水平井延缓底水锥进梯级筛管完井技术研究

开采底水油藏最大的技术难题是如何有效地控制和延缓底水锥进。虽然延缓底水锥进的技术众多,但利用梯级筛管实现控水的技术研究甚少。本文基于油藏渗流与井筒管流耦合模型和基管上泄流孔孔眼摩阻计算模型,建立了梯级防砂筛管完井的油藏-井筒-孔眼耦合数学模型。在此数学模型的基础上,编制了用于延缓底水的梯级防砂筛管优化设计程序。该程序可以计算梯级筛管完井方式下的水平井筒压力剖面并且可以优化基管上的孔密和孔径。通过设计合理的孔密和孔径,可以判断梯级防砂筛管能否起到"井下油嘴"的调节作用,从而有效地设计出水平井梯级防砂筛管的结构。     

水平井延缓底水锥进梯级筛管完井技术研究

开采底水油藏最大的技术难题是如何有效地控制和延缓底水锥进。虽然延缓底水锥进的技术众多,但利用梯级筛管实现控水的技术研究甚少。本文基于油藏渗流与井筒管流耦合模型和基管上泄流孔孔眼摩阻计算模型,建立了梯级防砂筛管完井的油藏-井筒-孔眼耦合数学模型。在此数学模型的基础上,编制了用于延缓底水的梯级防砂筛管优化设计程序。该程序可以计算梯级筛管完井方式下的水平井筒压力剖面并且可以优化基管上的孔密和孔径。通过设计合理的孔密和孔径,可以判断梯级防砂筛管能否起到"井下油嘴"的调节作用,从而有效地设计出水平井梯级防砂筛管的结构。     

射孔套管孔眼附近套管变形量计算

射孔套管孔眼附近应力集中是造成套管损坏的重要原因之一。对射孔前后套管受力进行分析,采用弹塑性力学的方法对压裂过程中孔眼附近套管变形量进行研究。本文首先给出了孔间无干扰时,孔附近的变形量计算;然后再根据叠加原理计算了孔间有干扰时的变形量。对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径,孔密和相位角给套管变形量造成的影响进行分析,得出了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在内外压力作用下孔眼附近套管变形量的变化规律。     

利用ANSYS分析射孔孔密对套管抗挤压强度的影响

利用Ansys软件建立射孔套管模型,运用弹性力学和结构力学相关知识,重点针对孔密对套管强度的影响进行了计算分析,计算分析结果表明针对套管强度,孔密存在极限值,该结果为套管的合理设计提供了一定的理论支持。     

立式钢制储罐大角焊缝处裂纹的应力强度因子分析

为了研究大角焊缝处裂纹的断裂性能,建立了大角焊缝处含Ⅰ型裂纹的100 000m~3立式钢制储罐有限元简化模型,并基于断裂力学理论分析了裂纹最深处的应力强度因子K_I值及其与主要影响参数的关系。基于分析结果,根据裂纹的位置将大角焊缝附近的裂纹分为底板裂纹、焊缝裂纹和焊趾裂纹,并分别拟合了3类裂纹的K_I值计算公式,据此可以根据现场实际检测的裂纹尺寸和裂纹位置简单有效地对此类裂纹的断裂性能进行工程评估。     

30吨陶瓷球磨机的有限元强度分析及尺寸优化

运用大型通用有限元软件ANSYS对大型的30吨陶瓷球磨机进行有限元分析,建立了球磨机的参数化模型,分析出整个球磨机平稳工作时的应力应变情况并进行了静强度和疲劳强度的校核,得出其强度足够且有较大的强度储备的结论.在此基础上,为节约生产成本,对球磨机的关键尺寸进行优化,得出了优化方案.     

