石油钻采装备磨损、变形自动检测系统

石油钻采装备磨损、变形自动检测系统能够快速、有效、高精度地检测管杆的弯曲变形,系统利用CCD相机和DLP数字投影仪通过光栅投影获取油管外表面形貌,并与标准管杆外表面进行比较,计算两个表面间点云数据的标准差,作为回收管杆的磨损变形量,从而实现对钻采装备的磨损及变形检测,系统具备检测速度快、精度高,且对钻采装备无损伤的特点,可较大提高石油管杆检测作业效率,具有较好的市场前景。     

高强度套管在不同钻井液中磨损性能分析

以国内某超深井油田磨损套管为研究对象,使用全尺寸套管磨损试验机,模拟油田钻井工况和钻井液性能,分析几种钻井液下高强度套管磨损的情况。结果表明:在其他条件均相同的情况下,油基、高密度有机盐、高密度饱和盐水、高性能水基钻井液的套管磨损沟槽深度和磨损体积都相差不大;高密度饱和盐水钻井液的初始磨损系数比其他3种钻井液的大,随后急剧下降,最终与其他三种钻井液的磨损系数趋于一致;四种钻井液中,油基钻井液的摩擦因数较小,且相对稳定;重晶石粉的含量过高,磨损后期可能会出现摩擦因数陡增的现象。     

面接触下水合羟乙基纤维素的润滑特性研究

以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速变化在摩擦副入口处对润滑液的成膜过程产生影响,进入摩擦副的润滑膜可以保持稳定的润滑状态,摩擦因数随转速增大几乎不变;增大载荷,润滑液在摩擦副间分布更加均匀,提升润滑性能,摩擦因数随载荷增大而减小;随润滑液质量分数增大,摩擦因数先减小后增大,质量分数为1.00%时摩擦因数最小。提出羟乙基纤维素水基润滑模型,模型包括水分子层和水合羟乙基纤维素层,其中水合羟乙基纤维素层起主要作用。     

湿式摩擦副滑摩过程温度场分析及实验验证

湿式摩擦副滑摩过程温度场与应力场相互耦合作用,温度场分布受到多种因素影响,其中压力、旋转速度、润滑流量作为湿式摩擦副工作参数对其温度场的影响尤为显著。在理论分析基础上,采用有限元数值模拟分析与实验研究相结合的方法,对摩擦界面温度场时空分布特性进行研究,同时研究界面温度场在摩擦副工作压力、相对转速和润滑流量作用下的变化规律。研究表明:在对偶钢片和摩擦片近外径侧更易出现高温和应力集中区,且对偶钢片相对于摩擦片更易出现温度和应力分布不均匀情况;温度场中高温集中区与应力场中应力集中区相对应,最大温度随着压力增加、相对转速增大、润滑流量减少而显著上升,该结果得到试验结果的验证。     

纤维方向对碳纤维复合材料切削加工影响综述

碳纤维增强复合材料因其具有高强度、耐高温、耐辐射、抗化学腐蚀等特性,广泛应用于航空航天、交通运输、运动器材等方面。但该材料的非均匀性以及各向异性导致其在不同纤维方向角下呈现出不同的加工特性,对实际生产过程中的切削刀具寿命和工件质量等都有很大影响。基于碳纤维增强复合材料的纤维方向,综述其对切削加工过程中切屑形成机理、切削力、切削温度、刀具磨损以及加工表面质量的影响情况,并探讨了未来的研究趋势。     

粉土界面恒刚度循环剪切试验研究

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。     

行星架轴孔过盈配合面微动磨损研究

针对某行星架轴孔过盈配合面连接处的微动磨损现象,基于Archard理论磨损计算模型,结合有限元技术,提出了适用于行星架轴孔过盈配合面的离散化深度磨损修正计算方法。研究结果表明:非线性变化几何形状表面的离散化误差对过盈面微动磨损问题的有限元计算精度影响较大;过盈面周向上接触状态以粘着区为主,轴向上以混合区为主,微动磨损危险位置出现在行星架轴孔过盈面接触边缘的混合区域;当网格数量为500时,既能保证一定的收敛速度,又能保证计算精度;过盈配合面的磨损以轴向为主,危险位置出现在行星架轴孔内侧的接触边缘,当摩擦因数在0.1～0.3区间时,周向的微动磨损对于接触表面的摩擦因数并不敏感,增大摩擦因数可以改变轴向上的接触状态,从而减小轴孔过盈面的微动磨损。所得结论可为相关研究提供一定的借鉴。