焊接金属波纹管波形结构参数优化分析

波纹管作为焊接金属波纹管机械密封的关键零件,其波形的结构参数对力学性能和使用性能影响很大。在相关理论公式和受力分析的基础上,利用ANSYS软件模拟工况下波片的运行状况,选取直边S形波和3种不同倾斜角的斜边S形波进行耐压性能分析,结果表明45°斜边S形波受力情况良好,耐压能力较强。在此波形的基础上分析了波宽、波深、圆弧半径等参数对耐压性能、弹率和失稳因子的影响,此研究结果对焊接金属波纹管的波形优化设计有一定的参考价值。     

S型双层焊接金属波纹管启动瞬间失效分析

焊接金属波纹管在启动扭矩和介质压力作用下容易发生启动时的瞬间失效.介绍了焊接金属波纹管受力分析及变形理论计算方法,对S型双层焊接金属波纹管进行Solidworks软件三维建模和模型在最恶劣实际启动工况下的有限元仿真计算,得到了S型双层焊接金属波纹管发生屈服失效和极限破坏失效时的临界介质压力,确定了最容易发生失效的位置....     

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。     

基于薄壳理论的焊接金属波纹管失弹机理研究

依据弹性薄壳理论中应变位移关系以及材料的应力松弛理论,导出了机械密封用焊接金属波纹管在实际工况下的失弹方程,得到了波纹管的失弹曲线。根据试验得到的材料应力松弛曲线,确定了材料在工况温度下的应力松弛参数值。在ANSYS Workbench中对波纹管失弹进行有限元分析,将有限元分析结果与理论计算结果对比。研究结果表明,理论计算公式能较好地描述波纹管长期在高温下工作的失弹现象,有限元分析验证了采用弹性薄壳理论建立失弹方程的正确性,可为波纹管的可靠性研究提供依据。     

波形参数对波纹管性能的影响

通过波纹管的波高、波距、壁厚、层数、直径等波形参数的变化对波纹管的耐压强度、疲劳寿命、稳定性及刚度等参数影响的分析,并根据历年来在波纹管膨胀节设计、订货等方面的实践经验,总结出“波纹管波形参数对其性能影响分析表”;同时,针对波纹管膨胀节在设计和订货中经常遇到的一些问题提出了几点看法.     

注气井口装置油管头六通有限元分析与优化

基于ANSYS Workbench有限元分析平台,以减轻结构质量为目标,采用多目标遗传算法对注汽井口装置的油管头六通结构参数进行优化设计。在满足结构强度、刚度要求的前提下,油管头六通的质量从546.295kg降低到504.66kg,减少了7.62%,降低了制造成本,且便于运输、安装。为注汽井口装置整体结构的优化设计提供依据。     

焊接金属波纹管机械密封的国产化

通过对PTA装置中蒸汽列管干燥机配套的国外公司超大轴径焊接金属波纹管机械密封力学参数和几何参数的剖析,优化设计并制造出满足扩容工艺条件的波纹管机械密封,解决了扩容改造的重大问题。     

基于ANSYS和响应面法的排管机立柱优化设计

为满足排管机立柱的轻量化设计要求,快速实现设备的降本增效,以排管机立柱截面尺寸优化为研究重点,利用Design Modeler模块进行参数化建模,利用ANSYS Workbench软件静力学模块对立柱的刚度、强度以及振动模态进行有限元分析,并对立柱的结构参数进行优化。分析结果表明:立柱侧壁板宽度L_2和折弯板角度α对最大总变形的敏感度最高,增大L_2和α的数值可以有效减小最大总变形量; L_2和α对最大等效应力的影响是非线性的,随着α的增大,最大等效应力先升高后降低,L_2增大时最大等效应力会降低;优化方案相较原方案质量减轻3. 2%,最大总变形量降低14. 1%,在最大等效应力降低的同时前3阶固有频率均有所提高,达到了减轻立柱质量、增强刚度及提高固有频率的优化目的。所得结果可为类似机械设备的尺寸优化设计提供借鉴与参考。     

大温差中压换热器波形膨胀节设计探究

讨论了大温差、压力高等苛刻条件下固定管板换热器膨胀节的设计。对此种苛刻工况下的膨胀节选材、受力及具体结构设计做了详尽的分析,总结了该工况下的膨胀节优化设计方法和步骤。以具体案例设计为例,采用调整波高、曲率半径、波数、波纹管厚度4种参数和优选波纹管材料等手段试算。其模拟结果表明,应用镍基合金等高强度合金作为波纹管材料,其优化后的结构既合理且又相对经济,可为类似工况下的波形膨胀节的设计提供参考。     

基于MATLAB可膨胀波纹管膨胀性能优化设计

为避免“8”字型可膨胀波纹管在膨胀过程中由于截面曲率不当造成管体胀裂的现象,采用MATLAB优化工具箱对波纹管截面参数进行优化设计,并对优化后波纹管的膨胀性能进行试验验证。优化结果与试验数据基本一致。针对膨胀压力不超过16 MPa的小口径“8”字型波纹管,截面最小径为30 mm,波峰处圆弧半径不小于15 mm,最大外径110～113 mm。通过对比分析优化前后的试验结果,优化后的波纹管避免了膨胀过程中管体胀裂的缺陷,降低了膨胀压力,提高了膨胀效率。可为可膨胀波纹管现场封堵作业提供理论依据。     

水下采油树下部导向框架结构与强度分析

结合水下井口采油树系统自身结构和API 17D标准,采用Solidworks三维建模,设计了一种便于采油树水下安装的下部导向框架.该框架采用高强度结构钢焊接而成,导向装置采用喇叭口结构.通过ANSYS WORKBENCH软件对框架结构进行力学分析,证明该框架整体具有足够的承载力.对应力集中部位进行结构优化,使框架的结构...     

