钻铤双台阶螺纹接头尺寸偏差对接触特性的影响

提出了双台阶螺纹接头预紧力的计算方法。基于ANSYS分析平台开发了集参数化几何模型、网格划分、约束及载荷施加于一体的石油钻铤双台阶螺纹接头自动建模程序。考虑材料非线性和接触表面非线性,对标准螺纹接头进行了弹塑性接触应力应变分析,给出了预紧载荷、拉伸载荷和内外压工况下接头的应力应变云图及螺牙面的接触应力曲线。同时分析了公接头存在尺寸偏差时接头应力应变的变化规律,为确定合适的接头长度偏差及螺纹偏差提供了理论依据。     

缺牙油管接头接触特性及应力应变分析

开发了存在螺牙损伤的油管螺纹接头参数化有限元自动建模程序,应用ANSYS软件对缺牙油管螺纹接头进行了弹塑性接触特性及应力应变分析.并以27/8TBG油管螺纹接头为例,给出了油管在预紧及拉伸载荷工况下接头的应力应变云图及螺牙面的接触应力曲线,分析了螺牙损伤位置及数目变化时接头应力应变的变化规律.本文研究结果对旧油管判废具有工程应用价值.     

抽油机井油管接头弹塑性接触有限元分析

对油管接头进行弹塑性接触有限元分析，给出其应力分布规律，找出应力集中区即螺纹尾部第一啮合齿根；讨论各种载荷及锥度偏差对应力分布的影响，得出拉伸载荷对油管应力应变场的影响很大；油管极大锥度、接箍极小锥度使油管接头螺纹尾部第一啮合齿根应力集中区进一步扩大，而油管极小锥度、接箍极大锥度则会造成油管在端部附近断裂或粘扣，这两种情况都比较危险，因此在使用中应尽量限制锥度偏差。同时也对公称锥度的油管接头进行在循环载荷作用下的有限元分析，确定油管的疲劳失效类型属于高周疲劳。     

石油套管特殊接头螺纹参数与密封性能的关系

随着我国钻井深度的增加和海上油田的开发,特殊螺纹接头的需要量越来越多,引起了油管制造企业加大了对油管的重视程度和研究力度。文章以锥面/锥面、柱面/球面两种密封结构的特殊螺纹接箍为研究对象,分析其在上扣及拉伸工况下主密封面和台肩的接触压力受主要螺纹参数的影响及分布规律。有限元计算结果表明:两种密封结构特殊螺纹接箍的台肩接触压力受螺距偏差、锥度偏差的影响较为敏感,密封面接触压力则受中径偏差、锥度偏差的影响较大。总之,锥面/锥面结构套管接箍的台肩接触压力在上扣工况下受到偏差影响较小,柱面/球面结构套管接头的密封面接触压力比锥面/锥面结构更少受螺纹偏差影响。     

J55特殊螺纹接头油管的强度性能分析

对J55高强度无台肩特殊螺纹接头油管的上扣性能和四种极限失效方式的应力分布进行分析,该结构油管接头上扣后内壁齐平,有利解决抽油杆对油管的偏磨。对规格为Φ73.02×5.51 mm的J55高强度无台肩特殊螺纹接头油管进行理论建模,上扣分析、四种极限载荷失效方式(拉伸至失效、压缩至失效、内压至失效、外压至失效)的应力分布及理论极限失效载荷分析,螺纹接头在各种条件下的整体应力分布及合理性分析,密封环接触应力分析。有限元分析表明上扣后油管结构应力分布合理;密封环均保持较高的接触应力,与接头对顶的端面作为辅助密封也一直保持较高压力,特氟龙密封环的主密封和端面辅助密封共同起作用,使接头表现出良好的密封能力;四种极限载荷的失效载荷(分别为408.9 k N、584.1 k N、84.0 MPa、87.0 MPa)均高于API标准中该规格圆螺纹的强度要求,螺纹接头应力分布合理。上扣时该规格螺纹接头的螺纹中径过盈量可以适当减少,以提高抗粘扣性能;在四种极限载荷失效方式下,高强度无台肩特殊螺纹接头油管性能较好,均满足API标准中该规格圆螺纹的强度要求;密封环具有良好的主密封和辅助密封效果。     

