钻具壳体断裂分析与试验评价

为了研究Φ216万向轴壳体特殊锥度螺纹断裂失效原因,分析连接处螺纹的应力状态,根据壳体连接螺纹的有限元计算方程,建立一种特殊锥度螺纹的力学模型,采用了有限元方法对其进行计算,并结合上扣扭矩试验测试,进行了螺纹表面的损伤分析。结果表明:(1)在井斜曲率30°/100m和扭矩为25 kN·m的组合载荷作用下,在第一牙与第二牙牙底处螺纹主应力已经达到或接近屈服强度极限,此处与万向轴壳体的实际断裂部位对应;(2)壳体螺纹连接部分的上扣扭矩过大,超过扭矩值的标准;(3)加热方式拆卸会给螺纹部分附加一次调质处理,影响螺纹部位的晶相组织,使材料韧塑性会变差,表面损伤造成缺口,引起螺纹表面裂纹扩展,这些因素都会增加螺纹部位的疲劳断裂风险。     

基于ISO 13679的特殊螺纹接头上扣性能仿真分析

ISO 13679为目前通用的特殊螺纹接头评价标准,但其实物试验周期长、花销大。为探索有限元方法模拟试验的可行性,依据ISO 13679 IV级试验要求建立三维有限元模型,对标准中上扣试验进行仿真模拟,分析不同几何参数特殊螺纹接头在最大上扣扭矩作用下密封面及台肩处的应力分布状态及其密封性能。研究结果表明:密封面有效接触长度随密封过盈量的增加而减少;外螺纹锥度大、内螺纹锥度小时,密封面环向路径上接触压力最低,密封性能最差;所选特殊螺纹接头在9次上卸扣后,等效塑性应变随上卸扣次数增加而增大;三维有限元分析方法可有效模拟上扣试验过程,在一定程度上具有代替实物试验的可行性。     

特殊螺纹接头上扣扭矩的确定方法分析

在弹性力学理论的基础上,分析了特殊螺纹接头上扣扭矩的组成,提出了计算应变能力矩的方法,并以一种特殊螺纹接头为例进行了计算。结果表明,计算特殊螺纹接头的上扣扭矩时,如果忽略应变能力矩,将会带来较大误差。另外,还给出了一种计算上扣扭矩的新方法,利用该方法,能够方便地求出储存应变能需要的扭矩,并最终得到总扭矩,对特殊螺纹接头上扣扭矩的确定具有一定的参考价值。     

上扣扭矩对储气井疲劳性能的影响

储气井是一种受交变压力载荷的高压储气设施,其分段的套管通过螺纹和接箍连接,这种螺纹连接的上扣扭矩影响螺纹结构的应力,进而影响储气井的疲劳寿命.建立了储气井套管和接箍螺纹连接的有限元模型,讨论了储气井上扣扭矩的计算方法及其对储气井疲劳性能的影响,并得出以下结论:上扣扭矩对于储气井内部应力分布具有较大影响,计算中不能被简单忽略;预紧力作用下,储气井套管内整体应力水平高于外部接箍,但最大应力却发生在接箍上;对于套管和接箍结构,最易发生疲劳破坏点是套管第一个整螺纹齿齿根或套管与接箍贴合处的螺纹齿齿根部;上扣扭矩没有改变套管和接箍处应力集中点的应力幅值,对储气井的疲劳特性影响较小.     

波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析

为精确计算波形钢腹板预应力混凝土(prestressed concrete,简称PC)简支箱梁桥的扭转振动频率,在考虑箱梁自由扭转扭矩与约束扭转扭矩的基础上,运用D′Alembert原理推导了波形钢腹板PC箱梁桥的扭转振动频率方程,给出了与该桥型扭转振动频率求解相关的极惯性矩、扭转常数及扇形惯性矩的计算方法,并根据简支梁的边界条件求得了该桥型扭转振动频率的计算公式。制作了波形钢腹板PC简支试验梁,对其进行了动力特性测试获得自振频率和振型,在建立试验梁的ANSYS有限元模型时提出波形钢腹板与混凝土翼板实现刚性连接的方法,结合试验梁的实测值和有限元计算值验证了波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率计算公式的正确性。分析了自由扭转扭矩和约束扭转扭矩单独作用时对波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率的影响,研究表明,约束扭转扭矩对其扭转振动频率的影响较大,而自由扭转扭矩对其扭转振动频率的影响很小。     

