抽油机支架数值模拟和结构优化

利用高级数值模拟技术研究分析了某型号抽油机支架的变形、应力分布规律,在此基础上,对支架进行了优化设计和模拟.结果表明,优化后的支架在满足经济性的同时,工作安全可靠性有显著提高.     

随钻密度仪器在扭-压荷载下的强度分析

以固体力学有限元理论为基础,建立了随钻密度仪器强度分析的三维有限元力学模型,求解并得到了在施加钻压、扭矩后的应力场;研究了随钻密度仪器的变形和应力分布规律,为仪器安全使用和优化设计提供了科学依据。     

抽油机驴头的拓扑优化设计

传统设计的CYJ8-3-37HF型抽油机驴头在使用中出现裂纹。文章应用有限元分析软件ANSYS。采用变密度法建立拓扑优化模型，对抽油机驴头进行拓扑优化设计。优化了驴头结构，降低了应力峰值和生产成本，延长了使用寿命。     

双驴头抽油机优化设计

后驴头轮廓曲线的形状是双驴头抽油机设计的关键。对后驴头轮廓曲线为偏心圆弧的双驴头抽油机运动规律作了进一步探讨，用矢量法建立了机构运动分析和动力分析的数学模型，且以上冲程扭矩因数峰值最小作为优化设计的目标函数，用优化理论中的复合形法进行优化计算，得到最优设计结果。计算实例表明，YCYJ14－5－53HB双驴头抽油机在最大冲程和最高冲次时，加速度和扭矩因数峰值比较小，减速器输出轴净扭矩波动不大，消除了负扭矩。     

双驴头抽油机吊绳强度有限元分析

现场使用中发现双驴头抽油机的后驴头吊绳寿命较短，为解决这一问题，对后驴头和吊绳建立了三维模型。用有限元软件ABAQUS对吊绳的应力和位移进行了分析．其中考虑了吊绳与驴头表面接触部分摩擦系数和吊绳长度差异的影响。分析表明，摩擦系数越小，吊绳的应力分布越均匀；当吊绳之间存在长度差异时，短吊绳的应力明显增加。因此，接触面的摩擦系数越大，吊绳的寿命越短；短吊绳的寿命要低于长吊绳的寿命。根据这些计算结果，建议在吊绳与后驴头接触表面使用润滑脂，并且添加固体润滑剂；在吊绳使用之前，对吊绳进行预拉伸处理．使吊绳产生一定的预应力和预应变。     

阿基米德螺线双驴头抽油机优化设计

双驴头抽油机优化设计是一个具有不等式约束多目标函数的非线性规划问题。在建立双驴头抽油机优化设计数学模型中,综合考虑到各项指标对抽油机总体性能的影响,选用“以能耗低、质量轻、综合性能指标要好”为寻优目标,在约束条件方面主要解决干涉问题。寻优算法运用直接求非劣解的概念,借用枚举和直接方法进行寻优,提出了根据各目标函数的重要程度及变化程度选择最优解的原则。用该优化方法对12－5－48HB型后驴头为阿基米德螺线双驴头抽油机进行了优化设计,并对优化结果和后驴头为三段圆弧的双驴头抽油机及游梁式抽油机进行对比分析。     

双驴头抽油机后驴头型面设计的数值分析方法

后驴头的型面对双驴头抽油机的性能有很大的影响,须进行优化设计才能实现精确平衡,达到节能降耗的目的。针对后驴头型面为阿基米德螺线的双驴头抽油机设计模型中复杂的超越方程解析求解的困难,结合MATLAB的函数,编制相应的M文件,给出一种数值分析方法,进行一阶导数和二阶导数的运算,从而进行抽油机运动分析和动力分析,完成优化设计。该数值分析方法简单易行,以差分代替微分运算,为双驴头抽油机的性能分析提供了数值分析手段。运算精度足以满足工程设计的要求。     

