深海海底钻机着底动力学建模与分析

摘要

深海海底钻机是开展深海海底地质科学、矿产资源勘探与工程地质勘察的利器。首先,以深海海底钻机硬着底为研究对象,建立海底底质力学模型及深海海底钻机着底动力学模型;然后,以我国“海牛号”海底钻机为基础,运用MATLAB计算分析深海海底钻机着底过程中侵入深度和作用力的变化规律,继而分析探讨出钻机重量、跌落高度、底质刚度、底质阻尼对钻机侵入深度和作用力的影响。分析结果表明:钻机侵入深度和作用力随着钻机自身重量、着底过程的跌落高度的增加而近似成正比增加;钻机侵入深度和作用力随着海底底质阻尼增加而呈线性减小;钻机侵入深度随着底质刚度的增加先迅速减小后趋于稳定并接近于0,钻机受到的作用力随着底质刚度增加先快速增加后基本呈线性增加。