出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏.建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能.研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生.均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力.非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小.因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限.     

风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

地震灾害下埋地管道的有限元分析

管道运输是输送油气等重要物资的主要手段,而地震对埋地管道的破坏是难以修复的。首先,基于非线性动力学理论,运用ANSYS有限元软件建立了管道-土体模型;然后,建立管道与土体之间的非线性接触模型,通过对有限元模型施加载荷,得到了埋地管道的静力分析结果;最后,对埋地管道施加不同的地震波并进行了比较。结果表明,管道的上部和下部在地震波的影响下产生了较大的位移;随着输入的地震波逐渐加大,管道下部的位移减小,但仍大于管道两侧的位移。由此可知,发生地震时管道的上部和下部受到的影响较大。     

直埋热水供热管道三通热-力耦合分析

针对直埋热水供热管道三通受力的复杂性,基于土弹簧模型建立了热-力耦合有限元模型,分析了直埋三通应力的主要影响因素,并给出了简化三通接管长度的热-力耦合有限元模型.建模中管土相互作用考虑了介质本身的重量和覆土重力等的作用,三通管段的边界条件施加在主管和支管端头.结果表明,直埋三通在温升作用下,相贯区峰值应力较大;直埋三通的二次应力随温升、管道壁厚、支管管径、主管过渡段长度变化,而受内压影响较小;地面荷载作用使三通最大当量应力减小,对三通起保护作用.该结果旨在为直埋管道的安全性提供帮助.     

变温情况下地下储气井工况分析与研究

运用有限元软件模拟分析了井筒内压达到预期的25MPa,温度从28℃升高到50℃的极限状态时,套管和下封头等应力的变化情况.结合储气井现场现象建立了井筒工况模型,采用平面四节点等参元划分网格,使实际三维井筒模型简化为平面应变问题加以处理.详细分析温度变化对套管、套管与接箍以及套管与下封头的应力变化.经过计算分析,温度升高使得套管与下封头在充气、储气以及放气过程中的应力增加但处于弹性变化范围内,不过套管在这种长期交变载荷的作用下,可能会产生疲劳破坏.     

髋臼力和肌肉力对股骨有限元分析结果的影响

建立基于CT影像的股骨有限元模型,研究髋臼力和各个肌肉力对有限元分析结果的影响.对于完整股骨模型(模型I),施加髋臼力和各种肌肉力并计算.对于股骨近端模型(模型II),施加相同大小不同作用面积的髋臼力并计算.通过对计算结果的分析表明,臀中肌肌肉力对股骨内应力分布影响最大;髋臼力的作用面积越大,模型各单元应力越小,施加载荷位置的单元此趋势尤为明显.可以为大量个体化有限元计算预测股骨强度提供载荷简化的主要依据.     

基于有限元法对裂纹尖端应力强度因子的计算

基于ANSYS有限元软件通过相互作用积分法建立了求解三维穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行比较验证了模型的准确性。研究了载荷、裂纹长度、试样宽度、厚度对裂纹尖端应力强度因子的影响,在对比结果的基础上分析了裂纹尖端应力强度因子的三维效应。结果表明:在不同条件下有限元模型都可以很好的模拟出应力强度因子的值,二维状态时应力强度因子的分布规律与三维状态时的分布规律有较大差异,出于安全的考虑不应忽略应力强度因子的三维效应,对三维应力强度因子的有限元求解有一定的指导意义。     

汽车安全气囊用气体发生器壳体设计

以60L某型号主驾驶座安全气囊用气体发生器为例,设计了壳体的基本参数,并利用三维建模软件建立了气体发生器壳体的简化三维模型。结合材料属性和工况建立了壳体有限元分析模型。采用单向流固耦合的方法对壳体施加载荷,对壳体在载荷作用下的应力和变形进行了仿真计算,优化了传统气体发生器的壳体设计步骤。     

股骨有限元建模及相应的生物力学分析

对建立的完整股骨三维有限元模型进行了有限元静态分析.选取新鲜猪股骨上3个点贴应变片,并获得实验应变值;然后用有限元法计算获得对应测试点的模拟应变值,并与实验数据进行了对照;最后进行了人体股骨三维有限元建模,获得了准静态下的应力分布.猪股骨有限元模型所得不同载荷下指定位置的模拟数据与实验数据吻合,建模的方法可信;所建人体股骨有限元模型通过模拟计算获得了不同载荷下股骨的von Mises(等效)应力.用灰度值与材料属性关系所建立的人体股骨有限元模型能模拟真实情况,可用于股骨治疗的临床模拟.     

挖掘机动臂应力测试及优化

动臂是挖掘机的主要承力部件,在施工时会承受较大的交变复合应力和复杂的瞬态冲击载荷.基于CATIA软件建立挖掘机动臂的实体三维模型,并根据有限元分析结果制定动臂瞬时应力的检测方案.通过实测数据与有限元计算数据的对比,在验证有限元分析可靠性的基础上,优化动臂模型,指导实际生产.     

