基于ANSYS的不同排列方式折边式蜂窝夹套结构强度分析

采用ANSYS有限元方法，对2种不同排列形式的折边式蜂窝夹套进行应力分析，对单独静应力、温差应力以及静应力共同作用下的这2种排列形式的蜂窝夹套进行强度计算和疲劳寿命校核。结果表明，2种排列形式的折边式蜂窝夹套均能满足相关标准规定的结构强度和疲劳寿命指标。其中，三角形排列的折边式蜂窝夹套在应力水平、内筒体变形量、外夹套变形量等方面均比正方形排列的折边式蜂窝夹套更具优势，更适合工程实际应用。     

基于正交试验的短管蜂窝夹套结构应力强度影响因素分析

针对三角形排列方式短管蜂窝夹套结构,利用有限元软件ANSYS中参数化建模功能,基于正交试验方法,应用极差分析法、方差分析法及响应面分析方法等数据处理和分析方法,就单个和多个短管结构参数(厚度t、轴向间距s、长度l、直径d)对蜂窝夹套应力强度的影响进行研究。研究结果表明,单个短管结构参数因素对蜂窝夹套应力强度影响的显著性排序为dtsl。研究得到了一次局部薄膜应力、一次应力+二次应力的多元线性回归方程。研究的结论和结果可为工程设计提供参考。     

三角形排列折边式蜂窝夹套结构强度影响因素分析

蜂窝夹套是一种新型夹套,传热效果较为显著。利用有限元软件ANSYS中的参数化建模功能,建立了不同结构尺寸(蜂窝轴向间距、蜂窝圆孔直径、蜂窝厚度、蜂窝高度以及蜂窝拐角半径等)的多组三角形排列折边式蜂窝夹套结构模型,对结构应力影响因素进行分析。采用正交试验进行设计,使用极差和方差分析方法,分析不同结构尺寸参数对蜂窝夹套应力强度影响的显著性,利用响应面分析法拟合得到不同结构尺寸参数的蜂窝夹套应力多元回归方程。可为蜂窝夹套结构的尺寸设计提供借鉴。     

聚丁二烯乳胶夹套反应釜应力与疲劳有限元分析研究

以聚丁二烯乳胶夹套反应釜为研究对象,采用ANSYS有限元软件,模拟分析了3种不同工况对反应釜静应力的影响,并对其进行了疲劳寿命评定和搅拌偏转角度校核.分析研究结果表明,在3种模拟试验条件下,反应釜结构总体应力均满足强度要求;在热应力-机械场耦合条件下,反应釜和内列管的疲劳寿命均满足要求;反应釜搅拌凸缘偏转角度满足设计要...     

结构参数对蜂窝夹套传热性能的影响

为研究工程应用中蜂窝夹套的传热性能问题,采用FLUENT 17.0软件对短管分别按三角形和正方形排列的短管蜂窝夹套以及整体夹套内的流场进行模拟分析,研究不同截面处速度和温度分布情况,比较整体夹套与蜂窝夹套的传热性能,探究不同短管间距s和短管长径比l/d对传热性能的影响。结果表明,三角形排列的短管蜂窝夹套传热效果更好;随短管间距s不断减小,短管长径比l/d不断增大,扰流效果更好且流动死角区域减少,整体温度分布趋于均匀化;在相同条件下,可通过增加短管长度提高传热效果,对工程设计具有一定的指导意义。     

半圆管夹套容器的应力分析

利用ANSYS有限元软件,对半圆管夹套容器进行应力分析,并与ASME规范计算结果进行对比。指出半圆管夹套容器最大应力发生在半圆管包围区域筒体内壁中点处,验证了最大应力由轴向一次薄膜应力与轴向一次弯曲应力组成,其控制值为1.5[σ]。并指出ASME方法在校核半圆管夹套容器筒体的强度时,计算得到的轴向薄膜应力加轴向弯曲应力大于有限元法得到的轴向薄膜应力加轴向弯曲应力,在设计时保留了一定的安全裕度,在实际工程应用中是可接受的。     

连续管作业机软管滚筒制动装置设计

为了解决连续管作业机实际运输过程中滚筒在较差路况下出现晃动的问题,在充分考虑滚筒空间有限的情况下,提出了结构简单的液压控制制动装置,并在该制动结构的基础上进行了强度分析和疲劳寿命分析。分析结果显示：在液压缸施加21 kN推力的情况下,未简化的结构最大等效应力为233.5 MPa,经过简化的结构最大等效应力为62.89 MPa,满足选取材料强度的要求。疲劳寿命分析表明,制动结构的疲劳寿命在107次以上,安全性较高。     

