SL225型水龙头提环的应力与变形有限元分析

针对目前广泛使用的SL225型水龙头提环存在的结构性安全问题,利用ANSYS软件对其进行了有限元分析,分别得出了3种载荷形式下的整体应力与变形规律。结果表明,载荷为1 500 kN时,强度远大于要求,变形小于0.670 mm;载荷为2 250 kN时,轴孔处应力略高,基本能满足强度要求,变形小于1.104 mm;在3 500 kN载荷下,多处应力过高,强度不满足要求,整个变形小于1.607 mm。     

SL170型旋转水龙头有限元分析及结构改进

为了研究SL170型旋转水龙头可能存在的结构安全问题,利用ANSYS Workbench软件对其进行了有限元分析,得到了试验载荷下的水龙头各部件的应力分布情况,根据API Spec 8C标准校核其强度。分析结果表明:水龙头的静强度符合规范要求。壳体和中心管部位出现了部分应力集中的现象,提环上部中截面应力水平较高,销轴截面剪切作用与压力耦合产生了应力分布不均。基于实际服役工况进行了疲劳寿命的预测,提出了结构优化思路,为此类水龙头的设计提供参考。     

SL120型水龙头疲劳试验研究与有限元分析

在钻井作业中,水龙头主要承受起下钻具、悬持钻柱、卡钻或遇阻时提拔钻柱以及排除井下事故等情况下复杂交变载荷的作用,极易发生疲劳破坏。鉴于此,根据SL120型水龙头使用工况,结合各构件材料的受力情况,通过试验获取主要构件材料的S-N曲线,并应用ANSYS软件的Workbench模块开展水龙头整体疲劳分析获取水龙头各构件的应力值,最终得到水龙头各零件的最小疲劳循环次数为1×10~7次,并将所得的循环次数与预期的最大循环次数对比,验证了水龙头的安全性。研究结果为该水龙头的结构优化和材料优选提供了理论依据。     

SL675水龙头的研制

为超深井钻机配套作业的水龙头(承载能力6 750 kN,压力52 MPa)需进口,且交货期长,严重影响了国产超深井钻机的配套能力。为此,研制了SL675水龙头。该水龙头通过采用新技术、新工艺,克服了传统系列水龙头的质量大、温升高、漏油、更换密封困难等缺点,可使水龙头工作稳定、质量最轻及防止钻井液漏失。试验结果表明,SL675水龙头各项性能指标均达到设计要求,可满足超深井钻机配套作业的需要。     

SL675型水龙头强度分析与验证试验

水龙头是石油钻机提升系统和循环系统的核心部件,作业时承受巨大的静载荷和复杂的交变载荷。壳体和提环是水龙头承载的重要零件,其强度、可靠性及使用寿命直接决定钻井作业的安全可靠性。鉴于此,采用ANSYS有限元分析计算和验证试验相结合的方法,参考API 8C规范和ASME标准的相关要求,对深井钻机SL675型水龙头在典型试验工况(即13 500 k N加载条件)下的强度进行分析。分析结果表明:SL675型水龙头壳体和提环的最大应力分别为628和731 MPa,均小于2种材料的屈服强度690和758 MPa,满足设计要求;ANSYS模拟计算应力与设计验证试验应力很接近。研究结果为水龙头的优化设计提供了可靠的理论依据。     

基于Pro/E和ANSYS的提环实体建模与有限元分析

水龙头提环实体建模与有限元分析对其结构设计和性能改进十分重要.针对水龙头提环的受力状况和变形,利用建模功能很强的Pro/E软件来建立提环的三维实体模型,然后将模型导入ANSYS软件中进行有限元分析,对提环的整体应力和不同部位的形变量进行了有效的设计与仿真研究,其结果在工程实际中得到了较好的验证.     