套管变形的弹塑性有限元分析

在考虑油田注水因素产生的压力变动及不均匀性因素的基础上，通过建立存在上下油层压力差以及两向地应力差的带有射孔的套管受力模型，采用有限元方法研究了地下一段套管的损坏变形情况．分析结果表明，随着各种外载的逐渐增加，套管水平截面逐渐由圆形变成椭圆形，在最大地应力处套管有凹入，在最小地应力处套管有凸出．有关结果将对套管损坏的进一步研究与防治具有一定的理论意义。     

外载荷作用下压力容器接管结构有限元分析

工程设计时因需要满足工艺流程的复杂性,常常在压力容器的特殊位置进行开孔接管.GB 150—2011仅考虑容器结构在单一载荷的工况进行开孔接管结构的强度计算,没有涉及到实际工程中开孔接管结构的附加外载荷.应用SolidWorks软件对筒体切向开孔接管压力容器进行局部建模,采取有限元分析法,分别对三维实体模型施加仅内压、内...     

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关; 套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。     

水下井口头系统下放工具关键部件设计与分析

水下井口头系统是深海油气钻采必不可少的设备,常规套管挂和密封总成下放工具不能满足现场需要.建立了套管挂和密封总成下放工具力学模型,采用该模型可以直观地描述下放工具受力情况,根据力学模型和分析结果对下放工具进行结构设计.利用ANSYS有限元分析软件对下放工具套管挂携带单元和驱动单元进行接触分析和强度分析.分析结果显示,套...     

岩石,水泥环,套管互作用的粘弹塑性有限元力学模型

本文首次建立了套管变形的粘弹塑性有限元力学模型。通过理论和实践证明，力学模型Ⅲ是准确而可靠的。此力学模型可研究套管外壁受均匀或非均匀载荷作用下，其弹塑性变形过程，是一种研究套管形的新方法。该模型在华北油田应用，我们仿真摸拟出了套管罱的外载荷大小分布，为寻求套管周围的地就力大小及抵抗套管变形的方案提供了重要的参考数据。     

洪水灾害下管道的力学计算

为了研究流动水动力、浮力、管体以及输送介质重力、土壤地基抗力对管道的共同作用,建立洪水作用下的管道力学分析模型,选用数值分析方法和有限元方法计算了管道的应力及应变。结果表明,两种方法的计算结果较接近。依据该有限元模型,分析了洪水流速和穿越距离对管道应力及应变的影响。结果表明,当流速大于3.0 m/s时,管道应力和应变随流速的增加趋势加大;当穿越距离增加时,堤岸处管道最大应力和轴向应变逐渐增大,但增幅逐渐减小;当穿越距离小于160 m时,河流中部管道的应力和轴向应变随着穿越距离的增加而增大,当穿越距离大于160 m时,应力和轴向应变随着穿越距离的增加而略有减小。对榆⁃济线埋地悬空管道进行了安全评估,结果可知即时应力为178 MPa,悬空管道安全。     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响.以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据.     

矿山采动区砖砌体房屋三维有限元模型的建立与分析

本文针对矿山采动区砖砌体房屋的特点,建立了考虑地基与上部结构协同工作的三维有限元模型。文中给出了墙体、地基及滑动层等单元的破坏模式及处理方法。数值模拟分析及现场试验表明,三维有限元模型能够反映采动区砖砌体房屋的受力状态,理论分析与实测结果基本一致。     

地铁运行引起的饱和地基动力响应

基于Biot饱和多孔介质的波动方程,通过对时间的Fourier变换得出频域内的波动方程,结合边界条件利用Galerkin法推导出频域-波数域内的u-w格式的2.5维有限元方程,通过快速Fourier逆变换求得三维时域-空间域内的动力响应.通过计算实例验证了计算模型.建立地铁-隧道-饱和地基动力相互作用模型,分析地铁移动荷载引起的饱和地基动力响应.研究表明,地铁荷载加振频率对振动幅值及衰减规律的影响很大,控制荷载自振频率是减小环境振动的最佳措施.     

基于有限元分析的管道腐蚀缺陷生长预测模型

由于服役环境的影响,管线钢表面不可避免的会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中,促进裂纹形核。基于有限元方法建立了用于预测腐蚀缺陷形貌发展的应力和电化学多物理场耦合模型。在模型中采用了变形几何和动态网格技术,用以研究X70管线钢在海泥模拟溶液中的应力腐蚀行为和腐蚀形貌随时间发展情况。结果表明,机械⁃电化学效应对应力腐蚀裂纹的形核具有重要作用;较小的腐蚀缺陷宽度使应力集中程度加大,电极电位负移,腐蚀速率增大;随着操作压力增大,腐蚀缺陷底部的管壁出现大面积的高应力集中区域,因腐蚀导致的金属损失面积增大。