基于ABAQUS的分层注水封隔器胶筒有限元分析

通过建立分层注水封隔器胶筒的ABAQUS有限元计算模型,设定合理的边界条件及材料参数,仿照注水过程不同压力工况,对其长度变化、与套管摩擦力、Mises应力及接触应力状况进行分析。结果表明,胶筒最大应力集中在上胶筒上部的隔环位置,胶筒与套管间摩擦应力变化与胶筒橡胶材料特性相符,并且接触应力分布很不均匀。     

作业井环空防溢控制系统密封胶芯接触压力研究

以有限元软件为平台建立防喷器系统模型,模拟密封胶芯环空控制压力,进行密封胶芯的接触压力仿真计算。结果表明:胶芯密封面最大接触压力分布具备明显的非线性特征;胶芯最大位移(变形)和应力位于胶芯内圆柱面的中间环面部位。针对胶芯端面环空压力和液体推挤作用,可通过硫化防突铁芯工艺,有效抑制端面溢胶现象,延长胶芯使用寿命。     

防喷器用高温变径闸板的设计和试验

随着国际石油井控装备逐渐向高温高压方向发展的趋势,在国外防喷器高温胶件发展多年之后,国内开始高温变径闸板总成的研究。通过改进常温变径胶芯的结构,减小橡胶在高温高压工况下的孔挤出量,提高变径胶芯耐高温的能力。经过极限高温试验和连续高温试验的验证,证明胶芯可以满足149℃70MPa和121℃105MPa工况下1小时密封寿命和116℃70MPa和99℃105MPa工况下开关操作30次并密封10次压力的寿命要求。     

非金属密封垫片应力场的数值模拟

为研究聚四氟乙烯密封垫片的应力分布规律,根据有限元理论,建立了管法兰连接有限元模型。研究了垫片在预紧状态和工作状态下的Von Mises应力和接触应力分布,分析了管道内流体压力、螺栓预紧力和垫片材料弹性模量对其应力值和应力分布的影响。结果发现:垫片在工作状态下的Von Mises应力大于其在预紧状态;流体压力越大,垫片和Von Mises应力越大,但是其有效接触宽度越小;螺栓的预紧力越大,垫片的Von Mises应力和接触应力越大;垫片材料的弹性模量值对垫片接触应力值的影响较小。     

耐高温高压钻井防喷器变径闸板胶件的研制

以HNBR为原料,研究了不同硫化体系和填充体系对钻井防喷器变径闸板胶件耐高温密封效果的影响,在高低温试压平台上对防喷器整机进行了70MPa压力等级的耐149℃高温密封试验。结果表明,自主研发的HNBR耐高温胶料,能应用于通径为2 7/8~5in的大范围变径闸板胶件上,试压能够满足API 16A试验要求。     

高温环境下的防喷器胶芯

经过几十年的不断开采,我国剩余油气资源主要集中在陆上深井和海洋深水,这些地区大多数是高压、高温、含硫化氢的恶劣地层,钻井工况复杂,井控风险高。随着高温油田区块勘探开发的不断深入,防喷器用高温闸板胶芯和环形胶芯也逐渐进入大家的视野。普通材质、一般生产工艺的防喷器胶芯存在高温工况下易破损、使用寿命短、安全作业风险大的问题。高温环境下正确使用符合实际工况要求的防喷器胶芯可为井控作业提供安全可靠的保障。     

插销式单闸板防喷器有限元分析

建立了插销式单闸板防喷器壳体、定位销轴和侧门的三维实体装配模型,并取出其关键部位做有效的简化得到有限元力学分析模型。考虑了材料的非线性以及接触问题的高度非线性问题,分析了在多种载荷情况下壳体、定位销轴和侧门上的应力、应变、位移情况和接触应力、接触状态,得出了应力集中区域,为防喷器设计的安全性和进一步优化设计提供了理论依据。     

压力容器活套法兰连接中金属O形密封环接触特性研究

金属O形密封环广泛应用于航天、核电等领域,其力学性能对密封结构有重要影响。为研究活套法兰结构中金属O形密封环接触特性影响规律,利用ABAQUS有限元软件建立了法兰模型,分析了O形密封环受力特征,以及内压、密封环安装位置及螺栓间距对O形密封环接触特性的影响规律。结果表明：介质压力增加,O形密封环最大接触应力先增加后减小,接触宽度减小;改变O形密封环安装位置后,密封环接触应力分布出现较大的波动,侧面与密封槽挤压产生接触应力;增大螺栓间距后,密封环上表面内侧接触区域和外侧接触区域最大接触应力差值减小,下表面内侧接触区域和外侧接触区域最大接触应力差值增大。本文结果可为法兰密封中密封环设计提供参考。     