基于四铰链机理对割缝筛管抗挤强度的估算

割缝防砂筛管在油田生产中已得到了广泛的应用。本文从完整管体受外压发生弹性形变和弹塑性变形两个阶段考虑，在基于四铰链机构原理基础上对管体弹塑性破坏变形进行分析计算，得出完整管体的抗挤毁压力。因为割缝筛管在完整管体上割缝导致了管体本身的抗弯劲度和弯曲强度的减小，从而引入了减小因子来修正了上述结论，在根据现场需要选取不同的布缝形式的筛管情况下，估算出常用割缝筛管的抗挤毁强度。     

逆体积排阻层析法测定层析介质的孔径分布

针对层析介质的孔径分析,基于刚性球状分子进入柱状孔的假设,分别采用高斯正态分布和对数正态分布描述孔径分布,利用简化的单孔分配因子模型,建立了孔径分布函数和分配因子Kd的关联,通过体积排阻层析实验测定系列标准物的Kd,从而拟合得到孔径分布信息,建立了逆体积排阻层析法。以葡聚糖作为分子大小的标准物,测定了5种典型层析介质(SP Sepharose FAST FLOW、Q Sepharose FAST FLOW、ToyopearlDEAE-650M、Streamline DEAE和Sephadex G-150)的Kd,计算和比较了不同介质的孔径分布,分析了介质的可吸附孔表面积等结构参数,证实了逆体积排阻层析法分析层析介质孔径分布的可行性和实用性。     

含孔CFRP方管的仿真模型及孔参数优化

建立了含孔碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称"CFRP")管件的仿真模型,并对孔参数进行了多目标优化。首先研究建立了含孔CFRP管件的自由网格、映射网格和混合网格三种网格模型,对其计算效率和计算精度进行了比较,发现混合网格模型较适合于含孔结构仿真。其次建立了目标函数与孔参数之间的响应面模型,分析了孔径、孔横向位置参数、孔高度位置参数对响应的影响,发现孔径影响最大。最后采用多目标优化方法对含孔CFRP管件的孔参数进行了优化,当孔直径、孔中心高度比和孔横向偏移比三个设计变量分别取为8.98 mm、0.8、0.43时性能最优,比吸能和峰值力比初始模型分别提高了69.5%和3.6%。文中研究的仿真模型及孔参数优化方法对开展含孔复合材料结构设计具有指导意义。     

内压和弯矩作用下焊制斜接弯管穿透裂纹K1的有限元解

采用有限元方法，建立含裂纹焊制斜接弯管有限元模型。针对内压和弯矩作用下的两种不同载荷条件，计算不同壁厚、不同长度穿透裂纹的应力强度因子K1，得出形状因子F，并拟合成计算式。可供工程安全评定实际应用。     

橡胶类超弹性本构模型中材料参数的确定

采用单轴拉伸、等双轴拉伸及平面剪切下橡胶材料试验数据的4种不同组合方式分别对主要用于表述橡胶超弹性的Yeoh模型和Ogden三阶模型进行拟合,并得出两种模型的材料参数。建立单轴拉伸、等双轴拉伸及平面剪切试验的有限元模型,探究1种仅仅借助单轴拉伸试验数据并结合其他2种试验有限元模型预测结果,进行橡胶类本构模型参数拟合的新方法。结果表明:选用Yeoh模型时,利用单轴拉伸和等双轴拉伸组合方式可获得较理想的材料参数;在只具备单轴拉伸试验数据的条件下,利用单轴试验数据和等双轴有限元模型预测数据的组合方式在低应变区用Yeoh模型拟合得到的材料参数较可靠;Ogden三阶模型较Yeoh模型精度高,但计算效率低且不易收敛。     

离心机转鼓结构优化设计方法的研究

提出了一种基于有限元分析的离心机转鼓结构优化设计的新方法。通过ANSYS中的参数化建模模块建立了GKH1250虹吸离心机转鼓的计算模型,并在此基础上使用优化设计功能对其进行第一次优化计算,然后根据其优化结果对转鼓进行了刚度和强度分析,并对优化变量的限制条件作相应的调整,最后再通过有限元分析进行了第二次优化设计,实现了总质量最小的优化目标。为应用ANSYS优化设计功能进行离心机转鼓的优化设计提供了一种新的方法。     

