油田压裂车车架的多工况疲劳寿命分析

为了分析多工况下压裂车车架的疲劳强度,进行了轮胎悬空、道路颠簸、制动、普通压力振动冲击和高压振动冲击5种工况下压裂车疲劳寿命分析,并对恶劣工况进一步拟合分析,进行疲劳损伤累积。在建立车架有限元模型的基础上,将各工况下的应力仿真数据与试验数据进行了对比,两者的误差在10%以内,验证了有限元模型的准确性。将压裂车5种工况下的动力学分析结果作为疲劳分析的随机载荷谱,得出压裂车车架有足够的强度。通过危险工况的疲劳损伤累积,拟合出压裂车疲劳寿命为完整出工104次。     

油田压裂车车架的多工况疲劳寿命分析

为了分析多工况下压裂车车架的疲劳强度,进行了轮胎悬空、道路颠簸、制动、普通压力振动冲击和高压振动冲击5种工况下压裂车疲劳寿命分析,并对恶劣工况进一步拟合分析,进行疲劳损伤累积。在建立车架有限元模型的基础上,将各工况下的应力仿真数据与试验数据进行了对比,两者的误差在10%以内,验证了有限元模型的准确性。将压裂车5种工况下的动力学分析结果作为疲劳分析的随机载荷谱,得出压裂车车架有足够的强度。通过危险工况的疲劳损伤累积,拟合出压裂车疲劳寿命为完整出工104次。     

2500型压裂车车架结构多目标拓扑优化设计

针对压裂车行驶路况恶劣、整车质量大以及执行压裂作业时振动剧烈而导致车架结构容易破坏失效的情况,基于SIMP变密度法对2500型压裂车车架进行拓扑优化设计。建立车架结构多目标拓扑优化数学模型,采用折衷规划法定义多工况刚度拓扑优化目标函数,平均频率法定义动态频率拓扑优化目标函数,通过优化获得同时满足结构刚度和动态特性要求的压裂车车架拓扑结构。对比优化前后车架性能,该车架结构设计合理,同时改善了各项综合性能,从而为车架结构优化设计提供了一种行之有效的方法。     

滩涂修井机车架的设计

设计滩涂修井机车架时，应考虑行驶时车架承受由作业部分的重量引起的冲击、交变载荷和修井作业时承受井架起落引起的巨大载荷。为此，着重论述了两种工况下车架的载荷确定、应力计算、疲劳系数和安全系数的选取。用计算机对车架纵梁的弯矩和变形进行了计算，得出车架在行驶工况的实际安全系数为1．853，在起升工况时的实际安全系数为3．428。样机经一年的工业试验，行驶5900km，修井24口，证明车架无塑性变形，横向刚度合适，纵向刚度偏大，这为将来升级为60t修井机奠定了基础。     

压裂车车架结构尺度优化设计方法研究

压裂车车架作为整车主要承载部件,应当具备足够刚度、强度以及良好的动态特性。基于结构优化设计理论和方法,对某型压裂车的车架结构尺寸进行优化设计。建立优化设计数学模型,引入灵敏度分析、确定对结构性能影响较大的参数作为优化设计变量。以车架总体积为优化目标函数,选取4种典型工况下刚度、强度以及前3阶固有频率为性能约束,基于ANSYS参数化设计语言APDL创建优化分析文件,利用OPT优化模块进行优化设计。性能对比分析表明,车架优化后性能得到很大改善,对车架结构设计具有一定的指导意义。     

2500型压裂车副车架拓扑优化及分析

压裂车副车架是连接车辆底盘和安装设备的重要部件,承受压、扭及弯曲等载荷,需要足够的刚度和强度。在分析拓扑优化方法的基础上,利用变密度法对2500型压裂车副车架进行拓扑优化分析,得到副车架横梁的形式和布置位置,改进了副车架的设计方案。2种设计方案的强度对比分析结果表明:在横梁数量减少的情况下,副车架的承载能力提高了10.1%。     

某车载固压设备车架结构强度及模态分析

车载固压设备在道路行驶以及工作时主要承受弯曲、扭转、纵向及侧向等类型的载荷,为验证其车架强度及动态特性,对其进行了结构强度和模态分析。首先建立该车架三维模型,然后导入ANSYS中,建立有限元模型;最后对其进行模态分析及4种典型工况(满载弯曲、满载扭转、紧急制动和紧急转弯工况)下的强度分析。研究结果表明:自由模态下车架前12阶固有频率在48 Hz内,车架无共振现象,但约束模态下频率有所增加;车架在紧急转弯工况下应力最大,为213 MPa,低于车架屈服极限,满足车架结构设计要求。研究结果为车架响应分析提供了重要模态参数,为车载固压设备的结构设计提供了参考。     