蜂窝夹套结构热力性能数值模拟研究

现有文献对蜂窝夹套传热性能的研究大多是采用试验或解析方法,给出的传热关系式只能得到估算值,在准确性和应用普遍性上存在欠缺。为此,采用正交设计和因素分析的方法,对具有不同结构参数的蜂窝夹套内部流场进行了数值模拟。模拟结果表明:(1)正方形排列的蜂窝夹套比三角形排列的蜂窝夹套综合传热系数高,因此采取正方形排列方式更可取;(2)蜂窝高度h是蜂窝夹套传热性能和压力降的主要影响因素,参数L/D是第2显著的影响因素,蜂窝锥角α不是重要影响因素。各因素的最佳水平组合为h1,L/D1和α3,此时蜂窝夹套的综合传热性能最好,从模拟的结果看第1号模型的传热性能最好,说明所选出的最优结构基本符合实际情况。     

基于ANSYS的PTA干燥机的有限元分析

根据PTA干燥机的施工图纸建立结构的整体力学模型,考虑到干燥机自重,在操作工况下将壳程物料的重量转换为等效压力作用于筒体内表面(物料实际作用范围),筒体的斜度通过坐标变换的方式实现。采用大型有限元分析软件ANSYS15.0对设备整体进行应力分析,对分析结果采用JB4732-1995(2005年确认)的方法进行疲劳分析及评定。计算结果表明,PTA干燥机满足强度、刚度条件以及疲劳寿命的要求。     

造气炉水夹套结构改进

造气炉是小氮肥厂生产合成氨原料气关键设备之一。目前使用的造气炉水夹套上下封头均为 U形封头 ,其不便加工 ,造价高。若将下封头变为平板形 ,不仅增大了造气炉与底盘接触面积 ,且制造容易。笔者对造气炉水夹套结构进行了改进 ,用有限元法进行了应力分析 ,改进后的水夹套满足设计要求。1　结构设计造气炉水夹套的设计压力为 0 .2 4 MPa,设计温度 1 38℃ ,焊接接头系数 0 .85,腐蚀裕量 3mm,工作介质为水和水蒸气。工作时 ,水由下接管进入 ,水蒸气由上接管出来。改进后水夹套结构见图 1。图 1　水夹套结构简图2　平板封头及筒体强度校核该…     

月牙形和偏心圆筒形内壁磨损套管应力分析

为了分析偏心圆筒形磨损套管和月牙形磨损套管的等效应力,以177.8 mm×12.65mm的P110钢级套管为例,建立了月牙形磨损套管和偏心圆筒形磨损套管的有限元模型,用有限元法分析了内、外压作用下不同磨损深度套管的偏心圆筒形模型和月牙形磨损模型的等效应力,同时还分析了不同直径钻杆磨损后月牙形磨损套管的等效应力。分析结果表明,受磨损套管内部应力的影响,在内、外压作用下月牙形磨损套管的等效应力大于偏心圆筒形磨损套管的等效应力;将月牙形磨损模型转化为偏心圆筒形模型来分析磨损套管的等效应力是危险的,相同磨损深度和载荷作用下月牙形磨损模型的等效应力更大;将月牙形磨损模型转化为偏心圆筒形模型来分析磨损套管的剩余强度值偏大。     

废热锅炉温度场与应力场的有限元分析

废热锅炉换热管分布的不对称性, 使得管板和筒体等部件的温度场与应力场分析十分困难。为此, 运用有限元法对稳态温度场作了计算, 求得管板、筒体等部件的平均温度、内外壁温差, 并将这些参数作为应力场分析的热载荷; 将废热锅炉离散为由板壳元和杆单元组成的空间结构, 对自重、压力、温度组合的４ 种工况进行计算, 得到管板、筒体等部件的应力场分布规律。根据最大当量应力值对各部件做了强度校核, 为废热锅炉各部件的合理设计和安全评定提供了可靠的理论依据。     

油井堵漏可膨胀波纹管的有限元分析

可膨胀波纹管技术具有膨胀工艺简单,作业周期短等优点。应用ANSYS仿真分析了波纹管的成型工艺,模拟了波纹管的水力膨胀作业,对波纹管膨胀过程中的应力、位移和圆度进行了分析;最后计算了波纹管的抗内、外压强度。分析结果表明,成型后波纹管的残余应力最大为258.02 MPa,位于波谷区域。波纹管外径比加工前减小了24.2 mm,适应于Ф244.5 mm井眼。根据强度分析,波纹管抗内压强度为33 MPa;根据结构失稳分析,波纹管抗外挤强度为4.5 MPa。     