直管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子K_Ⅰ分析

应用有限元软件ANSYS建立了含外表面轴向半椭圆裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并与t/Do为乘幂关系。一般情况下,表面裂纹在最深点(90°)处应力强度因子最大,然后随着角度的减小应力强度因子依次减小,但是在最浅点(0°)处应力强度因子有回升趋势,且随着a/t的增加,回升趋势逐渐明显,甚至出现当a/t=0.8时,最浅点应力强度因子超过最深点的现象,这时对于结构的脆性起裂位置要慎重判断,不能单纯的以最深点KI为断裂依据。     

直管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子KⅠ的有限元分析

利用有限元法对含外表面轴向裂纹的直管进行了分析,应用有限元软件ANSYS建立了裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并与t/Do为乘幂关系。一般情况下,表面裂纹在最深点（90°）处应力强度因子最大,然后随着角度的减小应力强度因子依次减小。但是在最浅点（0°）处应力强度因子有回升趋势,且随着a/t的增加,这种回升趋势逐渐明显,当a/t=0.8时,甚至出现最浅点KI超过最深点KI的现象,这时对于结构的脆性起裂位置要慎重判断,不能单纯地以最深点KI为断裂依据。     

内压和弯矩作用下焊制斜接弯管穿透裂纹KI的有限元解

采用有限元方法,建立含裂纹焊制斜接弯管有限元模型.针对内压和弯矩作用下的两种不同载荷条件,计算不同壁厚、不同长度穿透裂纹的应力强度因子KI,得出形状因子F,并拟合成计算式.可供工程安全评定实际应用.     

离心力作用下螺旋推进器强度分析

建立了卧式螺旋卸料沉降离心机螺旋输送器的参数化的三维有限元分析模型,进行了离心力作用下的螺旋输送器强度分析。采用五因素四水平的正交试验法,找出了影响螺旋推进器强度的主要因素。经多变量拟合,得到了离心力作用下螺旋推进器的强度计算公式。     

带大孔径接管锥壳变径段应力的数值计算和强度分析

针对带有大孔径接管锥壳变径段结构不连续应力和局部应力的计算与强度分析问题,根据其结构特点,选择研究对象,处理边界条件;应用有限元理论和方法,建立数值计算模型;采用ANSYS程序,进行网格划分和数值计算,获得变径段部位详尽的位移场和应力场;在应力分析的基础上,根据分析设计的思想对应力进行分类和强度评定。应力计算结果表明,变径段上多个部位产生了较高的局部应力,强度评价结果表明,锥壳变径段的强度满足要求。     

聚乙烯管道热熔接头环向裂纹应力强度因子的数值分析

应力强度因子K是缺陷结构安全评定的重要参数。基于粘弹性理论,将聚乙烯管材料的粘弹性参数用Prony级数表示,运用非线性有限元法,在ANSYS中建立聚乙烯管热熔接头环向裂纹模型,并对K进行计算和分析。通过有限元的模拟,总结得到聚乙烯管最可能发生断裂的时间为产生裂纹时刻,从而得出分析聚乙烯管环向表面裂纹应力强度因子时不必考虑聚乙烯管的黏弹性,环向表面裂纹缺陷的主要影响因素是裂纹深度与聚乙烯管的厚度之比。     

基于有限元形状优化方法实现等强度梁的探讨

为了应用有限元形状优化方法,获得材料力学中简支梁的等强度梁结构,我们首先建立简支梁的平面有限元模型,进行形状优化,得到了平面等强度梁的结果;然后建立三维简支梁的有限元模型,计算得到形状优化的三维等强度梁结果.将材料力学中等强度梁与有限元形状优化结果比较可知,两者结论一致.进而,如果选择不同的优化区域则可以得到不同的结果.这说明应用有限元形状优化方法建立等强度梁,可以方便学生理解材料力学等强度梁的内容,激发学习兴趣.     

基于应力和变形值最小的复合材料含孔板孔形参数有限元优化

本文基于对复合材料孔板主承力接触区的有限元强度分析结果,利用APDL参数化有限元分析技术,以孔板第一主应力S1和X方向上的变形UX的最大值作为目标函数,对孔形参数进行优化。设计出基于应力和变形最小的开口形状,并得出了孔形参数与应力、变形之间的相互关系。