基于ADAMS和ANSYS的可控震源联合仿真

本文利用ADAMS软件和ANSYS软件的接口技术,建立了可控震源在工作状态下的刚柔耦合模型。基于柔性体建模方式,利用ADAMS强大的动力学计算功能分析计算整车工作状态时的动态特性,并导出车架的载荷谱。用ANSYS对车架进行瞬态动力响应分析,得出车架危险位置以及动态应力情况,对研究车架的动态破坏具有参考价值。     

140MPa压裂泵曲轴疲劳寿命有限元分析

压裂泵曲轴在压裂工况下受到周期性变化的复杂载荷作用,其疲劳寿命分析为设计主要问题。建立140 MPa五缸压裂泵曲轴精细化模型,根据实际受载工况进行约束及载荷分布的合理等效,应用ANSYS软件对曲轴工作周期内多位置工况进行有限元静力分析,得到相应曲轴应力分析结果。采用专业的疲劳分析软件FE-SAFE,通过合理提取曲轴序列静力分析结果确定载荷谱,进行疲劳寿命、疲劳安全系数计算,实现曲轴疲劳寿命定量分析。为压裂泵优化设计提供理论依据。     

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验.在此基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算.结果表明,抽油机井油管受到的是拉-拉疲劳载荷,处于有阻尼强迫振动状态,是油管产生疲劳断裂的基本条件.最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处,最大应力应变值一般均超过屈服极限.在正常工况下,尽管危险点应力应变水平很高,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下,所以油管能较长期地在井内服役;当发生非正常工况时,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅,就会发生油管的疲劳断裂.     

多工况连续油管疲劳寿命预测方法研究

连续油管作业过程中经历复杂工况，现有研究方法大多仅考虑了单一工况，使得连续油管的疲劳寿命难以准确预测。为提高连续油管疲劳寿命预测的准确性，通过考虑连续油管作业在多工况条件下的特点，依据Manson-Coffin模型、Miner法则及中性层假设，建立含磨损、冲砂、疲劳损伤的连续油管疲劳寿命判断依据；开展连续油管疲劳性能试验，获得CT110连续油管的疲劳寿命模型关键参数；基于连续油管的使用档案，进行了某使用日历下连续油管疲劳寿命算例分析，形成多工况连续油管疲劳寿命预测方法。结果表明：在给定使用日历下，?50.8 mm×4.4 mm CT110连续油管的理论起下作业次数为11次，进行10次作业后连续油管极限载荷为645 MPa,与未使用时相比损失了17%;随着作业次数增多，连续油管寿命明显降低，其截面极限载荷呈下降趋势。本文所研究的多工况连续油管疲劳寿命预测方法为连续油管在实际使用过程中疲劳寿命预测及降级使用提供技术指导。     

基于小波、WAE和LSTM的压裂车故障诊断

动力系统作为压裂车的关键部件,其工作状况直接影响着压裂车的性能,压裂车工况多变,使得其动力系统故障诊断更加复杂。为解决压裂车动力系统振动信号的强时变性和强噪声特性而造成其故障难以辨识的问题,提出了一个基于提升多小波包(LMWP)、小波自编码器(WAE)和长短时记忆网络(LSTM)方法。首先对压裂车动力端采集的振动信号进行3层提升多小波包分解;其次计算各子频带的相对能量,构成原始特征向量;最后将原始特征向量经WAE降维,并输入LSTM网络实现压裂车动力系统故障诊断。试验结果表明,提出的故障诊断方法在不同工况下能够实现99%以上的诊断准确率,具有优于传统方法较强的泛化能力、特征提取能力和识别能力。所得结论可为压裂车动力系统诊断方法的进一步发展提供参考。     

XD70/14×12型运载车车架的强度计算

车装钻机车架既是行车的主要受力部件,也是钻井作业的重要承载部件,其结构设计、强度计算非常重要.应用有限元计算方法对XD70/14×12型运载车车架进行运输工况、起升工况、作业工况下的强度计算,对车架进行模态分析,得到车架的最大应力、危险工况和固有频率.提出了车架改进方法,为车装钻机车架设计、制造及使用提供了依据.     

