻齿的直径、圆柱形钻齿的高度、楔形钻齿高度、楔形钻齿的楔角；岩石参数包括岩石静态单轴压缩强度、静态岩石拉伸强度、静态岩石剪切强度、岩石内摩擦角、动态岩石单轴压缩强度、动态岩石拉伸强度、动态岩石剪切强度；

步骤S2：通过钻齿水平切削力学计算方法计算钻齿的水平切削力，钻齿水平切削力学计算方法根据以下公式确定：

其中，

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

式中，为钻齿水平切削力，其单位为N；为动态岩石单轴压缩强度，其单位为MPa；为动态岩石拉伸强度，其单位为MPa；为动态岩石剪切强度，其单位为MPa；为钻齿后倾角，其单位为rad；为成屑-压实过渡角，其单位为rad；为钻齿和岩石接触面之间的平均摩擦角，其单位为rad；为岩石内摩擦角，为钻齿侵入等效宽度，其单位为mm；为切削深度，其单位为mm；

步骤S3：通过钻齿垂直压入力学计算方法计算钻齿的垂直压入力；

步骤S4：通过钻齿的合力计算方法计算钻齿所受到的合力。

2.如权利要求1所述的考虑岩石动态强度和混合破碎模式的钻齿力学计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，钻齿垂直压入力学计算方法根据以下公式确定：

式中，为钻齿的垂直压入力，其单位为N；为钻齿后倾角，其单位为rad；为钻齿和岩石接触面之间的平均摩擦角，其单位为rad；为钻齿水平切削力，其单位为N。

3.如权利要求1所述的考虑岩石动态强度和混合破碎模式的钻齿力学计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，钻齿的合力计算方法根据以下公式确定：

其中，

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

式中，为钻齿水平切削力，其单位为N；为动态岩石单轴压缩强度，其单位为MPa；为动态岩石拉伸强度，其单位为MPa；为动态岩石剪切强度，其单位为MPa；为钻齿后倾角，其单位为rad；为成屑-压实过渡角，其单位为rad；为钻齿和岩石接触面之间的平均摩擦角，其单位为rad；为岩石内摩擦角，为钻齿侵入等效宽度，其单位为mm；为切削深度，其单位为mm；为钻齿的合力，其单位为N。