带压作业油管接箍报警系统的设计与研究

油管接箍报警系统能实时检测带压作业中接箍的位置,为带压作业顺利地起、下油管提供一个准确的接箍报警信号。设计了一种接箍报警系统,由接箍报警装置与油管扶正装置组成。由于接箍报警装置壳体在井中要承受高压,需要对其结构进行分析计算,将壳体建模后导入到有限元分析软件ANSYS中分析出其最大变形、最大应力值,找出其最薄弱的部位,为其结构安全性提供一些参考;接箍报警的关键是要将油管保持在井口中心的位置,设计了一个油管扶正装置,解决了带压作业中接箍报警装置的误报情况,对油管与扶正滚轮进行运动接触应力仿真分析,分析得出油管接触应力的分布情况,为以后合理选择材料减轻磨损提供参考依据。     

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.     

管道开孔接管和三通设计及应力分析

通过对管道开孔接管和三通设计研究及有限元应力分析,获得了内压作用下的管道开孔接管和三通的应力分布特性.同时,对管道开孔接管和三通的结构尺寸进行了探讨,讨论了各参数的变化对管道开孔接管和三通应力的影响,得出了一些有价值的结论,达到了为管道开孔接管和三通设计和制造提供参考的目的.     

压力管道三通结构破坏机理分析

本文主要针对压力管道中的三通结构多次破坏问题,改进三通结构,并应用有限元方法对该三通结构破坏机理进行了分析,比较改进前后的有限元计算结果得出:改进后的三通结构有效的降低了结构的应力集中。     

高温管线限位支撑结构的热力耦合分析及结构改进

高温管线由于热膨胀产生的热位移较大,通常在管道上设置膨胀节与限位支撑结构来减小位移。以高温管线上两个膨胀节之间的管道三通为例,并在三通上设置了限位支撑结构。由于限位支撑结构特殊,采用ANSYS软件中APDL语言建立了管道三通与特殊限位支撑结构的有限元模型,对其在热-机械载荷耦合作用下进行了详细应力分析,并提出改进结构,满足了结构在内压与外载荷作用下的强度要求。计算结果表明,在高温管线限位支撑结构设计时,应尽量减少约束和温差产生的应力。模拟结果可为高温管线特殊限位支撑结构的有限元分析设计提供一定参考依据。     

面外弯矩下输油管道三通极限承载能力研究

三通承受载荷较直管段复杂,其中较危险的载荷是作用于支管端部的面外弯矩,准确预测三通的塑性极限面外弯矩载荷,成为管道完整性评估的关键技术.使用ANSYS软件对三通进行了弹塑性有限元分析,得出了受面外弯矩时三通的三种失效模式,分析表明主管壁厚和支管外径是影响三通塑性极限面外弯矩的主要因素.针对常用几何尺寸三通建立了塑性极限面外弯矩有限元解数据库,并拟舍得到三通的塑性极限面外弯矩工程估算公式,为三通的强度分析提供了基础数据及计算方法.     

圆柱主管圆锥支管Y形三通管展开图CAD

Y形三通管接头在管道系统中是最常用的连接部件之一.将图解法和计算法相结合,用计算机进行数据计算、绘图,以代替图解法的手工作图,从而快速精确地展开由一个圆柱管和两个圆锥管组成的任意夹角的Y形三通管接头.用VC 6.0编程生成专用软件,根据用户输入的Y形三通管参数,完成计算和图形显示,同时将计算数据转换成DXF文件,供AutoCAD直接调用.     

油管接箍内螺纹计算机辅助测量系统

详细介绍了油管接箍内螺纹计算机辅助测量系统的机械、软硬件结构与原理.给出了数据处理方法与实验结果.通过现场实验证明整个系统工作正常,测量结果满足精度要求,是一种在线测量油管接箍内螺纹参数的有效方法.     

