深水钻井隔水管防台悬挂装置的选型设计

为解决南海台风特征与当前避台方式存在的问题,将从隔水管悬挂方案、新方式的控制方案以及散热三方面来分析深水钻井隔水管防台悬挂装置的选型设计,最终得出将软悬挂和硬悬挂相结合的方案,能够满足作业需求。     

海洋钻井隔水管固有频率研究述评

隔水管是海洋钻井中的关键设备之一,同时也是薄弱易损的构件之一。只有通过深入分析海洋钻井隔水管的振动固有频率,才能准确判断其强度、刚度和稳定性。通过对现有国内外大量文献的分析讨论,总结了国内外关于海洋钻井隔水管横向振动固有频率的研究成果,归纳了影响海洋钻井隔水管横向振动固有频率的几个主要因素,对今后的研究方向提出了一些建议。     

钻井隔水管操作工况强度分析

海洋石油开采钻井时常用钻井隔水管,其中最常用顶端张紧式钻井隔水管。本文针对核钻井隔水管操作状态下的强度作出了计算分析。采用有限元软件ABAQUS计算了操作工况下核钻井隔水管的有效拉力、弯矩、上下端挠性接头转角、组合应力及伸缩节冲程,并通过APIRP2RD和APIRP16Q规范要求,对其强度进行了校核。同时得出了该钻井隔水管操作工况时的强度规律,为后续工程设计提供了一定的参考。     

深水钻井隔水管在海洋动态载荷下的密封试验技术研究

对深海钻井隔水管的密封问题进行研究,此种密封问题的研究在国内外尚属首次,对相关的试验方法进行了研究探索.通过建立力学模型、ANSYS仿真计算,对现有情况下隔水管的密封性能进行了分析,可以获得主管与边管疲劳寿命的大至关系,并计算出在各种可能情况下运用弯曲共振试验原理所需的数据.为现实试验提供理论依据,在国产深海钻井隔水管...     

基于涡激抑制的深水钻井隔水管系统浮力块配置智能优化

涡激疲劳是深水钻井隔水管系统的主要失效模式之一,如何通过隔水管系统浮力块配置减小隔水管系统涡激疲劳损伤是要解决的关键问题,采用基因编码方式表征隔水管系统浮力块配置,融合遗传算法和隔水管系统涡激疲劳分析模型提出深水钻井隔水管系统浮力块配置智能优化方法,开发深水钻井隔水管系统浮力块配置智能优化系统,开展不同水深下的深水钻井隔水管系统浮力块配置优化设计,并采用枚举法对隔水管系统浮力块配置智能优化方法进行验证分析。结果表明,提出的隔水管系统浮力块配置智能优化方法可以精确高效地开展隔水管系统浮力块配置优化设计,与传统的隔水管系统配置经验设计相比,提出的隔水管系统浮力块配置优化方法可以大大改善隔水管系统涡激疲劳性能。     

我国首根海洋深水钻井隔水管接头“浮出水面”

日前,我国首根可满足3 000 m水深作业的海洋深水钻井隔水管接头,已运抵美国休斯敦,准备进行最后一项试验———抗疲劳试验。钻井隔水管接头由宝石机械公司研制,是海洋钻井隔水管系统的关键部件之一,具有连接隔水管串、固定辅助管线、隔离管内外高压钻井液和海水等用途。其技术与产品一直被欧美发达国家垄断。     

无隔水管泥浆回收钻井系统吸入模块密封胶芯非线性摩擦接触分析

建立无隔水管泥浆回收钻井系统密封胶芯及钻具二维轴对称有限元模型,使用非线性有限元方法计算密封胶芯与钻具间的接触压力大小,验证密封胶芯在无隔水管泥浆回收钻井中的可行性。研究摩擦因数变化对接触压力的影响,分析密封胶芯Mises应力峰值和钻具与胶芯间的摩擦力分布规律。结果表明:摩擦因数与胶芯密封面和钻具间的接触压力成非线性关系,胶芯主密封段接触压力随摩擦因数增大而减小,而胶芯锥形密封段和凸鼻形密封段的接触压力随摩擦因数增大而增大;胶芯Mises应力随摩擦因数增大而变大,且胶芯与钻杆接头上端接触时Mises应力峰值最大,容易导致胶芯破坏;胶芯与钻具间的接触面积基本不随摩擦因数变化而变化,摩擦力随摩擦因数的增大近似成线性增加;胶芯与钻杆接头接触时,摩擦力较大且增长显著,说明胶芯与接头接触时更容易发生磨损。     