双环封带压作业技术的研究

随着带压作业在长庆油田的应用和发展,带压作业的使用范围已经扩展至带压修井、带压完井、带压下压裂管柱、带压应急抢险、带压钻孔等多种业务,带压作业的应用极大的规避了常规作业的井控风险,也为目前苏里格气田的完井方式提供了一种新的工艺流程。带压作业时最有利的作业方式是通过环形防喷器密封油套环空完成起下管柱,但是环形防喷器的最大动密封压力有限,超过时需要采用环形防喷器与工作闸板防喷器相互配合完成起下管柱,且当压力超过21 MPa时,则需使用两组工作闸板相互配合完成起下管柱,作业效率大幅下降,施工成本大幅提高,且容易出现误操作,井控风险高。而随着致密气的开发,施工压力力超过21MPa的高压井已屡见不鲜。针对这种情况,本文尝试通过研究一种双环形防喷器组合密封油套环空的技术实现逐级降压,来完成高压井的带压作业施工。     

飞机舱门密封系统的仿真分析与优化设计

对飞机舱门（简称舱门）密封系统进行仿真分析,通过正交试验对密封带的结构和材料进行优化设计。结果表明：密封带的截面圆角半径对舱门密封系统的应力产生影响,密封带的截面圆角半径为3.5 mm时舱门密封系统的压缩应力最小,最大接触应力最大;密封带的内部增强织物能同时提高舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力,但对压缩应力的影响较小;密封带采用35U硅橡胶材料时舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力最小,密封带采用75U硅橡胶材料时舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力最大;舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力随着密封带的硅橡胶材料邵尔A型硬度的增大而增大。当密封带的截面圆角半径为3.5mm、采用邵尔A型硬度为50度的55U硅橡胶材料、内部有增强织物时,舱门密封系统的密封性能最优。     

往复运动下氟醚橡胶的摩擦特性

通过力学性能测试得到氟醚橡胶的应力-应变曲线，结合Ogden超弹本构模型，建立了氟醚橡胶动密封系统的二维轴对称模型，并采用Abaqus软件分析了不同压缩率下氟醚橡胶的Von Mises应力和接触应力的分布情况。结果表明，氟醚橡胶在装配后，接触应力分布呈抛物线由中心线向两端递减，且安装槽内侧接触应力始终大于安装槽外侧；橡胶上的Von Mises应力随着橡胶压缩率的增加而增大；氟醚橡胶密封面处的滑动摩擦因数是变化的，在较小压缩率和较大压缩率下均有减小趋势。     

开孔间距对压力容器应力影响的有限元分析

采用ANSYS Workbench软件进行开孔间距对压力容器应力影响的有限元分析。结果表明:应力集中程度受开孔间距的影响,随着K值增大,应力集中系数减小,当K1.3时,应力集中系数基本不变。开孔接管区的最小应力反应了两孔间干涉作用的强弱,随着K值增大,开孔接管区的最小应力逐渐减小,说明两孔间的干涉作用逐渐减弱。     

煤气化炉除灰敲击装置活塞杆有限元分析

采用有限元软件ANSYS对气化炉除灰敲击装置的关键部件——活塞杆进行了三维数值计算,分析了在冲击载荷作用下其内部应力分布和变化规律。计算结果表明:活塞杆应力集中部位出现在活塞杆前端定位卡圈槽和台阶圆角两截面突变处附近,尤其是台阶圆角处的应力在计算时间内一直处于较大值;对于不同圆角半径的活塞杆,台阶应力集中处的最大Von Mises等效应力随着圆角半径的增大而逐渐减小。     

不同硫化工艺对CR/NBR共混胶热油老化前后力学性能及胶管扣压性能的影响

本文主要研究了不同硫化工艺对CR/NBR共混胶热油老化前后力学性能的影响,采用预硫化的方法将CR部分预先硫化一定时间后,然后与NBR共混,研究预硫化对共混胶耐热油老化前后性能的影响。硫化特性实验表明预硫化工艺会降低最大转矩及转矩差值,t_(10)缩短。物理机械性能实验结果表明:预硫化工艺使得共混胶热油老化后拉断强度增大,扯断伸长率增大,老化前后性能保持率提高,综合性能改善。仿真计算结果表明预硫化工艺使得静刚度、应力集中单元处应变能密度及相同节点处Mises应力减小。     