油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性

运用FLUENT仿真软件对改进的三通管道进行了数值模拟,得出了管中流场的压力场和速度场的分布图,研究了油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性,并通过数值计算验证了设计的合理性,有效的避免康达效应对油气环状流分配的影响。结果表明:与T型三通管道相比,圆弧型三通管道的气液相分流系数较为稳定,接近于理想值,对油液的分配更为均匀,稳定性更好。此外,圆弧型三通管道更有利于油气环状流的均匀分配,可有效优化流场,该结果将为油气润滑系统中管路结构设计与加工提供科学依据。     

卡箍装配缺陷对管道强度的影响分析

卡箍装配是管道装配中最常用的方法,装配缺陷严重影响管道的使用寿命和稳定性.利用ANSYS有限元软件对管道的卡箍装配进行模拟,分别建立正常、过紧和松动三种装配情况下的管道模型,求解并比较了各种装配状态下管道模型的应力、位移和固有频率等特征量.通过改变缺陷装配下管道模型的关键参数,探究装配缺陷程度对管道强度的影响.计算结果表明:装配缺陷使管道的强度特征量发生改变,并且管道的强度随缺陷程度的不同而不同.     

基于有限元和响应面近似的卡箍连接处最大弯曲应力估算

在水下航行器壳体连接设计中,卡箍连接设计在实际工程中得到了广泛应用.水下航行器入水过程及其复杂,目前研究对卡箍连接处的力学分析还不够充分.先对水下航行器入水瞬间,卡箍连接处进行力学分析,然后使用有限元和响应面近似法对受力分析加以验证,最后对某型水下航行器卡箍连接处最大弯曲应力进行函数拟合.最后对通过拟合的某型水下航行器...     

厚壁圆筒自增强压力的优化分析

采用考虑材料应变强化效应和包辛格效应的双线性材料模型,建立了厚壁圆筒自增强理论模型。基于工作时的等效应力及周向应力,提出了最佳自增强压力的评定方法并给出了理论求解过程。采用有限元软件对自增强厚壁圆筒涉及的三个加载过程进行模拟分析,模拟结果与理论计算结果相吻合。由模拟结果得到了厚壁圆筒工作时的最大等效应力和最大周向应力与自增强压力的关系曲线,并采用直接加权组合法进行优化,得到了最佳自增强压力。研究结果为厚壁圆筒最佳自增强压力的求解提供了新思路,具有一定的工程意义。     

Inverse identification of the mechanical parameters of a pipeline hoop and analysis of the effect of preload

To create a dynamic model of a pipeline system effectively and analyze its vibration characteristics, the mechanical characteristic parameters of the pipeline hoop, such as support stiffness and damping under dynamic load, must be obtained. In this study, an inverse method was developed by utilizing measured vibration data to identify the support stiffness and damping of a hoop. The procedure of identifying such parameters was described based on the measured natural frequencies and amplitudes of the frequency response functions (FRFs) of a pipeline system supported by two hoops. A dynamic model of the pipe-hoop system was built with the finite element method, and the formulas for solving the FRF of the pipeline system were provided. On the premise of selecting initial values reasonably, an inverse identification algorithm based on sensitivity analysis was proposed. A case study was performed, and the mechanical parameters of the hoop were identified using the proposed method. After introducing the identified values into the analysis model, the reliability of the identification results was validated by comparing the predicted and measured FRFs of the pipeline. Then, the developed method was used to identify the support stiffness and damping of the pipeline hoop under different preloads of the bolts. The influence of preload was also discussed. Results indicated that the support stiffness and damping of the hoop exhibited frequency-dependent characteristics. When the preloads of the bolts increased, the support stiffness increased, whereas the support damping decreased.     

聚乙烯管韧性破坏寿命预测方法研究

聚乙烯管在静液压作用下有3种失效模式：蠕变韧性破坏、慢速裂纹脆性破坏和材料劣化破坏。提出基于粘弹性应力分析模型的聚乙烯管材蠕变韧性破坏寿命预测方法。在内压作用下,聚乙烯管材的蠕变导致其壁厚不断减薄,环向应力逐渐增大。同时,基于粘弹性应力分析模型得到管材蠕变的应变率逐渐减小,由于聚乙烯的屈服应力具有明显的率相关性,屈服应力也随之逐渐减小。当增加后的环向应力值与管材瞬时屈服应力相等时,聚乙烯管材发生韧性失效,从而得到韧性失效寿命与内压载荷之间的关系。     