波浪力作用下海洋钻井隔水管随机振动研究

随着海洋钻井向深水海域发展 ,隔水管的受力状态更加复杂。特别是在随机载荷波浪力的作用下 ,隔水管会发生十分复杂的随机振动 ,从而偏离原来的铅垂位置 ,严重时可使钻具受到破坏 ,引起钻井中断。应用随机振动的理论和方法 ,分析了波浪力的随机过程和随机模型 ,指出波浪力是一个均值为零的平稳随机过程 ,隔水管的横向随机位移也是一个均值为零的平稳随机过程。采用模态分析的离散化方法导出了隔水管横向随机振动位移相关函数和均方位移的计算公式 ,编制了计算程序 ,分析了风速对隔水管横向随机振动均方位移的影响。算例表明 :当风速小于 10m/s时 ,均方根值很小 ,可以不予考虑 ;当风速大于 2 0m/s时 ,均方根值与风速成近似的线性关系。本文结果可为隔水管的随机响应计算和工程设计提供一定的理论参考作用。     

钻杆转速对铝合金隔水管摩擦学性能的影响

以G105钻杆材料和7075铝合金隔水管材料为对摩副,通过销盘摩擦实验研究了钻杆转速对7075铝合金隔水管摩擦学性能的影响。研究结果表明:随着钻杆转速的增大,7075铝合金隔水管的磨损率先减小后增大,平均摩擦系数逐渐减小。在低钻杆转速下(50 r/min),由于大量磨粒滞留在摩擦面,主要磨损机理是磨粒磨损;在中等转速下(100 r/min),由于接触面温度升高,隔水管表面形成一层致密的摩擦层,有效地保护了铝合金隔水管基体,此时磨损机理作为氧化磨损;在高钻杆转速下,摩擦接触面温度急剧升高,此时主要磨损机理转变为粘着分层磨损。研究成果可以为钻井工程师安全使用7075铝合金隔水管提供一定的参考。     

FBG式隔水管应变传感器的力学响应特性分析

针对深海隔水管应力监测所设计的光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器系统,采用基于有限元方法的软件对传感器在不同载荷模式下的力学响应特性进行了分析,得到了该传感器的应变传递系数。并以仿真结果为依据,对隔水管所受最大应力和弯矩的公式进行了修正。为了获得合适的传感器应变传递系数,通过改变相应参数建立计算了不同的仿真模型,由此分析了弹性元件和固定钢管的弹性模量、长度和外径对它的影响。结果表明:弹性元件长度为调节传感器应变传递系数的最佳参数。     

曲轴的疲劳断裂分析

系统阐述利用有限元法对机械结构零部件进行疲劳断裂分析的相关理论和方法。在此基础上对16V240机车柴油机曲轴的最危险曲拐进行最大和最小工况下的三维有限元分析，确定裂纹易产生的危险截面，求解危险截面处不同深度和形态的表面椭圆裂纹的应力强度因子，并拟合关于椭圆裂纹特征参数及总体坐标下的等效应力强度因子的近似表达式。为预测含裂纹曲轴的承载能力、剩余寿命、制定判废标准等提供相关的疲劳断裂参数。     

PROBABILISTIC METHODOLOGY OF LOW CYCLE FATIGUE ANALYSIS

The cyclic stress-strain responses (CSSR), Neuber's rule (NR) and cyclic strain-life relation(CSLR) are treated as probabilistic curves in local stress and strain method of low cycle fatigue analy-sis. The randomness of loading and the theory of fatigue damage accumulation (TOFDA) are consid-ered. The probabilistic analysis of local stress, local strain and fatigue life are constructed based on thefirst-order Taylor's series expansions. Through this method proposed fatigue reliability analysis can beaccomplished.     