海上井喷抢险“三分支”引火筒结构设计

针对目前海上生产平台出现的井喷失控事故, 设计了“三分支”引火筒装置。在从源头控制井喷抢险作业时能够借助“烟囱效应”将流体/火焰引至上方，降低井口区温度，提高井喷抢险作业的安全性。“三分支”引火筒装置主要由引火筒、悬挂筒、主轴及悬挂装置、锁定及支撑装置组成。作业时可根据井口分布调整3个引火筒之间的角度和高度，配合钢丝绳和绞车进行井喷抢险作业。对各部分结构进行了阐述并且对结构强度及恶劣工况下的吊装进行了有限元分析。分析结果表明:装置强度满足要求；在200×104 m3/d气井井喷环境下最大等效应力为492 MPa，最大偏移量为348.02 mm，在6级风环境下最大等效应力为495 MPa，最大偏移量为353.12 mm，均满足抢险作业需求。研究结果可为生产平台井喷抢险引火筒研发提供参考。     

膏盐层蠕变致套管变形损坏机理及对策——以四川盆地北部X区块为例

四川盆地北部三叠系海相地层已发现20余口井套管存在不同程度的变形损坏,变形井段主要集中在雷口坡组和嘉陵江组,该井段含有大量膏盐,其中嘉四段膏盐含量高达58%。为此,针对该区域的X区块A1井海相地层套管变形检测结果及膏盐层的蠕变特性,采用有限元方法建立了非均匀外挤载荷反演模型,反演得到了海相地层套管所受的非均匀外挤载荷最大、最小值分别为98.93 MPa、92.85 MPa;通过建立海相地层套管受力分析模型,模拟得到了非均匀外挤载荷状态下Φ177.8 mm套管等效应力分布,计算出作用在套管上的等效外挤载荷为119.68 MPa,而被检测的变形套管抗挤强度仅有89.8 MPa,不能满足抗挤要求,定量揭示出了引发该区套管变形损坏的原因是膏盐层蠕变产生的非均匀外挤载荷。结合该区非常规井身结构应用情况,进一步计算了对应Φ190.5 mm和Φ215.9 mm井眼尺寸的Φ168.28 mm、Φ193.68 mm和Φ 177.8 mm套管的等效外挤载荷,推荐了这3种尺寸的套管选型,其抗挤强度分别大于119.24 MPa、124.29 MPa和119.68 MPa,为该区域海相地层套管柱设计提供了参考数据。     

深井套管柱安全可靠性影响因素分析

套管挤毁给油田造成了巨大的经济损失。采用弹性力学解析及有限元方法,给出了考虑磨损时套管剩余抗挤强度、抗内压强度以及非均匀地应力作用下套管外壁等效外挤载荷的计算方法,分析了非均匀地应力作用下不同套管磨损量对套管强度以及不同地层性质对套管地应力外挤力的影响。研究表明,当磨损度为109／6时,套管的剩余抗外挤强度和剩余抗内压强度降低约30％;套管内壁的Mises应力和套管外壁地应力外挤力随地层弹性模量的增大均明显减小,说明地层越硬,套管将偏于安全。     

P110钢级中大直径高频电阻焊表层套管研制

为了满足深井超深井油气开采对中大直径高钢级表层套管的需求,采用中低碳加少量Cr、B元素成分设计,并使用高频电阻焊+全管体调质热处理工艺技术,开发试制了Φ244.48 mm×11.05 mm P110钢级石油套管。结果表明,试制产品的屈服强度、抗拉强度和延伸率的平均值分别为895 MPa、975 MPa、25.0%;0℃下3/4尺寸母材和焊缝横向冲击功平均值分别达到77 J和73 J,基本实现母材与焊缝“等韧性”匹配;接头螺纹连接强度> 6 176 kN,抗内压强度> 60 MPa,抗外压挤毁强度平均值达43.5 MPa,各项性能指标均符合API SPEC 5CT、API TR 5C3等标准要求,能够满足深井超深井用高钢级表层套管安全服役要求。     

水下套管悬挂器螺纹连接强度分析

为保证油田的正常钻采作业,分析了水下套管悬挂器螺纹的连接强度。结果表明,套管悬挂器与套管螺纹连接组合中,最大应力出现在螺纹最后1扣,此处最容易发生屈服;内压对螺纹连接强度有较大影响,一定的内压值可以提高螺纹连接的强度;内压为20MPa时,套管挂与套管螺纹等效应力最大;内压大于20MPa时,内压对等效应力的影响有逐渐降低的趋势;随着压力等级的递增,套管螺纹等效应力在整个螺纹段更加均匀。