CDJY2500型压裂泵曲轴的力学性能分析

为了对五缸压裂泵曲轴进行优化设计,对CDJY2500型五缸压裂泵曲轴进行正常工作载荷下的受力综合分析,建立了压裂泵曲轴的有限元模型。采用有限元仿真计算方法及ANSYSWorkbench对10种危险工况和5种不同连杆载荷下的曲轴应力和总变形量分布规律进行分析。分析结果表明:曲轴的最大应力为180. 23 MPa,位于曲轴1#曲柄销的左侧圆角处,曲轴的总变形量在其两端较大、中间较小,最大为0. 067 815 mm,属于小变形;随着曲轴转角的增大,曲轴最大应力基本上先增大再减小,在180°转角时达到峰值;随着转角的增大,曲轴的总变形量有先逐渐减小后增大、再减小的趋势,在36°转角时取得最大值;最大应力和总变形量均随着连杆载荷的增加而增大,且呈线性关系。因此,在曲轴转动过程中,其危险点主要分布在曲轴颈的圆角处,连杆载荷对曲轴强度有重大影响。研究结果对压裂泵曲轴等关键部件的优化设计及动态性能研究具有重要意义。     

游梁抽油机驴头开裂原因及预防措施

针对游梁抽油机在使用过程中的驴头开裂问题,首先对驴头进行应力分析,在应力分析的基础上,对驴头开裂的原因进行系统分析,提出相应的预防措施,为保障游梁抽油机的安全运行奠定基础。研究表明:在游梁抽油机运行的过程中,抽油机老化、振动异响、野蛮侧摆、缺驴头顶丝、长期过载运行以及横板腐蚀等原因都会造成驴头开裂,因此,相关工作人员需要从及时更换驴头、正确修复驴头、确保顶丝到位、正确侧摆驴头以及严禁设备超载等多方面入手,采取多项措施,预防驴头开裂问题出现。     

基于应力测试的双驴头抽油机游梁失效研究

双驴头抽油机是油田广泛采用的一种节能型抽油机，针对运行中产生的与后驴头连接处的游梁裂纹、断裂问题，利用电阻应变测量技术对该型抽油机游梁、后驴头等主要承载构件进行了现场静、动态应力测试。结果表明，游梁体尾部连接孔承受的载荷对游梁产生撕裂性拉应力。在对游梁进行受力分析的基础上，基于VonMiss屈服条件，引入有效应力和有效应力幅的概念对游梁疲劳强度进行评估，分析了裂纹产生的原因为受力特性和疲劳破坏，并针对已生产和新设计的抽油机分别给出了解决问题的方法。     

双驴头抽油机的优化设计

阿基米德双驴头抽油机是目前油田上使用广泛、性能较好的一种抽油机,由于对其研究不够使它的性能没有得到充分发挥。研究了阿基米德双驴头抽油机的优化设计问题,建立了其优化数学模型,给出了相应的计算公式。对YCYJ10－5－37HB双驴头抽油机在保留原游梁支架和底座的条件下进行了优化计算。计算结果表明,其最大扭矩因素下降了9个百分点,节能效果显著。     

可降解桥塞坐封过程卡瓦力学分析

现有文献对可降解桥塞卡瓦-锥体的断裂压力分析较少,而且大多没有考虑卡瓦-套管弹塑性变形以及卡瓦牙渗碳层的影响。鉴于此,应用ANSYS有限元分析软件对可降解桥塞坐封过程卡瓦-锥体进行断裂压力分析,同时对卡瓦-套管进行锚定压力分析,获得了卡瓦与套管的接触状态分布、接触应力分布和Mises应力分布规律。分析结果表明:坐封过程中下卡瓦断裂压力为24.7 kN,比上卡瓦先断裂;卡瓦与套管的接触状态和接触应力沿轴向分布比较均匀,卡瓦与套管等效应力沿轴向分布不均匀,靠近加载端的牙齿应力较大,起主要锚定作用;卡瓦牙最大等效应力为3 422.50 MPa,套管最大等效应力为403.22 MPa,卡瓦牙尖处局部发生塑性变形,卡瓦牙大部分处于弹性变形,卡瓦对套管损坏程度不大。研究结果可为类似桥塞卡瓦结构的优化设计提供理论依据。     

