钻井泵泵阀与阀座间的接触应力分析

在分析钻井泵泵阀与阀座间的接触应力时 ,在泵阀与阀座接触面上引入了接触单元并建立了接触模型 ,计算时采用有限元分析软件 ,将接触单元划分为网格 ,定性地分析了接触应力的分布规律。分析表明 ,阀座的变形首先从接触锥面的下半部分开始 ,逐渐向两侧扩展 ,较大的综合应力出现在阀座的右上角及阀座通孔上部的三分之一处 ;阀座接触锥面的两端接触应力较大 ,最大点出现在锥面下端 ,在中间部位呈线性分布     

F-1600型泥浆泵阀座的接触分析

现场调查F-1600型泥浆泵液力端使用情况,约有80%阀座未达到设计寿命而提前失效。应用有限元软件对阀座、液缸、阀体进行接触分析,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情况,找出其失效的原因。根据分析结果提出了提高阀座寿命的几点建议。     

液压震击器的阻尼阀应力计算及性能分析

在钻井用液压震击器中,液压阻尼阀通过阀体与缸筒适当配合形成阻尼效应,使外力延时产生震击效果。以73mm液压震击器为例,通过理论计算,结合ANSYS软件对阀体与缸筒的接触应力进行分析,确定阀体与缸筒最佳配合尺寸。研究结果表明,如果阀体与缸筒密封面之间过盈量较大,则密封面接触应力过大,阀体会发生严重烧伤磨损;如果密封面之间过盈量较小,则震击器产生延时时间短,震击过程不明显;当过盈量在0.040~0.077mm时,延时时间约为40s,且无异常磨损,达到设计要求。通过试验验证了理论分析结果是准确的。     

非金属桥塞镶齿卡瓦的有限元分析及优化

运用Abaqus有限元软件对一种新型非金属桥塞镶齿卡瓦的锚定过程进行弹塑性接触有限元分析,获得了锚定时卡瓦牙及套管的弹塑性Mises应力分布、接触应力分布和接触力分布规律。分析结果表明,套管内壁所受卡瓦牙接触应力和接触力从卡瓦中部沿周向逐渐减小;同时,与卡瓦槽接触的各卡瓦牙底端最大Mises应力均接近于同套管接触的顶端应力值,卡瓦牙应力集中明显。将卡瓦牙和卡瓦结构优化设计后,避免了局部应力集中。卡瓦与套管之间接触应力和接触力的略微增大,也让卡瓦与套管的锚定更稳固。     

计量泵单向阀密封的有限元分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对高压计量泵单向阀密封结构的接触破坏和泄漏进行了分析。研究了阀座的等效应力和接触应力随上扣扭矩和高压液体内压的变化规律,并根据阀座接触应力和等效应力的变化确定了高压接头的最大和最小上扣扭矩,在此扭矩范围内,可保证计量泵既不会因为上扣扭矩过小而发生泄漏,又不会因为上扣扭矩过大而压溃。在此基础上,提出单向阀密封装配时应注意的事项,为此类结构的装配和使用提供了一种新的分析方法。     

卡箍式快开盖结构应力分析

采用面-面接触模型来模拟卡箍与筒体端部及平盖之间的接触过程,运用三维有限单元法对卡箍式快开盖结构进行了详细的应力计算,并着重对结构的接触应力进行了分析,得到了接触面上应力的分布规律.同时还按照JB 4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》要求对此结构进行了应力强度评定.     

基于有限元的法兰接头强度特性分析

法兰连接具有较高的强度和密封性,被广泛地用于石油化工设备和管道中。依据有限元原理,建立了由法兰、垫片和螺栓组成的连接有限元模型,并在有限元软件中对法兰的应力、应变进行了分析,研究了螺栓预紧力、介质压力对法兰应力、应变和密封性能的影响。分析结果表明,螺栓的预紧力越大,法兰的Von Mises应力、接触应力和变形量就越大;当螺栓预紧力大于140 kN时,法兰盘的螺栓孔附近发生塑性变形;预紧状态下的法兰面接触应力大于工作中的接触应力;介质压力越大,法兰的Von Mises应力值越大,法兰面上的接触应力越小。     

三缸单作用钻井泵的损坏型式及原因

<正> 目前,胜利油田钻井公司有245台三缸单作用钻井泵投入使用,为油田推广高压喷射钻井技术,提高钻井速度,降低钻井成本,发挥了巨大作用。为了获得更佳的技术-经济效益,国内有关单位的技术人员还开展了三缸泵易损件的攻关,较大幅度地提高了活塞、双金属泵套、阀体和阀座等的使用寿命。我国在三缸单作用泵的设计、制造和使用等方面已积累了一     