复合材料T型接头力学性能分析及优化研究

T型接头作为常见的复合材料结构连接型式,其力学性能直接关系到结构的安全性。建立了考虑胶层的复合材料T型接头有限元模型,将仿真结果与试验图像进行对比,其变形形式和破坏模式与试验吻合较好。研究表明,在垂向载荷作用下,T型接头呈现"S"型弯曲;在蒙皮折角处以及端部胶接处出现应力集中;胶层剪应力两端大,中间出现低应力槽型区,弯曲正应力、等效应力呈现出双峰值特征;T型接头最有可能出现的破坏形式为胶层与蒙皮之间剥离,而芯材则由于应力集中引起剪切破坏或拉伸破坏。在折角处倒圆、在胶接处光滑过渡可以明显消除应力集中。     

LNG接收站用低温球阀阀座唇形密封圈接触特性分析

低温球阀是液化天然气(LNG)接收站中必不可少的流体管道控制装置之一,其在低温工况下工作时阀座密封易发生泄露,严重威胁工业生产的正常运行。本工作基于热固耦合方法研究了LNG接收站用低温球阀唇形密封圈与阀体和阀座的接触特性,包括接触间隙和接触压力。结果表明,受低温介质的影响,唇形密封圈上存在较大温差,导致密封圈上的Mises应力大幅增加,最大Mises应力达到204.92 MPa。相比于常温工况时,低温工况时唇形密封圈的接触间隙变大,接触压力减小,最大接触间隙值达到-0.72 mm。增大弹簧预紧力在一定程度上可以改善低温工况时唇形密封圈的密封性能,增大接触压力。本工作对低温球阀的阀座密封设计和研究具有一定参考价值。     

复杂工况下航空轮胎胎体帘线力学性能研究

基于某型号航空轮胎的几何尺寸与材料参数,采用有限元方法建立轮胎二维和三维有限元模型,研究不同充气压力和负荷下胎体帘线应力和轮胎变形规律。结果表明：随着充气压力增大,胎体帘线应力增大;随着负荷的增大,胎体帘线应力增大,最大应力出现在轮胎中心高度上的胎肩附近;充气后胎体帘线在中间产生凸起,加载后离地端帘线变形类似进一步充气,而接地端帘线中间位置与路面贴合,胎侧产生较大凸起。可通过结构设计改善航空轮胎骨架材料力学性能。     

IGBT密封结构中螺栓预紧力及分布间距对橡胶密封性能的影响

对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)密封结构中螺栓预紧力及分布间距对橡胶密封性能的影响进行有限元分析。结果表明:螺距对称中心截面接触应力最小,靠近螺栓位置接触应力较大,并出现峰值;在螺距一定的情况下,螺栓预紧力达到一定值后,接触应力趋于稳定;在同一预紧力下,螺栓数量增加,螺距减小,接触应力增大。工程中要合理设置IGBT密封结构的螺距来保证橡胶密封性能。     

胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响

为研究换热管-管板胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响,采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对不同的换热管-管板胀接压力和初始间隙进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触应力大小及分布规律。研究表明：胀接压力相同、间隙不同时,卸载后残余等效应力和残余接触应力值差别较小;初始间隙相同,胀接压力不同时,卸载后残余应力和残余接触应力值差别较大;换热管的残余等效应力和残余接触应力随着胀接压力的增大而增大,其变化趋势一致;当材料为Ti31钛合金、胀接压力为183 MPa时换热管与管板的初始间隙消除。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供了依据。     

三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶细观力学数值模拟分析(Ⅰ)三元乙丙橡胶含量对细观力学性能的影响

通过建立三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性硫化胶(TPV)的细观尺寸多颗粒随机分布的RVE模型,研究了分散相EPDM含量对TPV的细观力学性能以及细观尺度应力分布的影响,并对有限元计算的弹性模量(E)与细观力学理论mixing module、Halpine-Tsai计算的E值进行了比较。结果表明,细观尺寸上TPV的应力分布不均匀,在分散相EPDM与连续相PP界面Mises应力值大,其赤道区域处Mises应力值最大;增加分散相EPDM含量能够降低TPV的应力值和E值,尤其当分散相EPDM体积分数增加至40%~50%时,TPV的E值显著降低,有限元计算的E值介于细观力学理论mixing module和Halpine-Tsai计算的E值之间。