PSA吸附塔的结构设计及应力分析

介绍了变压吸附的工作原理,对变压吸附塔结构设计中的注意事项、疲劳载荷工况下许用交变应力强度幅计算、计算工况设置和应力分析结果进行了重点阐述,可为变压吸附塔的分析设计提供参考。     

板结点结构疲劳寿命模糊评判

针对动态载荷作用，对板结点结构进行了有限元分析，得到容易产生疲劳破坏的结构危险点和应力幅值，根据疲劳和模糊的理论，用S－N曲线和模糊综合评判的方法对构件的疲劳寿命进行了估算，不但考虑了随机性对疲劳寿命的影响，而且考虑了模糊对疲劳寿命的影响，使板结点结构疲劳寿命预测结果更加接近实际，还给出了海洋钢结构中典型板结点在动态载荷作用下的疲劳寿命模糊评判。     

连续管卷绕破坏分析

连续管在滚筒上反复卷绕和矫直过程中产生的塑性应变,会引起连续管的累积残余变形和低周疲劳,最终导致连续管的形变疲劳或疲劳破坏。对连续管的试验载荷与现场载荷进行分析,并用有限元模拟连续管在卷绕矫直中的变形和疲劳,探寻了目前试验中连续管弯曲椭圆度等参数与现场数据不吻合的原因,分析了连续管卷绕时在不同工况下各参数变化情况和连续管破坏形式。研究结果可为高效使用连续管和设计性能优良的连续管作业机提供理论基础。     

基于多路况的沙漠修井车车架强度分析

沙漠修井车的自重力大,行驶道路恶劣,其底盘的通过性能和强度显得尤为重要。分析了平稳路面、轮胎悬空、紧急制动、沙漠凹凸坡道4种路况下沙漠修井车车架的强度。分析结果表明:车架的结构强度满足要求,最大变形在允许范围内;在单侧前轮悬空和越过凹凸沙漠坡道工况,车架中部的应力比较大,在进行结构设计时应加强局部的强度。为恶劣路况下修井车车架的设计提供了依据。     

自升式钻井平台悬臂梁结构动态响应分析

悬臂梁结构是自升式钻井平台钻井模块的重要配置,直接影响平台的钻井能力。利用MSC.PatranNastran软件对某350 ft自升式钻井平台悬臂梁结构进行动态响应分析,建立了悬臂梁结构的有限元模型,在悬臂梁最大外伸工况下,分析得到结构的前8阶固有频率和振型。随后在模态分析的基础上利用模态法对悬臂梁进行瞬时动态响应分析,得到了结构在瞬态载荷作用下的动力响应。结果表明:动载荷对悬臂梁结构影响比较明显,在进行悬臂梁结构分析时必须考虑钻井过程中动载荷对结构的影响。研究结果对悬臂梁结构分析及优化设计具有一定的指导意义。     

半潜式海洋生活平台导缆器基座结构疲劳分析

以某半潜式海洋生活平台导缆器基座结构为例,基于DNV GL船级社规范,介绍一种针对低频张力与波频张力产生的组合疲劳损伤的分析方法。以系泊分析结果作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在某一工况条件下应力过程低频(波频)部分的标准差,通过线性换算可得到其他工况应力过程低频(波频)部分的标准差。考虑板厚效应,进一步可确定该工况条件下组合低频与波频应力响应过程的零阶谱矩。基于双斜率S-N曲线疲劳损伤公式,考虑平台使用年限、设计疲劳因子及某一海况发生的概率,分别计算疲劳损伤值D_1和D_2;根据Miner准则可得到设计使用年限内累积的疲劳损伤。基于DNV GL规范,对导缆器基座结构进行疲劳分析校核;该疲劳分析方法同样适用于承受低频和波频载荷的其他浮式海洋结构物系泊系统基座的疲劳分析。     

五缸压裂泵曲轴载荷计算及疲劳寿命分析

简述了目前有限元法在曲轴分析中存在的问题,介绍了曲轴的载荷计算方法.运用有限元分析法对五缸单作用压裂泵曲轴进行强度分析,并以某型号压裂泵为例,建立了曲轴三维模型,计算出2种恶劣工况下的载荷;得出曲轴应力和应变分布情况.运用动应力载荷谱分析了曲轴的疲劳寿命,为曲轴设计提供了依据.