含渗碳层和铜合金牙轮钻头轴承的面接触分析

应用ANSYS的参数化设计语言APDL, 研究了牙轮钻头滑动轴承表面渗碳层和镶嵌的铜合金对轴承强度的影响。首先建立了牙轮钻头滑动轴承三维接触有限元模型, 然后利用网格划分技术分别对其表面渗碳层、镶嵌的铜合金和钻头本体进行网格划分和单元属性定义, 最后施加边界条件进行接触有限元分析求解。结果表明, 轴承接触应力峰值和Mises应力峰值位于铜合金和渗碳层结合部位。这一现象与实际使用的牙轮钻头滑动轴承失效的部位相吻合, 说明接触有限元分析的结果是正确可靠的。     

140MPa压裂泵液缸强度及寿命预测分析

针对某厂新设计的140 MPa高压压裂泵液缸,用ANSYS/ANSYS FE-SAFE有限元分析软件计算出了静力强度及疲劳寿命分布。计算结果显示,液缸在140 MPa内压工作载荷下产生的最大Von Mises应力为630 MPa,位于缸腔与柱塞腔相贯部位拐角处,内腔平均应力〈350MPa,液缸整体静强度满足要求。但是在循环载荷冲击作用下,相贯部位拐角处疲劳寿命低,疲劳安全系数不够,短时间内会发生破坏。提出增大相贯部位倒圆角半径,采用自增强等强化处理,可提高液缸使用寿命。     

应力线性化方法在阀体优化设计中的应用

基于ANSYS Workbench软件对闸板阀阀体进行强度分析,采用von Mises强度理论方法,选取危险截面路径进行应力线性化分析,提取出阀体薄膜应力、弯曲应力和峰值应力,根据对应的失效准则进行评定,根据评定结果对阀体应力和变形较大的部位进行优化设计,以达到在限定条件下的最优方案。分析结果表明:阀体最大应力出现在阀体中腔与流道相贯线处,采用应力线性化分析方法,对阀体局部位置进行优化设计,从安全性和经济性角度,为阀体的结构优化和壁厚设计提供理论依据。     

基于罐底接触模拟的大型立式原油储罐有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件建立了5×104m3原油储罐的有限元分析模型,其中采用接触单元模拟罐底与地基间的相互作用.通过对该储罐进行水压试验工况下的强度分析,发现最大沉降梯度发生在混凝土环墙附近区域,并在底板边缘附近引起了较大的径向和环向的应力,而罐壁最大环向应力出现在罐壁中下部,并且沿轴向的应力变化和液柱静压力已不存在线性关系.     

吸入模块密封胶心过盈量对其性能影响研究

以在我国南海深水服役的无隔水管钻井液回收钻井系统为对象,进行吸入模块密封胶心摩擦接触有限元分析,研究过盈量对胶心与钻杆及接头间接触压力的影响,分析不同过盈量下胶心与钻杆或接头接触时的胶心Mises应力峰值和摩擦力分布规律,以期为密封胶心优化设计和延寿提供技术参考。建模时胶心材料模型采用近似不可压缩弹性材料的两参数Mooney-Rivlin模型函数,采用罚函数法求解钻杆及接头和胶心的接触问题,摩擦模型选用库伦摩擦模型。结果表明,接触压力随过盈量的增大而增大,呈非线性关系;胶心Mises应力随过盈量的增大而变大,而且胶心与接头上端接触时Mises应力峰值最大,增大也较快。     

单牙轮钻头滑动轴承组接触应力分布研究

为了提高单牙轮钻头滑动轴承的使用寿命 ,采用有限元软件对其轴承组的接触应力分布进行了研究。得出结论 :(1)接触应力的大小与轴承组的磨损情况直接相关 ,通过降低轴承组的最大接触应力及使接触应力的分布更合理可改善其磨损 ;(2 )钻头的最大接触应力出现在止推面 ,在保持牙轮和牙爪止推面垂直度接近的前提下 ,尽量同步减小其垂直度可降低最大接触应力 ;(3)止推面接触应力呈明显的上大下小的阶梯分布 ,适当增加小轴颈的直径 ,可使止推面接触应力分布更均匀 ;(4)调整牙轮止推面和小轴孔之间的倒角可降低倒角处应力 ;(5 )只有合理的轴倾角才能使外载荷的合力方向垂直向上 ,以避免钻头过大摆动而影响钻进。     