不同外载作用下特殊螺纹油管接头应力有限元分析

为确保足够的连接强度,联接入井的特殊螺纹接头密封面、扭矩台肩处的密封副必须保持合理的应力水平。文中以某特殊螺纹接头为例,通过ANSYS有限元软件进行应力分析,得到了内压、轴向力及复合载荷等不同载荷作用下油管接头的应力分布规律。结论表明:内压与轴向拉力复合作用时,随着轴向拉力的增大,最大等效应力点由密封面逐渐向大端螺纹处转移;复合载荷作用下,该特殊螺纹接头两端仍有较大的应力集中现象,存在应力不均问题,应该进一步优化设计螺纹参数。     

交变载荷作用下特殊螺纹油管接头连接强度及密封性分析

为使高温高压深井油气开采顺利进行,需保证特殊螺纹接头的连接强度和密封性。以某线密封结构特殊螺纹油管接头为研究对象,建立接头的有限元法模型,简化接头在井下服役过程中所受交变载荷,计算了接头螺纹及密封面上的应力。分析表明,交变拉伸载荷作用下,特殊螺纹油管接头螺纹上的最大等效应力小于材料的屈服强度,具有较高的连接强度;随着交变拉伸载荷周期的增加,特殊螺纹油管接头密封面最大接触应力逐渐下降,可能导致泄漏;随着交变压缩载荷周期的增加,特殊螺纹油管接头密封面上的最大接触应力在初期有所下降,后期基本保持不变,具有较好的密封性能。     

某型号扶正器连接螺纹的结构重构设计

为有效提高某型号扶正器连接螺纹的力学性能,以接触非线性有限元分析为理论基础,利用ANSYS软件对其进行应力应变分析,识别出了结构的薄弱设计;探讨螺纹基础结构参数对其刚度强度的影响规律,遴选出了一些对其力学性能影响较大的参数,并对相关参数值进行优选,在此基础上,对连接螺纹结构进行了重构设计。研究表明:优化后新螺纹结构与原结构相比,其整体强度和刚度得到了很大程度地提高,有效地改善了螺纹接头的受力状况,同时也为其他类似构件的优化设计提供了一种理论分析思路。     

石油取芯钻具外管螺纹的结构分析和参数优化

以某型号的石油取芯钻具外管螺纹结构优化为例,利用APDL语言建立外管接头螺纹的二维有限元模型,并对其进行了接触非线性有限元分析,对外管螺纹的强度进行分析校核,得出螺纹能够承受的最大扭矩。研究了钻杆螺纹牙数、牙型角、牙齿高和应力缓解槽等参数对螺纹强度的影响规律,并实现对牙齿高的优化。结果表明:需要保留的参数有牙数、牙型角和应力缓解槽;需要改进的参数为牙齿高,且变化范围在(1.7~2.0)mm。适当改变牙齿高,可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态,优化后的接头螺纹整体强度提高约14.07%。     

双台阶钻柱螺纹联接弹塑性接触特性数值仿真

建立了双台阶钻柱螺纹接头有限元模型，采用弹塑性接触有限元混合法开发了钻柱螺纹接触特性分析程序，并对双台阶钻柱联接螺纹进行了应力应变分析，求得联接状态下由预紧力以及轴向力、内外压力、弯矩和扭矩所引起的螺纹联接部位的位移场和应力场，为评价其承载性能及密封性能提供了一种数值方法。     