大型组合机架的疲劳寿命分析

针对大型模锻压机机架的疲劳失效形式,在承受拉、压复合作用下,以等效应力作为裂纹寿命估算的依据,并采用有限元进行疲劳寿命数值分析。分别计算不同应力集中系数、过载荷、残余应力、表面粗糙度取值下的疲劳寿命,并进行相应的敏度分析。通过仿真分析,得到影响疲劳寿命的关键因素变化趋势,为改进疲劳寿命提供直接依据。     

疲劳绝对尺寸效应的统计分析

本文从概论和统计学的角度来研究绝对尺寸变化对疲劳尺寸效应的影响。我们不仅研究试件疲劳寿命的差别,更重要的是研究它们各自的寿命分布函数及参数的差别和相互关系,以便达到根据小截面试件寿命分布,估计出真实构件的寿命分布,从而计算出一定可靠度下的寿命。     

复合材料层合板疲劳寿命的可靠性分析

基于唯象的剩余强度衰减模型与蔡－希尔静强度判据,建立单向层合板在任意复杂面内应力作用下的疲劳失效准则。利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,并对其进行可靠性评估。根据Ｔ３００／ＱＹ８９１１的三种典型层合板［０］１６、［９０］２４和［±４５］３Ｓ的拉—拉疲劳试验结果,利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,结果表明寿命服从Ｗｅｉｂｕｌ分布。     

蛇形机器人行波运动的研究

对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程。仿真结果表明：在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与蛇体重心距离的增加而减小。蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩。对称关节输入力矩幅值变化规律相同,但相差不同;运动初始弯角保持不变,关节输入力矩随着环境摩擦因数的增加而增加。环境摩擦因数保持不变,关节输入力矩随着初始弯角的增加而减小。     

海洋平台用钢的焊接疲劳性能分析

对平台用钢的焊接疲劳性能进行了研究,采用威布尔分布对试验数据进行了分析。给出各种可靠度下的Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线估算式,并与对数正态分布处理的结果进行了比较,对海上石油钻井平台的安全性评估具有一定的意义。     

某发动机活塞强度与疲劳分析

建立包括活塞、连杆和缸套等构件的有限元模型,较真实地模拟了活塞在工作过程中的受力特征,对活塞等构件进行热机耦合分析,建立了考虑活塞与活塞销、活塞销与衬套、活塞裙部与缸套之间的油膜接触及压力计算模型。此外,发动机整机动力分析还为活塞强度分析提供不同曲柄角下的荷载及加速度信息。实际工程应用表明,该方法实用、可行,计算结果与实测一致,所建立的计算模型能准确反映活塞的真实工作状况,对活塞裙部压力、关键部位应力与疲劳可以进行定量评估,为发动机活塞的优化设计提供基础数据。     

动车组测力轮对的疲劳强度分析

动车组测力轮对是在原有轮对基础上改造而成,主要在幅板上增加了一些孔结构,为保证检测车的运行安全,其疲劳强度分析尤为重要.国际铁路联盟组织的UIC 510-5的整体车轮验收标准规定了车轮疲劳强度的校验方法,以此为依据,在考虑轮轴过盈配合影响的基础上建立测力轮对有限元模型,分析测力轮对在改造前、改造后以及单边半磨耗三种工况...     

工程金属结构动态疲劳可靠性分析

首先介绍二种常用的疲劳可靠性分析模式,在视载荷与抗力为随机过程,视材料常数n和C为随机变量的基础上,对动态疲劳可靠性分析模型进行研究,建立动态疲劳可靠性分析方法.通过对Paris 模型的分析, 得到n和C的关系,试验结果的数据分析表明n和C分别符合正态分布及对数正态分布.借助二个实例,验证该方法的有效性,可作为工程机械金属结构疲劳可靠性检测评估的一种方法.