螺旋钻杆有限元分析与运动仿真：优化与控制性能提升

螺旋钻杆的有限元分析及运动仿真是一篇针对矿用旋转钻机进行深入研究的技术文章。该研究以某矿现有的钻机为研究对象，利用ANSYS WorkBench这一强大的有限元分析软件进行关键部件——螺旋钻杆的受力分析。通过优化分析，研究人员着重于寻找在保证钻杆质量最小的前提下，如何确定最优的钻杆轴内径和螺旋叶片的厚度值。这种方法有助于提高钻杆的强度和耐用性，同时降低重量，从而提升钻机的工作效率。 运动仿真方面，研究者借助ADAMS软件构建了一个钻杆钻进系统的刚-柔体模型。这个模型能够模拟钻进过程中钻杆与地面的接触以及其随钻进深度的变化引起的变形。通过对钻进过程的细致仿真，研究团队得以观察钻杆在实际工作中的动态行为，包括可能发生的屈曲现象，这对于理解和预防钻杆失效具有重要意义。 本文的仿真结果显示，与传统PID控制相比，模糊神经PID控制器在控制钻进速度和下料工件位移时表现出显著优势。模糊神经PID控制器在收敛速度上更快，能够在更短时间内达到所需的控制精度，这对于动态环境下的钻机操作来说是至关重要的。这种新型控制策略能够提供更快速、更精确的响应，有助于提升整个钻探作业的效率和稳定性。 作者周中民，作为机电工程领域的专家，他的研究不仅关注技术细节，还考虑了实际应用中的性能优化问题。此外，文章还引用了多篇相关研究文献，如关于数控机构传动误差诊断与补偿、交流永磁同步电机伺服系统模糊PID控制、改进遗传算法在圆阵稀布方法等方面，以增强研究的理论支撑和实践价值。 这篇文章提供了一种实用的方法来优化螺旋钻杆的设计和运行，通过有限元分析和运动仿真，为提升矿用钻机性能，特别是钻进效率，提供了有力的科学依据。这在当前和未来的矿产开采行业中具有很高的实用性和理论指导意义。