国民经济的发展需要大量的矿产资源，在地表浅层矿产资源已基本被探明正在不断开采的今天，要保证国民经济的持续快速发展，必须大力发展地质勘探工作，特别是对深部探矿的投入。作为获得地球内部信息最直接、最具说服力的途径，钻探特别是目前应用范围最广的绳索取心钻探技术将面临更高要求，其施工孔深将由之前的1000～1500m，增加到2000m～3000m，甚至是4000m，绳索取心钻杆在孔内承受的载荷将变得更加复杂，钻杆失效问题将会更加突出。有研究表明，上扣扭矩对钻杆的连接性能有非常重要的影响，因此，本文以绳索取心钻杆的合理上扣扭矩为主要研究内容，并在此基础上设计一种符合要求，具有量化拧卸功能的液压拧管机，可对钻杆施加合理的预扭矩，以提高钻杆的可靠性。　　 本文在第二章分析了上扣扭矩对钻杆连接强度，密封性以及疲劳寿命的影响，得出结论:适当增加上扣扭矩会提高密封性能及螺纹连接的疲劳寿命，但过大的上扣扭矩会限制钻杆能承受的最大起拔力。根据分析结果确定了绳索取心钻杆最佳上扣扭矩的判断标准。　　 有限元分析技术在螺纹力学研究中得到了广泛运用。第三章首先介绍了常用的有限元分析软件ANSYS及运用其进行接触非线性有线元分析的方法，其中接触选项的定义对分析结果影响很大，文中根据工程实际选择了各项参数及相关设置。然后以S75系列钻杆接头为例，在分析其结构参数及其螺纹受力情况的基础上初步建立了上扣扭矩的计算公式。最后运用CAE及CAD软件，计算得到了螺纹径向过盈对上扣扭矩的影响，在接头螺纹参数确定的情况下，上扣扭矩仅为预紧力的函数。　　 本文在第四章根据第二章的分析选择了四种载荷工况对钻杆接头进行有限元分析，根据第三章的介绍的方法进行软件设置，并得用LabView编写了上扣扭矩计算程序。结果表明:无论何种载荷工况，钻杆接头外螺纹大端第一牙承载面及根部外侧永远是最大应力分布区域;在有拉伸载荷作用时，内螺纹最大应力分布区位于根部内侧;有压缩载荷作用时，内螺纹最大应力分布区位于大端第一扣处。本章最后得到了S75/S95/S122系列绳索取心钻杆接头的最佳上扣扭矩，其值分别为1650Nm、2530Nm、5250Nm。　　 使用拧管机是对钻杆接头施加合理上扣扭矩的有效手段，为此设计了具有量化拧卸功能，适用于绳索取心钻杆接头的预扭矩液压拧管机。本文第五章给出了拧管机的主要结构设计及性能参数，以及运用CAD、CAE、VC等软件解决设计中关键问题的方法。　　 最后，本文研究中使用的钻杆接头模型尺寸参数取自标准规定，载荷根据工程实际计算，采用成熟的有限元分析技术，结果具有重要指导意义，其方法亦可为螺纹参数优化服务。由于模型及受力分析的简化及上扣扭矩影响因素的复杂性，本文得到的上扣扭矩虽然是较为理想的值，但要实现最优化计算与控制，需要进行的工作还有很多。