一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种冲击传递特性测定方法、装置及系统，属于机械工程领域。所述测定方法包括：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；根据绘制的曲线，提取入射应力波；根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。本发明专利技术通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。

Method, device and system for measuring impact transmission characteristics

The invention provides a method for measuring impact transmission characteristics, a device and a system, and belongs to the field of mechanical engineering. The method includes: obtaining the stress information at different positions in the axial position of the rod in real time. The stress information includes the sampling time point and the corresponding strain value. According to the obtained stress information, the strain curve is drawn with time. According to the drawn curve, the incident stress Li Bo is extracted; and the incident stress wave is determined according to the extracted incident stress wave. The impact energy is determined and the impact transfer characteristics of the bar are measured by the impact energy. In this invention, the incident stress wave is extracted from the curve drawn with the change of time, and the impact energy is determined according to the incident stress wave. It avoids the problem that the measured data of the incident stress wave and the reflected wave is large, and can accurately calculate the transfer efficiency of the impact.

【技术实现步骤摘要】
一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统
本专利技术涉及一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统，属于机械工程领域。
技术介绍
钻进装置广泛应用于石油和地质勘探、建筑和矿山采煤等行业，钻具遇到坚硬的岩石层时，钻进系统会启用冲击电机，通过在钻杆的顶端施加冲击力，并以应力波的形式传递到钻头，提高钻具钻进破岩的效率。钻杆与钻头连成一体，统称为钻具。考虑钻头与钻杆的连接处以及钻头与岩石接触处会出现冲击力的反作用力，同时钻杆与钻孔外壁的摩擦以及钻杆形变(如：弯曲等)，均会影响冲击应力波的传递，冲击应力波的传递直接关系到钻进的效果，为了解冲击时应力波在钻具中的传递情况，有必要对钻具进行冲击传递特性的测试，为钻取采样系统中钻具材质的选取和钻杆以及钻头结构的设计和优化提供参考。目前，通常通过在钻具的不同轴向位置贴应变片，通过应力传感器测试应变片的形变，从而得到钻具相应位置处的应变，根据钻具相应位置处的应变获得该处的应力大小，从而判断该处的冲击强度。现有技术中，由于测得的冲击应力由入射应力波与反射波的叠加形成，导致测量数据偏大、无法准确计算冲击的传递效率。
技术实现思路
本专利技术技术要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供了一种冲击传递特性的测定方法、装置及系统，通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种冲击传递特性测定方法，包括：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；根据绘制的曲线，提取入射应力波；根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。在一可选实施例中，所述根据绘制的曲线，提取入射应力波，包括：确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，并以确定的波形起始时间点作为入射应力波的起始时间点；将与所述波形起始时间点间隔预设个数个采样点的时间点作为所述入射应力波的终止时间点；根据所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点，提取入射应力波。在一可选实施例中，所述确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，包括：将所述曲线上应变值与εmax/10最接近的点作为波形起始时间点，其中，εmax为所述曲线的峰值点。在一可选实施例中，所述预设个数为9-12个。在一可选实施例中，所述根据提取的入射应力波确定冲击能量，包括：根据下式确定冲击能量Ex：其中，A为杆件横截面面积，C为应力波波速，E为钻杆弹性模量，x为沿杆件轴向的坐标，以杆件上端面为x＝0，τ为所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点之间的时长，Δt为相邻两个采样点之间的时间间隔，ε为应变值，σ为杆件密度。在一可选实施例中，所述根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量冲击传递特性，包括：将所述杆件轴向最上端与最下端位置处的冲击能量的比值作为冲击传递效率，以所述冲击传递效率衡量冲击传递特性。一种冲击传递特性测定装置，包括：获取模块，用于实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；曲线绘制模块，用于根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；提取模块，用于根据绘制的曲线，提取入射应力波；确定模块，用于根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量冲击传递特性。在一可选实施例中，所述提取模块用于：确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，并以确定的波形起始时间点作为入射应力波的起始时间点；将与所述波形起始时间点间隔预设个数个采样点的时间点作为所述入射应力波的终止时间点；根据所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点，提取入射应力波。在一可选实施例中，所述确定模块，用于：根据下式确定冲击能量Ex：其中，A为杆件横截面面积，C为应力波波速，E为钻杆弹性模量，x为沿杆件轴向的坐标，以杆件上端面为x＝0，τ为所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点之间的时长，Δt为相邻两个采样点之间的时间间隔，ε为应变值，σ为杆件密度。在一可选实施例中，将所述杆件轴向最上端与最下端位置处的冲击能量的比值作为冲击传递效率，以所述冲击传递效率衡量冲击传递特性。一种冲击传递特性测定系统，包括动态应变仪传感系统和冲击传递特性测定装置，所述冲击传递特性测定装置包括获取模块、曲线绘制模块、提取模块及确定模块，所述获取模块用于实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值，所述曲线绘制模块用于根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线，所述提取模块用于根据绘制的曲线，提取入射应力波，所述确定模块，用于根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量冲击传递特性；所述动态应变仪传感系统包括数据采集器和多个应变传感器，所述多个应变传感器用于实时测量杆件轴向不同位置处的应变值，所述数据采集器将测量的所述应变值发送给所述获取模块。本专利技术与现有技术相比有益效果为：本专利技术实施例提供的冲击传递特性测定方法，通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种冲击传递特性测定方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种冲击传递特性测定系统结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种钻具与应力传感器装配示意图；图4为本专利技术实施例提供的冲击传递特性测定方法原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参见图1，本专利技术实施例提供了一种冲击传递特性测定方法，包括：步骤101：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；具体地，本专利技术实施例所述的杆件可以为圆柱钻杆、圆管钻杆、螺纹柱状钻杆、螺纹管状钻杆等杆状钻具，也可以为其他受冲击力的杆状器件，本专利技术不做限定；所述应力信息可以通过应变传感器测定；步骤102：根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；步骤103：根据绘制的曲线，提取入射应力波；步骤104：根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。本专利技术实施例提供的冲击传递特性测定方法，通过从绘制的应变随时间变化的曲线中提取入射应力波，并根据入射应力波确定冲击能量，避免了由于入射应力波与反射波叠加导致的测量数据偏大的问题，可以准确计算冲击的传递效率。参见图4，在一可选实施例中，所述根据绘制的曲线，提取入射应力波，包括：确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，并以确定的波形起始时间点作为入射应力波的起始时间点；将与所述波形起始时间点间隔预设个数个采样点的时间点作为所述入射应力波的终止时间点；根据所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点，提取入射应力波。该方法能够量化提取入射应力波，实现将杆件冲击瞬态能量中的入射波与反射波进行分离。在一可选实施例中，所述确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，包括：将所述曲线上应变值与εmax/10最接近的点对应的时间点作为波形起始时间点，其中，εmax为所述曲线的峰值点，该方法能够合理确定单周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击传递特性测定方法，其特征在于，包括：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；根据绘制的曲线，提取入射应力波；根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。

