基于Deform的硬铝轴向振动钻削加工仿真

利用有限元软件Deform-3D建立2A12材料的有限元模型,动态模拟轴向振动钻削硬铝的加工过程,通过模拟可以实现观察钻屑的形成过程,形状以及钻削力和扭矩等数据。     

自动铆接过程中铆钉变形的有限元分析

飞机薄壁结构件铆接过程中产生的装配变形不仅在装配体中留下残余应力和挤压裂纹,而且增加连接结构的脆性,降低飞机的疲劳寿命,给飞机的精准装配和装配寿命造成巨大的威胁.用ANAYS软件,以铝合金材料(2A10)建立铆钉有限元模型,模拟铆钉应力、应变的变化过程及变形情况,反求出精确的压铆力.为自动钻铆过程中压铆力的施加与控制提供参考,对探索铆钉变形修正方法、控制装配误差有积极意义.     

液压吊卡力学分析与计算

液压吊卡的诞生改变了钻修井作业模式,让自动化钻修井成为了可能。在确认钻修井作业的功能基础上,进行结构设计。通过传统计算方法以及CAD数字建模技术进行有限元分析计算校核设计。通过危险截面的计算以及有限元分析计算,得到了危险截面的应力计算结论以及液压吊卡本体静力强度,相对位移等。     

缩径变形套管径向修复力的研究

采用液压滚珠整形器对发生缩径变形套管进行碾压整形,选取套管、水泥环和地层为研究对象,采用弹塑性和大变形有限元分析方法,建立了缩径变形套管弹塑性力学分析模型及数值计算方法,在水泥环完全损坏的情况下,计算了发生缩径变形时套管通径为ll0mm所需的径向修复力,并与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的正确性.此外还研究了不同通径下变形套管达到整形要求的径向修复力,得出随着套管变形通径的增大径向修复力逐渐降低的结论.     

基于钻杆转速和钻屑量测定煤体应力实验研究

通过对钻孔过程中煤岩体应力场、钻杆转速及钻杆排屑力、排屑扭矩进行理论分析,提出利用钻杆转速和钻屑量综合预测煤体应力大小的可行性,并利用自主研制的钻孔多参量测试设备进行实验室试验和现场钻孔实验。研究结果表明:在钻进速度、钻杆参数一致的条件下,钻杆转速与煤体应力呈负相关趋势,钻屑量与煤体应力呈正相关趋势,且钻杆转速与钻屑量保持很好的对应关系,证实了依据钻杆转速和钻屑量来综合预测煤体应力大小、集中程度是可行的;依据现场测试数据可得某矿实际工作面卸压区、集中应力区及原始应力区的大致分布位置,且集中应力区钻杆转速最小约为517.2 r/min,对应的钻屑量最大为5.1 kg/m。依据大量钻屑转速测试数据,提出利用一孔双指标对冲击地压进行预测预报,为煤矿动力灾害的防治提供新思路。     

基于DEFORM-3D的深孔枪钻切屑成形机理分析

切屑形态对枪钻深孔加工中孔成型精度影响较大,利用DEFORM-3D有限元仿真软件模拟深孔加工中切屑的形成过程、形态和断屑方式,准确复现切屑的形成过程及形态,并计算切屑的曲率与厚度。模拟分析与记录轴向力、扭矩和切削过程温度等参数,揭示出力与扭矩的全过程变化规律,分析得出切削刃温度最高区域、相邻区域的温度分布规律,为切削过程工艺参数的控制提供理论依据。试验与仿真数据对比分析表明,采用有限元分析方法可为枪钻深孔切削过程工艺参数选取和优化提供基本可信的依据,并有效缩减切削试验次数。     

挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析

建立挖掘机斗杆各铰点在任意姿态下的受力数学模型.在Pro/E软件的草绘模块中绘制挖掘机工作装置的二维模型,并利用其尺寸驱动功能模拟工作装置各个铰点任意姿态下的位置关系.通过测量、计算得出斗杆在指定工况下各铰点受力情况.利用这一方法对詹阳动力重工有限公司某型挖掘机斗杆进行了有限元分析.     