基于蒙特卡罗法和有限元法分析封装焊点中微孔洞对应力的影响

将蒙特卡罗法和有限元方法用于分析球珊阵列封装(BGA封装)焊点中微孔洞缺陷对焊点应力的影响。先用X射线断层扫描方法测定焊点中孔洞大小及其分布规律,然后利用Abaqus有限元分析软件建立BGA封装有限元模型,采用Anand本构方程描述焊点的应力应变响应,分析BGA封装焊点应力分布情况;并针对关键焊点即应力最大的焊点,建立了含孔洞大小和位置呈随机分布的焊点参数化有限元模型,结合试验结果,分析了孔洞直径和位置对焊点应力分布的影响。结果表明:微孔洞直径越小,越接近于焊点的表面,焊点中的应力越大。     

弹上设备螺纹联接在温度循环载荷下的分析研究

弹上设备螺纹联接结构承受温度循环载荷作用时,由于螺纹紧固件和联接体材料特性不同,会产生交变循环热应力,影响螺纹联接的可靠性。利用有限元方法分析螺纹联接结构在温度循环载荷作用下的力学行为,对不同材料的螺纹紧固件和联接体进行分析,得到应力、接触压力和残余预紧力的变化情况,为工程设计提供了可靠的依据。     

管板孔开槽液压胀接接头性能的三维有限元分析（一）——管板孔开槽时液压胀接接头处的等效应力及残余接触压力的分布

采用三维弹塑性有限元方法对换热器管板孔开槽的液压胀接接头进行分析,研究了管子和管板材料都具有非线性应变硬化性质时,胀接接头处的等效应力和管子—管板之间接触压力与残余接触压力的分布状况,以及它们随胀接压力大小而变化的规律。     

齿轮接触非线性有限元分析

通过研究接触问题有限元基本理论,应用大型有限元分析软件ANSYS对齿轮啮合对进行接触非线性有限元分析。有限元可以处理传统解析法无法处理的啮合问题,结果比传统计算公式更准确,且可定量地分析齿轮啮合应变与应力分布情况。     

多层U形波纹管的疲劳寿命有限元分析

应用非线性有限元法,综合考虑几何非线性、材料非线性和边界非线性等因素,采用平面轴对称单元和柔性的面-面接触对,建立了多层U形波纹管的非线性有限元模型,较好地解决了层间的接触问题.借助ANSYS软件对多层波纹管在轴向载荷与内压组合作用下的应力分布规律进行了探讨,利用结构的局部应力应变状态对波纹管的疲劳寿命进行了预测,同时考虑了波纹管的层数、壁厚减薄效应以及内压大小对于计算结果的影响,为波纹管的疲劳设计提供了依据.     

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。     

顶驱中心管螺纹力学行为模拟及优化研究

针对顶驱中心管螺纹粘扣、断裂等问题，基于弹塑性理论、von Mises屈服准则以及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了扭矩作用下的二维、三维有限元模型，并通过实验结果与数值模拟结果验证有限元分析的可靠性，对比二维、三维的分析结果验证二维轴对称模型方法的可靠性，获得了中心管螺纹接头的应力分布规律和力学特性，指出紧扣扭矩对螺纹连接强度影响极大。在此基础上，结合现场失效的螺纹接头，对螺纹锥度、螺距以及有效螺纹牙长度3个参量进行敏感性分析，综合考虑连接强度以及生产成本推荐了参量最优值。     

灰铸铁螺纹孔的轴向承载能力分析

用有限元软件的接触非线性应力仿真功能,获得不同轴向力下灰铸铁和钢螺纹孔的应力仿真数据。灰铸铁和钢的弹性模量的较大差异使灰铸铁螺纹孔的应力状态得以改善,使用相同的钢螺栓并且螺纹孔的最大应力相同时,灰铸铁螺纹孔的静载轴向力比钢螺纹孔高19%以上。并提出用比许用应力相同的钢螺纹孔高19%的静载轴向力确定灰铸铁螺纹孔的静载轴向承载能力。