【技术特征摘要】
1.一种冲击传递特性测定方法，其特征在于，包括：实时获取杆件轴向不同位置处的应力信息，所述应力信息包括采样时间点及对应的应变值；根据获取的应力信息，绘制应变随时间变化的曲线；根据绘制的曲线，提取入射应力波；根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量杆件冲击传递特性。2.根据权利要求1所述的冲击传递特性测定方法，其特征在于，所述根据绘制的曲线，提取入射应力波，包括：确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，并以确定的波形起始时间点作为入射应力波的起始时间点；将与所述波形起始时间点间隔预设个数个采样点的时间点作为所述入射应力波的终止时间点；根据所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点，提取入射应力波。3.根据权利要求2所述的冲击传递特性测定方法，其特征在于，所述确定所述绘制的曲线的波形起始时间点，包括：将所述曲线上应变值与εmax/10最接近的点作为波形起始时间点，其中，εmax为所述曲线的峰值点。4.根据权利要求2所述的冲击传递特性测定方法，其特征在于，所述预设个数为9-12个。5.根据权利要求2所述的冲击传递特性测定方法，其特征在于，所述根据提取的入射应力波确定冲击能量，包括：根据下式确定冲击能量Ex：其中，A为杆件横截面面积，C为应力波波速，E为钻杆弹性模量，x为沿杆件轴向的坐标，以杆件上端面为x＝0，τ为所述入射应力波的起始时间点和入射应力波的终止时间点之间的时长，Δt为相邻两个采样点之间的时间间隔，ε为应变值，σ为杆件密度。6.根据权利要求1所述的冲击传递特性测定方法，其特征在于，所述根据提取的入射应力波确定冲击能量，以所述冲击能量衡量冲击传递特性，包括：将所述杆件轴向最上端与最下端位置处的冲击能量的比值作为冲击传递效率，以所述冲击传递效率衡量冲击传递特性。7.一种冲击传递特性测定装置，其特征在于，包括：获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉良，余有龙，赵曾，殷参，王国欣，孟炜杰，李永亮，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京,11