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验, 对车轮结构在三种作用力( 螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况.结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度.进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果.对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果.分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据.     

轴向振动钻削过程的有限元动态仿真

针对钻削工艺特点,分析了轴向振动钻削的有限元动态特性。利用有限元分析软件DEFORM建立了轴向振动钻削的有限元数学模型,进行了动态仿真分析,同时,建立了相应的普通钻削系统的有限元模型,对两种加工过程中的切屑、轴向力与钻削扭矩等进行了比较。结果表明,与普通钻削相比,轴向振动钻削过程具有较好的断屑效果,轴向力小,钻削扭矩小。研究结果可对轴向振动钻削机理与特点的研究提供参考。     

矿用自卸车车架有限元点质量分析方法

提出在车架有限元分析中利用点质量结合加速度的载荷处理方法,并阐明其处理过程。通过点质量结合加速度的车架有限元分析方法,确定某矿用自卸车车架在弯曲、扭转、紧急制动和急转弯4种工况下最大应力、变形的位置以及安全系数,分析结果表明该车架在各种工况下均满足强度和变形要求。与传统的载荷处理方法相比,点质量结合加速度的载荷处理方法只需要确定各点质量的坐标、作用面及加速度的个数、方向和数值,具有人工计算量小和操作简单的优势。     

油(套)管标准与我国压力容器用管材标准规范比对研究

对油(套)管标准和我国压力容器用管材标准规范进行了比对分析,掌握了油(套)管标准与我国压力容器用管材标准规范对材料的制造方法、化学成分、力学性能等方面的要求之间存在的差异,可以为储气井专用钢管材料国家标准的制定以及为企业研制储气井专用钢管提供参考。     

钻柱结构与井壁岩石互作用下系统耦合非线性动力学研究

在石油钻井过程中,钻柱的运动过程相当复杂,不仅存在纵向、横向和扭转振动,而且还与井壁发生随机接触碰撞.在考虑钻头与岩石互作用随机载荷以及钻柱与井壁接触碰撞随机载荷作用下,建立实态工作状态下钻柱与井壁互作用下钻柱系统纵向、横向、扭转耦合非线性动力学模型,研究高度耦合非线性动力学模型的数值计算方法,探讨钻柱在钻井过程中运动规律、力学性能,为实态工作工况下钻柱系统耦合非线性动力学奠定理论基础,具有重要的理论意义和学术价值.     

钻柱在钻井液和井壁摩阻共同作用下的涡动

把旋转钻柱简化为一内外有流体的柔性转子系统，分析了在内外钻井液流体作用下的钻柱涡动行为。研究表明，钻柱内钻井液将影响钻柱的受力状况及运动形式，钻柱外钻井液使钻柱承受一个与其旋转运动速度同向的侧向力，加大了钻柱涡动行为；钻柱与井壁接触摩擦，使钻柱在低速时也发生涡动。建立和求解了内外钻井液对钻柱动压力的数学模型，探讨和描述了内外钻井液作用下钻柱涡动过程的动力学机理和运行规律，得到了钻柱涡动失稳的临界条件。     

基于LM神经网络的钻杆在线漏磁缺陷识别

石油钻杆的使用情况关系到钻采设备的安全运行.对石油钻杆在线检测,可以节省费用,保障钻采安全.设计了基于LM神经网络的钻杆在线漏磁缺陷识别系统,该系统在钻杆从井口的提升过程中进行缺陷检测,将采集到的数据存到计算机中进行处理,对截取的信号片段利用Levenberg-Marquardt神经网络进行训练,达到对缺陷模式进行定性分类和定量识别.     