XSL675型旋扣水龙头提环有限元分析

根据石油钻机XSL675型旋扣水龙头提环的设计图,通过UG建立其整体三维实体模型,按照API Spec 8C规范要求和材料的抗拉性能试验数据,确定本构关系和加载方式。运用ABAQUS有限元分析软件,计算了提环在额定载荷和超负荷条件下的应力状况,分析了提环的应力分布规律。并根据API Spec 8C规范要求设置危险下限和安全上限,显示了提环的危险区域和安全区域,提出了改进和优化措施,为石油钻机旋扣水龙头提环的安全设计和结构优化提供参考。     

修井动力水龙头疲劳有限元分析方法研究

基于Palmgren-Miner疲劳损伤累加理论,提出了一种与动力水龙头工作实际相符的疲劳寿命有限元分析方法。在考虑应力集中、零件尺寸、表面条件、腐蚀状态及载荷变化影响的基础上,确定了满足FEM 1.001规范的材料S-N曲线计算和修正方法。以提环为研究对象,采用该方法进行疲劳寿命有限元模拟。结果表明,提环疲劳寿命值高于动力水龙头服役周期工作总次数,提环疲劳寿命满足设计要求。     

石油空压机车的压缩机气缸三维有限元分析

对试制的ＬＧＷＣ—２０／２５０型空气压缩机车的空压机气缸进行了三维有限元分析，得出了该空压机气缸的应力分布、危险截面及其对应的最大应力值，绘制了应力沿各典型截面边界的变化规律曲线，最后对该气缸设计作了综合评价。建议对高压气缸的安全系数应考虑稍大些，对现有阀座处的结构适当改进或在台肩根部采用圆弧过渡，以减轻应力集中程度。     

SL675型高压重载水龙头设计研究

介绍了国产12 000 m钻机配套的SL675型高压重载水龙头结构组成和性能参数,重点从主轴承的设计选型、盘根密封装置、提环结构设计、适应低温环境等4个方面对设计要点和技术特点进行了论述,对我国研究及开发更大载荷的水龙头具有良好的借鉴和参考价值。     

抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子有限元分析

运用三维有限元法求解抽油杆杆体及接头不同部位表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用Ｉｎｇｒａｆｆｅａ方程由裂端２０节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹线的变化，实验验证表明，运用三维有限元分析所得到的应力强度因子有较高的工程精度。应用此结果，可对抽油杆不同部位的裂纹问题作断裂与疲劳分析。     

双金属复合管复合模型有限元分析

运用“缩径法”思路制造双金属复合管,通过SolidWorks软件建立复合管复合模型,并通过SolidWorks Simulation 模块进行有限元分析,通过复合管的内、外管应力分析和管壁接触应力分析,最终得出采用“缩径法”理论可以成功复合双金属复合管;复合过程伴随着钢管壁厚增加,且缩颈率越大壁厚增加越大。     

金刚石钻头有限元应力分析

采用有限元分析方法对金刚石钻头进行了应力分析，重点研究了有限元分析时的两大难点：一是有限单元的离散，二是外载荷的处理。给出了有限元计算模型和外载荷值，并对计算结果按ＶＯＮ．ＭＩＳＥＳ屈服准则进行了分析，找出了应力分布形式及最大应力值。所有理论分析方法和研究结果均可直接用于生产设计。     

地基沉降下管道的有限元应力分析

对受地基沉降影响的某膨胀压缩机压缩端进口管道进行静力分析,并探讨了不同地基沉降组合对其应力分布的影响.通过对正常工况下管道的ANSYS有限元模拟,得出薄弱部位在管道下部弯曲处,最大Von Mises等效应力为71.4 MPa;通过对管道支墩处和管道与管道法兰连接处等位置4种不同沉降组合下的应力分析,得出管道支墩处单独沉降对管道受力的影响较大,当下沉1.25 mm时管道已处于危险状态;不同步沉降对管道的破坏更为严重,沉降量与最大等效应力呈凹形曲面关系.因此,针对敷设在软土地基上的管道,应控制不均匀沉降及过大均匀沉降的发生.基于ANSYS计算得到的高应力区及对地基沉降敏感的受力位置即为实施管道在线监测的重点部位.     

Cameron结构的防喷器壳体有限元分析

参考美国Cameron公司的闸板防喷器,所设计的壳体采用长圆形的闸板腔结构。利用Cos-mosworks 2008有限元分析软件计算单闸板防喷器壳体模型在额定工作压力35 MPa和静水压力52.5 MPa工况条件下的应力分布及危险点,并按照ASME规范分析其应力组合,表明该设计是安全的。     

引水压力钢管弧坑缺陷的有限元分析

结合因弧坑缺陷引发压力钢管焊缝开裂的工程实例,采用有限元分析软件Ansys对钢管焊缝弧坑缺陷处的应力分布进行了计算,分析了在单个弧坑情况下应力强度值的分布规律以及在多个弧坑情况下弧坑处应力强度值和应力集中系数之间的相互影响,从而为压力钢管的安全评定提供了力学依据.