含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化规律研究

厚壁耐热钢广泛应用于高温电厂的主蒸汽管道。局部减薄缺陷是高温压力管道常见的体积型缺陷,局部减薄缺陷的存在对高温环境下运行的管道应力重分布会产生较大的影响,降低管道的承载能力。采用大型有限元分析软件ABAQUS对在蠕变条件下运行、受内压作用含环向减薄缺陷主蒸汽管的蠕变应力进行了有限元数值模拟,获得了应力重分布的变化过程。结果表明,含环向减薄缺陷直管,由于存在结构不连续,导致应力水平提高。在高温环境下,应力最大位置和应力集中系数最大位置可能会随蠕变时间的变化而改变,给出了含环向减薄管道应该主要关注的位置。研究结果可为高温含环向减薄缺陷管道的安全评定和完整性分析提供依据。     

差速器行星齿轮轴的断裂分析

借鉴空心圆轴扭转变形时的横截面应力模型和十字轴万向节危险断面的分析,把差速器行星齿轮轴假想为三部分——内花键空心箍、十字阶梯轴和渐开线花键,并关联分析其抗扭强度和十字轴轴颈根部抗弯能力;通过对行星齿轮轴扭矩传递影响因素的分析,提出并证明了解决行星齿轮轴断裂的可行性方法。     

Reproducing hoop stress–strain behavior for tubular material using lateral compression test

Identification of material properties in the hoop direction, such as stress–strain behavior, is essential in tube hydroforming processes. Conventional tests such as uniaxial tension and compression tests have some drawbacks and limitations. In the current investigations a simple technique to identify the stress–strain behavior in the hoop direction for tubular material is introduced, based on the experimental data obtained from tube lateral compression test. In the proposed technique, an assumed stress–strain curve is used in finite element simulation to predict the load deflection curve of the tube lateral compression. An iterative algorithm is used to compare the calculated and experimental load deflection curves until a good agreement with a percentage deviation less than 4% is obtained. The suggested technique was used to obtain the material properties of Cu–40%Zn brass tube. The predicted stress–strain curve was compared with that obtained from uniaxial compression test. Comparison between the experimental and predicted stress–strain curve showed that the proposed technique is effective in the prediction of the material properties from the tube lateral compression test with percentage deviation less than 1%.     

柱形爆炸容器的振动特性研究

根据唐纳尔简化理论，推导了柱形爆炸容器固有频率的计算公式。在三次不同当量的化爆试验中，测量了容器爆心截面部位的环向应变，研究了应变的响应行为，对应变波形进行了频谱分析。     

钢丝缠绕增强塑料复合管蠕变行为研究

钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)是我国自主研发的一种高新技术产品。由于基体高密度聚乙烯(HDPE)的粘弹性特性,PSP呈现出时间相关的力学行为。提出一个PSP线粘弹性结构力学模型,研究其各层应力、应变随时间变化规律;对PSP样管进行蠕变试验研究表明:在恒定内压下,周向应变随时间变化缓慢,轴向应变随时间逐步增加,6000 min内应变增加较快,然后逐渐变缓,14000 min后轴向应变约增加了0.16%,理论结果与试验值吻合较好,证实了所建立的三层粘弹性模型可用来预测同类管材的蠕变特性。     

A study of stresses in alumina universal heads of femoral prostheses

Three-dimensional, frozen-stress photoelasticity was used to study the best shape for a proposed alumina universal head loaded on to a Vitallium cone taper spigot with a 30 degrees inclined force, as in vivo. Typical cone taper friction values were reproduced in the photoelastic models. The location of the highest tensile stresses in the Mark I shape with a flat crown was found to be on the inner surface of the crown. Changing to a torispherical surface in the Mark II shape reduced this magnitude. However, the Mark III shape with a hemispherical inner crown surface gave even lower stress there, equal to the maximum value of the hoop stress at the taper, which was measured to be fairly uniform both around and along the taper except at the ends where contact pressure concentrations were found to occur and it became reduced. Lamé axisymmetric cylinder stress predictions were found to be useful approximations to measured values and were generally overestimates of the tensile hoop stress at the head taper surface.