底部钻柱近钻头动态力测量及声传输方法

为研究随钻测井时底部钻柱近钻头动力学特性,设计直梁应变片式测力传感器,研制一种基于虚拟仪器平台的模拟钻柱动态力无线测量装置,用于模拟钻柱旋转过程中轴向力、侧向力和转矩的多线程检测。在此基础上,比较井下数据传输方法,以纵波为传输载体,设计模拟钻柱声传输装置,对动态力数据进行脉冲时延和OOK(On-off keying)调制,沿管轴方向对有限长模拟钻柱施加纵向激励,进行模拟钻柱信道动态力测试信号的声传输试验。结果表明,系统在实验室内实现动态力数据经时延脉冲OOK信号调制后沿模拟钻柱信道的低频声波传输,为近钻头传感器测量数据的低频声传输系统的应用提供理论与试验依据。     

Vibration analysis of new drill string system with hydro-oscillator in horizontal well

With the growth of oil and gas resource demand, the hydro-oscillator is widely used to enhance the Rate of penetration (ROP) and improve the efficacy in drilling various wells. The vibration model is the key issue of dynamics analysis and optimization of downhole tools. For the vibration analysis of the new drill string system with hydro-oscillator in the horizontal well, based on the design of the new hydro- oscillator and its operation conditions, the kinematics expressions are presented. Combined with the vibration force calculation results of the hydro-oscillator, the dynamics model of the new drill string system is established. Furthermore, the important features of vibration frequency, displacement, velocity and acceleration are discussed in the numerical example calculation results. By comparing the results of the calculation and experiment test, we can verify the correctness of the analysis model. With the hydro-oscillator vibration effect, the static friction between the drill string and wellbore is changed to the dynamic friction, so it can result in a significant increase in run length. At the same time, the ROP can be enhanced with the vibration effect. Moreover, with the parameters’ adjustment according to the operation conditions, the analysis method and model can also provide references to the study of similar downhole tools dynamics or mechanical properties.     

拉伸载荷作用下套管接头的应力分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况，采用弹塑性接触有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行分析计算，分析AP18牙圆螺纹套管接头在拉伸载荷作用下的应力情况，给出了负荷和各应力沿轴向的分布规律。     

深水采油井口竖向稳定性分析

深水采油水下井口在竖直方向上受到巨大水压、深水采油树及套管柱的重力作用,这些力的共同作用可能使井口竖直方向上超过地基承载能力从而失去稳定性。文中根据桩基及单桩轴向受压极限承载力经验公式,建立了深水采油井口竖向承载能力分析模型。结果表明,增加入泥长度,可以显著提高地基的竖向承载能力从而提高稳定性;地层类型对套管柱的竖向承载能力影响很大,所以有必要对现场区域土层资料合理选择。     

水平井抽油杆柱力学模型的建立与分析

首先分析水平井筒里抽油杆柱的运动状态,考虑柱塞与悬点运动的不一致性,找出杆柱受力最大和最小的位置时刻,根据井筒中抽油杆柱的空间几何关系,考虑抽油杆的约束条件和井斜角、方位角的变化等边界条件后,建立抽油杆柱的力学模型,并对模型进行相关分析,对杆柱的优化设计和优化配套防偏磨的工艺具有一定的指导意义.     

The development of theoretical foundations for electromagnetic flaw detection of oil and gas wells

Theoretical foundations of the development of nonstationary electromagnetic (EM) flaw detection of wells as applied to the problem of measuring the wall thickness of casing and lifting pipes of oil and oil-and-gas wells are considered taking into account the diversity of EM properties of metals. Analytical dependences and experimental data on measuring the EM fields formed in the presence of local inhomogeneities of a string, such as small-diameter holes, are analyzed. Main requirements for the engineering parameters of the equipment and principles of interpreting well-logging EM flaw detection are shown.Translated from Defektoskopiya, Vol. 40, No. 12, 2004, pp. 60–73.Original Russian Text Copyright © 2004 by Teplukhin.This revised version was published online in April 2005 with a corrected cover date.