对液压油管钳液压系统的改造

液压油管钳是油田修井作业的专用工具,已在各油田得到广泛应用。但各类液压钳都没有扭矩控制装置,以致于普遍存在着油管上扣扭矩过大,致使卸油管时出现油管严重磨损或粘扣而割断报废的现象。本文提供了一种扭矩控制的措施,以供参考。如图1是油田最常用的300型液压钳油路系统图。图中溢流阀1只起到定压保护作用,马达可达到上、卸扣扭矩相同。实际上,由于油管使用中,井中高温、高压、重载引起变形;腐蚀液体、气体引起丝扣生锈粘合,从而使卸扣扭矩比上扣扭矩大很多。为了满足液压钳控制上扣扭矩而不控制卸扣扭矩的要求,我们在油路中增加了一个顺序阀。如图2。规定A向为卸扣,如图2(如果马达转向不符合要求,可进行调整或改变顺序阀接向),     

油管螺纹联接受力分析及优化措施

随着油管的大量应用,人们开始越来越重视如何提高油管寿命问题,而粘扣是影响油管寿命的主要因素。本文针对油管螺纹粘扣问题,利用ANSYS软件建立有限元模型,对油管螺纹联接上扣状态进行受力分析,得到了油管螺纹连接后各扣牙的受力情况。同时对有限元的计算结果进行分析,得出导致油管发生粘扣的原因,并提出了解决油管螺纹粘扣的结构优化措施。     

顶驱承载和上卸扣扭矩传递结构设计及强度分析

针对国内外顶部驱动钻井装置顶部驱动钻进装置的承载和上卸扣扭矩传递结构复杂问题.设计了顶驱全新的承载和上卸扣扭矩传递结构,此结构不但可以承受顶驱钻井最大工作载荷,还可以将上卸扣扭矩直接传递到钻机井架反扭矩梁,省去一套用于提供反扭矩的制动装置,优化了顶驱结构.并运用SolidWorks软件对此新设计的结构进行了建模,借助Simulation对其进行了强度分析.分析结果表明:新设计的顶驱承载和上卸扣扭矩传递结构强度可靠,结构设计新颖,为下一步顶驱样机试制提供了依据.     

主颚板机械强度理论计算与有限元分析研究

为了确保液压动力钳的上扣质量,针对液压动力钳主颚板的结构特点以及受力情况,利用确定结构危险截面的方法,推导出了主颚板机械强度的理论计算公式,并通过实例应用,分别采用理论计算公式与有限元分析方法进行计算,二者误差仅为3.1%,验证了理论计算公式的正确性。同时针对主颚板存在的应力集中现象,利用有限元法对不同大小的过渡圆角半径进行分析比较,发现最佳过渡圆角半径为R3mm,此时主鄂板的最大应力降低了10%,应力集中现象得以改善。     

液压油管钳液压系统的改造

液压油管钳是油田修井作业的专用工具,已在各油田得到广泛应用,但各类液压钳都没有扭矩控制装置,普遍存在着油管上扣扭矩过大,致使卸下油管时油管严重磨损或粘扣而割断报废的现象。本文提供了一种扭矩控制措施,供参考。 300型液压钳是油田最常用的液压钳,在其液压系统中,马达可输出的上、卸扣扭矩相同。而在实际使用中,由于井中高温、高压及重载等因素会引起油管变形,液体、气体的腐蚀导致丝扣生锈粘合,从而使卸扣扭矩要比上扣扭矩大很多。为了满足液压钳控制     

永磁齿轮传动力矩计算方法研究

基于磁性能分析计算的复杂性,提出了一种计算永磁齿轮传动力矩的有效方法。根据永磁体等效电流模型理论,建立了径向磁化永磁齿轮传动机构传动力矩的三维计算数学模型,并采用三维有限元法对模型进行了理论验证。结果表明建立的传动力矩数学模型是正确的,非常适用于永磁齿轮结构参数分析与优化设计。     

