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在随钻密度仪器的设计过程中，仪器机械部分的设计是一项十分重要的工作。随钻密度仪器是在密度钻挺圆柱面上加工出U形槽，将密度测量探头装入抗压筒内，安装在U形槽内，测量由放射源发射的经地层散射后的射线。由于密度探测器尺寸及安全、防震、导流等要求，钻挺上U形槽的尺寸有严格限制，因此要求对放置探测器的随钻密度仪器的钻挺本体进行强度分析计算，选择合适的钻挺材料。研究利用ANSYS软件，建立随钻密度仪器简单的计算模型，进行扭一压载荷下的仿真模拟，并得出一些有益的结论。
将随钻密度仪器钻挺本体作为研究对象，如图所示，随钻密度仪器是在钻挺圆柱面上加工三翼型扶正器，在其中一个扶正器内加工U形槽，将密度测量探头装入密度测量�？榭寡雇材�，安装在扶正器的U形槽内。钻挺中有泥浆通道，泥浆通过钻头的水眼流出，然后经过钻挺与地层之间的环形空间返回井口。泥浆不仅携带出岩屑，而且还作为井下信号的传输介质，密度测量值通过泥浆以压力波为载体传到地面。由于密度探测器尺寸及安全、防震、导流等要求，钻挺上U形槽的尺寸有严格限制。利用实体建模技术，生成实体模型，然后对实体模型划分网格的方法生成有限元分析模型。其中与钻头连接的上端面作为固定端处理，并作为零位移约束条件，与钻头连接的下端面可自由变形，钻压、扭矩作用在下端面上�？悸堑剿孀瓴饬恳瞧鞯氖芰χ饕怯膳ぞ夭募羟杏αΓ虼嗽谡饫镆缘谒那慷壤砺�(CVonmises八面体剪应力准则)为依据，并遵循Mesis准则的4个假定：各向同性，与静水压无关，单向拉、压屈服应力相同，屈服面为凸形。
在机械结构的有限元分析中，钻压的施加比较简单，而如何正确施加扭矩在实际操作中比较困难。扭矩，实际上就是力学里面力矩。如果有大小相等，作用方向相反但不在一条直线上的两个力，这两个力的合成效果就是一个力矩M，它使结构产生扭转变形趋势。力矩M的大小等于力F乘以两个平行力之间的垂直距离h，M=FXh。如果给定了力矩的大小，我们可以根据需要，把他转换成一对大小相等，作用方向F相反且不在一条直线上的一对力F。根据这个原理，就产生了一种施加扭矩的办法：把力矩等效转换为作用在节点上的一对对的大小相等方向相反的力，所有这些力合成后得到若干力矩，所有力矩之和等于欲施加的力矩，即：M=F1Xhl+F2Xh2+…+Fnhn以在一段圆柱体的圆周表面上施加扭矩为例：假定力矩是作用在整个圆周表面上的，设要施加的总力矩大小为M。等效后，作用在每个圆柱表面节点上的力为f。由于此式中M，d是已知的，故由此即可算出等效到每个节点上的力f。当然，力f的方向应该沿着圆周的切向。在ANSYS中，把坐标系转换为柱坐标，即可施加圆周切向力，这种方法虽然理论上是可行的，实际操作起来会受到诸多限制。如：①圆周方向节点数目必须为偶数，因为只有偶数个节点，才能够刚好两两配对形成力矩。若为奇数，则所有的力两两配对合成力矩之后，必然多出一个力来，总的合成效果是力+力矩。②必须手工计算作用在各个节点上的等效力。且不说手工计算繁琐，如果重新划分网格时，改变了单元分布数目，则等效力必须重新计算，麻烦无比。③如果扭矩是作用在端面上，由于端面节点分布不规律，等效计算更是无从谈起了。
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