1.一种滚刀综合性能表征方法,其特征在于,包括以下步骤:1)选定滚刀性能特征参数采用硬度、承载能力、刀圈耐磨性、抗冲击能力/刀圈韧性特征参数表征滚刀的综合性能;2)确定滚刀性能特征参数的特征等级采用Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级五个等级表征滚刀性能特征参数的特征等级;3)计算滚刀性能特征参数的影响系数采用层次分析和专家评判建立硬岩地层、软岩地层和软硬不均地层滚刀性能特征参数的影响系数;4)确定滚刀性能特征参数的特征函数采用梯形隶属度函数和三角形隶属度函数构建滚刀性能特征参数的特征函数;5)计算滚刀性能特征参数的综合表征结果滚刀性能特征参数的综合表征结果包含滚刀性能特征参数的表征矩阵、滚刀性能特征参数的向量结果、滚刀性能特征参数的数值结果;其计算步骤如下:(1)滚刀性能特征参数的表征矩阵通过构建滚刀性能特征参数A i 对滚刀性能特征参数的特征等级B j 的滚刀性能特征参数的特征函数f j (A i ),将每种滚刀的性能特征参数A i 的数值代入各特征函数,得到各特征参数A i 对于特征等级B j 的隶属结果r i ,i为特征参数种类,i=1,2,3,4,通过矩阵变换得到滚刀性能特征参数的表征矩阵,用R k 表征,k为滚刀种类,k=1,2,3···,r i =[f 1 (A i )f 2 (A i )f 3 (A i )f 4 (A i )f 5 (A i )]R k =[r 1 r 2 r 3 r 4 ] T式中,r i 为各特征参数A i 对于特征等级B j 的隶属结果,i为特征参数种类,i=1,2,3,4;R k 为滚刀性能特征参数的表征矩阵,k为滚刀种类,k=1,2,3···;(2)滚刀性能特征参数的向量结果H k ,k为滚刀种类,k=1,2,3···,H k =C mi ×R k式中,H k 为滚刀性能特征参数的向量结果,k为滚刀种类,k=1,2,3···;C mi 为不同地层滚刀性能特征参数的影响系数;R k 为滚刀性能特征参数的表征矩阵;H k 需进行归一化处理,H k =[h k1 h k2 h k3 h k4 h k5 ],h k1 表示第k种滚刀性能对特征等级B 1 的表征结果;(3)滚刀性能特征参数的数值结果G k ,k为滚刀种类,k=1,2,3···;B j 表征滚刀性能特征参数的特征等级,j=1,2,3,4,5;对Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级五个等级分别赋予100分、90分、80分、70分、60分,其中100分表示滚刀综合性能最好,60分表示滚刀综合性能最差,G k =H k ×B j式中,G k 为滚刀性能特征参数的数值结果,H k 为滚刀性能特征参数的向量结果,B j 表征滚刀性能特征参数的特征等级,B j =[100 90 80 70 60] T ;G k 表征第k种滚刀在第m类地层的滚刀性能特征参数的数值结果,G k =100h k1 +90h k2 +80h k3 +70h k4 +60h k5 。6)根据滚刀性能特征参数的综合表征结果来选择滚刀种类。
2.如权利要求书1所述的一种滚刀综合性能表征方法,其特征在于,滚刀性能特征参数A i ,i为特征参数种类,i=1,2,3,4,A i 的值根据仪器设备测量采集;A 1 、A 2 、A 3 、A 4 分别代表硬度、承载能力、刀圈耐磨性、抗冲击能力/刀圈韧性;(1)硬度A 1 采用洛氏硬度计测量滚刀材料,测量精度达到0.1HRC;(2)承载能力A 2 采用滚刀岩机作用综合实验平台及三分量无线载荷传感器测量全尺滚刀,测量精度达到±0.1kN;(3)刀圈耐磨性A 3 采用滚刀岩机作用综合实验平台及三维摄像测量系统测量全尺滚刀,检测精度达到0.01mm/m;或采用滚刀复合磨蚀实验平台及高精度计量称测量缩尺滚刀,检测精度达到0.01g/mm;(4)抗冲击能力/刀圈韧性A 4 采用摆锤式冲击试验机测量滚刀材料,由冲击功和冲击韧性表征,检测精度达到±0.1J/cm 2 和0.1J。
3.如权利要求书1所述的一种滚刀综合性能表征方法,其特征在于,滚刀性能特征参数的特征等级B j ,j为特征等级种类,j=1,2,3,4,5,B j 的值根据A i 最大值和最小值的区间进行等量划分;分别采用B 1 、B 2 、B 3 、B 4 、B 5 来表征Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级五个等级的滚刀性能特征参数的特征等级,其中Ⅰ级表示滚刀综合性能最好,Ⅴ级表示滚刀综合性能最差。
4.如权利要求书1所述的一种滚刀综合性能表征方法,其特征在于,采用C mi 表征不同地层不同滚刀性能特征参数的影响系数,m表示不同的地层,m=1,2,3;i为滚刀性能特征参数种类,i=1,2,3,4;选择三种地层对滚刀综合性能进行表征,分别为硬岩地层、软岩地层和软硬不均地层;选择四种特征参数分别为硬度、承载能力、刀圈耐磨性、抗冲击能力/刀圈韧性;滚刀性能特征参数的影响系数C mi 的值根据层次分析和专家评判求取平均值获取;层次分析和专家评判是指针对m种地层,分别对每一种地层的i种滚刀性能特征参数进行评判计算,进而得到滚刀性能特征参数的影响系数,共得到m*i个影响系数,评判计算方法为九级标度判断准则,通过专家评判各个滚刀性能特征参数A i 两两之间的重要关系,正向对比用1-9之间的自然数表示,反向对比为其倒数;通过专家评判构造某一地层i种滚刀性能特征参数的判断矩阵,并通过归一化处理和方根法得到不同地层滚刀性能特征参数的影响系数C mi 的值,即硬岩地层滚刀性能特征参数的影响系数为:C 1 =[C 11 C 12 C 13 C 14 ];软岩地层滚刀性能特征参数的影响系数为:C 2 =[C 21 C 22 C 23 C 24 ];软硬不均地层滚刀性能特征参数的影响系数为:C 3 =[C 31 C 32 C 33 C 34 ]。
5.如权利要求书1所述的一种滚刀综合性能表征方法,其特征在于,针对不同的滚刀性能特征参数A i 选择不同的滚刀性能特征参数的特征函数,主要有梯形隶属度函数和三角形隶属度函数;滚刀性能特征参数A i 数据是连续值分段表示时采用梯形隶属度函数;滚刀性能特征参数A i 数据是非连续单值表示时采用三角形隶属度函数,式中,f(x,a,b,c,d)为梯形隶属度函数,f(x,a,b,c)为三角形隶属度函数,a、b、c、d为常数,根据滚刀性能特征参数的特征等级确定,x为滚刀性能特征参数A i 的数值;根据公式分别建立滚刀性能特征参数A i 对滚刀性能特征参数的特征等级B j 的滚刀性能特征参数的特征函数,用f j (A i )表征,j为滚刀性能特征参数的特征等级种类,j=1,2,3,4,5,构建滚刀性能特征参数A 1 -A 5 对五种特征等级B 1 -B 5 的特征函数f j (A 1 )-f j (A 5 )。