泵头失效分析与预防

文章根据YLC-850压裂泵在试验室台架试验中的失效现象,分析了泵头早期失效的原因。认为主要是:①液缸与装阀座的内孔相贯线及附近台肩面处有严重加工刀痕及腐蚀坑,造成较高的应力集中;②阀座下沉产生的附加拉应力与工作载荷迭加作用;③材料组织不良,抗腐蚀疲劳能力差。对此,作者提出防止泵头早期腐蚀疲劳失效的途径。     

三牙轮钻头滑动轴承副接触有限元分析

采用ANSYS分析软件的参数化设计语言APDL,利用接触问题的有限元法,对三牙轮钻头牙轮和牙爪间的间隙进行了分析和研究。首先建立了三牙轮钻头滑动轴承三维模型,然后利用网格划分技术对牙轮和牙爪进行网格划分和单元属性定义,最后施加边界条件进行接触有限元分析求解。通过调整间隙,得出不同间隙的轴承接触Mises应力峰值。经过分析比较,推荐轴承Mises应力峰值较小的尺寸间隙,用以指导生产。     

焊管生产线开卷机齿轮机构瞬态动力学分析

针对焊管生产线开卷机在使用过程中出现的齿轮机构断齿等失效现象,以某公司开卷机齿轮机构为研究对象,采用SolidWorks中Toolbox插件进行齿轮建模,利用有限元分析软件ANSYS Workbench中瞬态动力学分析模块Transient Structural对齿轮机构进行瞬态动力学分析。通过对齿轮机构进行材料分配、网格划分、边界条件及载荷约束后,得出最大Von Mises等效应力为204 MPa,小于齿轮的许用应力,最大等效应变为9.722 9×10-4 mm,且二者出现的位置相同。最大接触应力出现在靠近节线的齿根面附近,与齿轮最先出现点蚀位置相同。在接触状态云图中齿轮啮合过程中无粘结现象,接触状态良好。从最大等效应力随时间变化曲线图中可知,在主动轮与从动轮刚接触啮合时,所产生的等效应力最大。     

可降解桥塞坐封过程卡瓦力学分析

现有文献对可降解桥塞卡瓦-锥体的断裂压力分析较少,而且大多没有考虑卡瓦-套管弹塑性变形以及卡瓦牙渗碳层的影响。鉴于此,应用ANSYS有限元分析软件对可降解桥塞坐封过程卡瓦-锥体进行断裂压力分析,同时对卡瓦-套管进行锚定压力分析,获得了卡瓦与套管的接触状态分布、接触应力分布和Mises应力分布规律。分析结果表明:坐封过程中下卡瓦断裂压力为24.7 kN,比上卡瓦先断裂;卡瓦与套管的接触状态和接触应力沿轴向分布比较均匀,卡瓦与套管等效应力沿轴向分布不均匀,靠近加载端的牙齿应力较大,起主要锚定作用;卡瓦牙最大等效应力为3 422.50 MPa,套管最大等效应力为403.22 MPa,卡瓦牙尖处局部发生塑性变形,卡瓦牙大部分处于弹性变形,卡瓦对套管损坏程度不大。研究结果可为类似桥塞卡瓦结构的优化设计提供理论依据。     

往复泵锥形阀结构优化设计方法

1泵阀结构优化设计数学模型阀体结构如图1所示。在阀体结构中,阀盘大径d1、阀盘小径d2和阀盘锥角α是三个最重要的结构尺寸参数,它们不仅决定了阀体厚度和密封面长度,而且还决定了阀关闭时与阀座接触区域的大小,进而影响到阀面上各点应力的大小。根据阿道尔夫理论,若能减少阀体     

方钻杆旋塞阀密封设计

密封性能是方钻杆旋塞阀主要指标之一。密封结构由主阀体孔与上下阀座衬套间的密封、球体与阀座之间的密封、旋钮与阀体旋钮之间的密封三部分组成。高压下,上、下阀座之间的密封仍然是金属对金属之间的密封起作用,但PTFE环的低摩擦系数和减摩作用对减少摩擦力矩有很大作用,容易实现初始接触密封,能加速关闭旋塞阀。文章提出旋塞阀球体与阀座之间的密封,并全面阐述它们的密封机理、密封结构以及材料的选择与强化。