油井堵漏可膨胀波纹管的有限元分析

可膨胀波纹管技术具有膨胀工艺简单,作业周期短等优点。应用ANSYS仿真分析了波纹管的成型工艺,模拟了波纹管的水力膨胀作业,对波纹管膨胀过程中的应力、位移和圆度进行了分析;最后计算了波纹管的抗内、外压强度。分析结果表明,成型后波纹管的残余应力最大为258.02 MPa,位于波谷区域。波纹管外径比加工前减小了24.2 mm,适应于Ф244.5 mm井眼。根据强度分析,波纹管抗内压强度为33 MPa;根据结构失稳分析,波纹管抗外挤强度为4.5 MPa。     

叶片圆盘泵叶轮结构流固耦合强度分析

为准确得到叶片圆盘泵叶轮在工作中的结构性能,利用有限元软件进行流固耦合强度分析。应用Fluent软件计算得出叶片圆盘泵叶轮在不同工况下压力场分布情况,并通过Work-bench平台,应用ANSYS软件校核叶轮强度,得出不同工况下叶轮的最大危险点、应力及应变分布规律,并针对危险区域进行叶轮结构改进。计算结果表明,所设计叶片圆盘泵叶轮最大危险区域为连接臂与圆盘盖板连接位置,存在应力集中现象。圆弧倒角处理能有效降低应力集中,改善叶轮应变分布情况,有助于提高叶片圆盘泵叶轮的工作可靠性。     

深海油气管道连接器密封机理与多目标优化研究

深海油气管道连接器的结构参数直接影响其密封性能,因而对连接器进行密封机理分析与结构参数优化研究具有重要的意义。为此,首先分析了金属接触静密封的形成机理,建立了连接器形成可靠密封的临界条件;基于接触力学推导出临界弹塑性接触压力均值的计算公式,并计算出219 mm连接器的临界值为370 MPa;应用ANSYS参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language,APDL),对连接器的结构参数进行了灵敏度分析,确定了影响密封性能的5个关键结构参数。进而以主、次密封面上的接触压力方差为2个目标,以主、次密封面上的接触压力均值和最大塑性应变为约束变量,运用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)对连接器进行了优化设计,结果表明:接触压力方差显著减小,接触压力均值大于370 MPa,塑性应变较小。最后对优化前后的深海管道连接器进行了水压和拉伸试验,结果表明:优化之后的连接器承受水压能力大于设计极限压力18 MPa,承受轴向拉力大于7.0×10~5 N。该方法对于其他尺寸深海管道连接器的设计具有参考价值。     

输油管道盗孔结构修复应力分析及结构优化设计

为了有效快速地修复输油管道盗油孔,建立了长距离油气管道有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件对盗孔修复整体结构进行优化设计、耦合场分析及修复等系统化的仿真模拟。结果显示,盗孔及焊帽修复主要对盗油孔局部存在影响,结构改变造成应力集中,最大应力发生在孔的内边缘;补板修复方法最大应力发生管体开孔边缘处。研究结果表明,对于单一的盗孔,在相同压力下,补板修复方式产生的焊接残余应力最小,危险区数量最少,结构最为安全,是相对较好的盗孔缺陷修复方法。     

管线钢管承压时焊接接头的应力分布研究

为了掌握管线钢管承压时焊接接头的应力分布情况,采用ANSYS有限元数值模拟软件建立了直缝双面埋弧焊管二维平面模型及三维立体模型,分析了钢管内部承压时焊接接头的应力分布,结果表明:钢管焊接接头等效应力的峰值出现在热影响区;三维模型的应力值大于二维模型,且随内压的增加而增大,并向焊缝处靠近。焊缝的几何尺寸对钢管承压能力也有显著的影响,适当的内外焊缝熔宽和熔深能够提高钢管的承压能力。     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织与应力分析

为了研究不同焊接条件对LY12铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能的影响,对3 mm厚LY12铝合金板进行了搅拌摩擦焊对接,观察分析在不同焊接条件下焊接接头微观组织的变化。并利用ANSYS软件模拟结果分析了焊接接头温度场及应力场分布情况。结果表明,LY12铝合金板材经搅拌摩擦焊接后,在焊缝区得到组织均匀、晶粒细小、平均晶粒尺寸细小的再结晶晶粒;焊接板材边缘区域为拉应力,其他区域均为压应力,而且压应力自搅拌针向外逐渐减小,最大压应力出现在搅拌针及轴肩所在区域。