抽油机驴头应力测试及开裂原因分析

游梁式抽油机的驴头经常出现裂纹、开裂现象,影响生产和安全性。在现场对驴头侧板进行动态应力测试、超声波测厚,无损渗透探伤,对抽油光杆进行安装对中度检测。分析认为驴头的结构设计不合理和抽油机安装的对中度不符合规范是造成驴头开裂的主要原因。提出了改进措施,避免驴头发生裂纹,提高了抽油机的使用寿命。     

铸钢节点对口焊接残余应力及变形分析

运用有限元方法分析研究了铸钢节点对口焊接的残余应力与变形，着重讲述了该结构主要的焊接变形类型、焊接残余应力分布规律，并对理论计算值与试验段焊缝焊接收缩变形测试结果进行了比较。文章的研究成果对推广铸钢节点在工程中的应用具有一定实际意义。     

脱接器弹簧爪大变形分析

脱接器是油田机采井重要的井下工具。以前对脱接器的研究大多集中在弹簧爪功能方面,而对弹簧爪的连接方面,即装配过程的研究较少。弹簧爪的装配过程是一个动态大变形过程,其应力分布和各部位变形随时间而变化,难以获得解析解。使用CAD/CAE/CAM一体化软件UG对弹簧爪的装配过程进行模拟,得到装配过程中每一时刻的应力分布和变形情况,对优化设计弹簧爪的结构具有指导意义。     

基于下偏杠铃式抽油机驴头的力学性能研究

驴头作为抽油机的主要承载构件,在现场工作和实验使用中长期受到交变载荷作用,易在喉口处产生局部微小裂纹,这是造成该处撕裂损坏的主要原因。针对下偏杠铃式抽油机驴头存在的上述问题,结合力学理论对其模型进行分析;利用ANSYS仿真环境对抽油机驴头作有限元计算。根据计算结果,提出对驴头应力集中处的优化方案。通过对比改进后有限元结果发现:驴头原喉口处最高应力由144.96 MPa降低至89.409 MPa。改进后的驴头在性能上满足使用要求,仿真结果对抽油机的设计和优化具有一定指导意义。     

后驴头为圆弧的双驴头抽油机运动与动力分析

建立了后驴头为单圆弧、3圆弧的双驴头抽油机运动、动力分析方法和解析方程;分析了某厂生产的双驴头抽油机的运动、动力特性及双驴头抽油机的优缺点。得到后驴头为单圆弧的双驴头抽油机运动、动力性能优于常规游梁式抽油机;后驴头为3圆弧的双驴头抽油机性能优于单圆弧的双驴头抽油机;后驴头为3圆弧的双驴头抽油机其后驴头弧线长度设计必须合适;一段圆弧向另一段圆弧过渡时由于力臂的变化,将引起力的变化等结论。     

双驴头抽油机优化设计与运动学仿真分析

借助三维建模软件UG与动力学仿真软件ADAMS建立双驴头抽油机虚拟样机模型,并进行运动学仿真分析。研究了该抽油机在上、下冲程过程中的运动特性,仿真结果与实际值吻合较好,验证了虚拟样机模型参数设置的有效性与可靠性。以CYJS10-5-37型双驴头抽油机为例,进行优化设计,减小了减速箱扭矩峰值,提高了节能效果。     

基于虚拟样机技术的双驴头抽油机CAD系统

通用的动力学仿真软件无法真正实现双驴头抽油机柔性连杆机构在虚拟环境下的运动干涉仿真、运动轨迹仿真和实时动态仿真,为此,建立了基于虚拟样机技术的双驴头抽油机CAD系统。该系统分为三维模型虚拟子系统、数据管理子系统、CAD分析子系统、动态仿真子系统。应用该CAD系统完成CYJ145型双驴头抽油机的优化设计,并实现该型抽油机系统三维动态仿真和虚拟环境下的性能分析,验证了该系统的正确性和实用性。该系统的实现有效地解决了双驴头抽油机变参数柔性连杆机构三维动态仿真的难题。     

封隔器卡瓦三维光弹性应力分析

文中针对封隔器的实际结构,建立了三维光弹性实验模型,通过实验检测出卡瓦的内部应力及卡瓦与套管的接触应力,得到了卡瓦锚爪的应力分布规律,为卡瓦的优化设计提供了理论依据.