电磁旋转涡流制动特性分析和力矩模糊控制方法研究

运用理论分析法和有限元计算方法,研究电磁旋转涡流制动器的制动特性。介绍制动器的基本结构与工作原理,并结合磁路分析法与分层理论,推导出制动盘中的涡流密度及涡流损耗公式,解析得到制动力矩的理论公式。结果显示,制动力矩同线圈匝数及励磁电流乘积的平方成正相关,而且受气隙长度、制动盘厚度、电磁材料的磁导率与电导率影响;建立旋转涡流制动器的三维有限元模型,验证了理论结果的有效性,并进一步研究制动器的几何参数与电磁参数对制动特性的影响规律,得到适用于列车紧急制动工况的制动器参数;根据制动特性曲线建立制动器的参数模型,设计了模糊控制器以改善高速区间内列车制动的平稳性。所提出的制动力矩理论推导、制动特性分析及控制器设计方法可以为涡流制动器的总体设计及优化研究提供借鉴。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

基于有限元技术的螺纹联接扭矩系数分析与计算方法

在螺纹联接的装配过程中,为保证连接的可靠性,必须为连接提供合适预紧力,因此需要确定预紧力一扭矩关系（扭矩系数）,从而施加台适的装配扭矩。文中研究了螺纹联接传统分析方法的不足和螺纹联接几何、材料、接触等因素,提出了一种螺纹联接扭矩系数的分析与计算方法,利用有限元技术得到更加准确的结果。建立了螺纹联接3D有限元分析模型,解决了接触分析中刚体位移问题。分析得到轴向载荷分布关系和预紧力一扭矩关系曲线,计算得到的扭矩系数合理准确。     

5400型传动轴组件有限元分析

利用有限元法首次对5400型传动轴组件进行了强度分析。运用非线性分析软件Abaqus建立了结构的有限元模型,通过分析计算获得了在最大传递扭矩工况下各构件的应力水平与分布,计算结果对传动轴组件结构的改进设计提供了参考。     

圆螺纹套管接头的抗压缩极限载荷分析

采用非线性有限元方法，以API8牙圆螺纹套管接头为研究对象，在标准锥度公差条件下，模拟套管接头的上扣过程，计算分析上扣过程中内、外螺纹导向面和承载面上的应力分布，并对套管接头在压缩工况下的承载极限进行分析，得到套管接头在压缩载荷下的失效形式，失效载荷，并提出相应的失效判据。     

Calculation method and control value of static stiffness of tower crane

The static stiffness of tower cranes is studied by using the proposed formulations and finite element method in this paper. A reasonable control value based on theoretical calculation and finite element method is obtained and verified via collected field data. The results by finite element method are compared with the collected field data and that by the proposed formula. Corresponding to theoretical formulations and field data, it is found that the results by finite element method are closer to the real data.     

圆盘式磁流变传动装置输出转矩的计算

应用有限元数值分析,建立了不同间隙下的有限元分析模型,分析了圆盘式磁流变液传动器件在不同电流下磁感应强度沿半径方向的分布,通过对数据结果进行分析、处理和拟合,确定了磁感应强度和半径之间的关系。并将拟合的表达式带入转矩的计算表达式,最终得出了不同电流下输出转矩和间隙之间的曲线。根据转矩与间隙之间的关系,分析了间隙和电流的变化对磁流变液传动的影响,最后得到了根据电流和间隙计算传动转矩的简单经验关系式,误差分析表明所提出的经验公式对于工程应用具有足够的精度。     

对数螺线型面联接接触强度分析与计算

在确定对数螺线型面联接轴孔初始接触位置的基础上,通过建立有限元模型,基于ANSYS分析找到了该联接在传递纯扭矩时的接触应力分布规律,并导出了扭矩与接触应力之间的理论计算公式。     

U型波纹管的扭转刚度计算

就EJMA标准关于U型波纹管扭转刚度的计算公式进行探讨。用钱伟长关于旋转壳扭转刚度的积分公式给出了U型波纹管扭转刚度妁计算公式,分析了EJMA标准计算出的扭转刚度较小的原因,并就其公式建议提出修改,用新的等效半径来代替EJMA的等效半径可以得到满足工程计算精度要求的简化公式。所有结果都通过有限元分析来验证。