流固耦合作用下高压输气管道疲劳寿命分析

为了发展在输气压力波动下高压输气管道疲劳寿命计算方法和探究影响疲劳寿命的动态载荷条件,利用ADINA有限元软件建立了高压输气管道与天然气相互作用的流固耦合模型,得到高压输气管道在输气压力波动下的动态响应,弯管在曲率最大处出现应力集中现象。流固耦合计算结果表明,管道应力主要取决于输气压力波动,气体流速对管道应力的影响可以忽略。利用MSC.Fatigue软件,将ADINA软件计算获得的疲劳载荷时间历程关系进行雨流计数处理,获得了载荷幅值和均值的频次直方图,采用全寿命法计算获得了对应载荷幅值和均值的线性累计损伤直方图,得到弯管疲劳寿命为1 240次,且疲劳破坏发生在弯管曲率最大处。提供的计算方法和结果可为高压输气管道的安全控制和设计提供参考。     

混砂车砂泵叶轮失效分析及改进方案

为了提高砂泵叶轮的使用寿命及砂泵效率,对失效砂泵叶轮的金相组织、化学成分进行分析,并对不同部位进行硬度测定,结果表明砂泵叶轮材料为中锰球铁。失效分析表明砂泵叶轮表面磨损属于冲蚀磨损和气蚀磨损,而冲蚀磨损占主导地位,除磨损对材料造成破坏外,本身缺陷也降低了叶轮的抗剥落能力。最终选用高铬铁作为叶轮材料。为了改善碳化物形态,提高基体硬度,选用淬火加热速度小于100℃/h,950～980℃保温1.5～2.0h出炉空冷。为了消除残余奥氏体及应力,采用450～500℃回火工艺,选用镶铸工艺铸造,使用寿命由0.5a提高到1a。     

井口装置的疲劳寿命分析

论述了对井口主要承压部件进行力学分析及计算疲劳寿命的过程。依据断裂力学和疲劳断裂理论，结合双管热采井口的实际工况，分析、计算其应力分布，掌握应力应变的变化规律，对井口装置的疲劳寿命进行了分析和研究，计算出了不同工况条件下热采井口的预测寿命，为产品的设计研发提供了科学的理论依据。     

304不锈钢叶轮后盖板疲劳断裂原因分析

叶轮是热水泵关键过流部件,是热水泵能量转换的核心部件,也是运行过程中最容易破坏的部件.某厂橡胶装置后处理热水泵叶轮的后盖板发生了断裂,为寻找断裂原因,进行了宏观检查、材质分析、金相检验、扫描电镜观察和能谱分析,结果表明:铸造缺陷是叶轮后盖板断裂的主要原因.铸造缺陷处发生应力集中从而形成裂纹源,在交变载荷的作用下,裂纹不...     

焦炭塔疲劳寿命有限元分析

以焦炭塔失效敏感部位筒体与裙座连接部位为研究对象,基于JB47321995《钢制压力容器分析设计标准》和新版ASME-Ⅷ-2弹塑性分析标准两种方法,利用有限元分析结果,对焦炭塔疲劳寿命进行分析。结果表明,采用弹塑性分析方法对焦炭塔进行寿命估算更为合理,更加安全。     

基于初始缺陷的钻柱疲劳寿命预测方法

钻柱初始缺陷是影响钻柱疲劳寿命的关键因素之一。传统的钻柱疲劳预测模型往往忽略初始缺陷的影响,导致预测的结果偏大,影响钻柱的安全性。针对钻柱的初始缺陷,在传统无缺陷钻柱的受力研究基础上,用应力集中系数修正钻柱受到的拉伸应力和弯曲应力,同时根据钻柱裂纹拓展规律建立钻柱的疲劳寿命预测模型,最后利用有限元分析工具分别模拟具有不同深度、半长和位置的初始缺陷的钻杆和无缺陷钻杆的平均应力及最小疲劳寿命,并进行对比。研究结果显示,初始缺陷深度和半长对钻杆的最小疲劳寿命有着重要的影响,初始缺陷离接箍越近,对钻柱的疲劳寿命的影响越大。研究结果为准确预测钻井过程中钻柱疲劳寿命,从而保证安全、高效钻进,具有一定的指导意义。     

压力容器疲劳寿命的可靠性分析

介绍了压力容器结构的疲劳扩展寿命计算公式,考虑几种主要参数的不确定因素,应用蒙特卡罗法抽样计算了其中服从不同分布的随机变量值,得出了在一定置信度和一定可靠性下的疲劳裂纹扩展寿命以及在一定使用寿命时结构的失效概率。比较了不同初始裂纹尺寸和断裂韧度对疲劳寿命的影响。利用数值积分法编制了计算机程序。算例证明了此计算方法在疲劳寿命可靠性估计中的可应用性及其工程意义。     

油气管道疲劳寿命预测

基于前人对管道疲劳寿命的研究，参考国内外文献，提出了在Paris公式的基础上考虑了管道的运行载荷比，并将其运用到某油气管道的疲劳寿命预测中。计算结果表明，管道的运行载荷比是影响疲劳寿命预测的一个主要原因。同时，该结果可以给管道检测、检修及更换提供依据。     

基于可靠性理论的钻柱疲劳寿命预测

钻井过程中极易发生钻柱疲劳失效事故,不仅影响钻进速度,而且大大降低了钻井效益,因此准确预测钻柱的疲劳寿命,对于提高钻柱的安全可靠性、减少钻井事故的发生具有重要意义。根据钻柱疲劳裂纹的扩展与钻柱的应力状态有关,首先对钻柱进行了应力状态分析,并进行了等效应力合成。在应力分析的基础上,结合可靠性理论,确定了影响钻柱疲劳裂纹寿命的随机性参数:钻压、转盘转速以及疲劳裂纹初始长度。结合Form an模型建立了钻柱I、III复合型疲劳裂纹扩展速率的计算模型。算例分析表明,该模型能够计算相应可靠度下钻柱疲劳裂纹的循环寿命,且计算结果与现场钻柱的使用寿命比较接近,能够满足现场钻井工程的精度要求。该模型具有一定的实用性,为钻柱疲劳寿命的准确预测提供了理论依据。     

高产曲井油管柱疲劳试验及疲劳寿命分析

针对高产曲井油管柱在生产过程中高速流体诱发其振动产生的疲劳失效问题,建立了油管柱动力学模型并求解得到交变应力响应,再结合管材S-N曲线和Miner线性累积损伤理论,形成高产曲井油管柱疲劳寿命分析方法.开展疲劳试验测定油管材料13Cr-L80的S-N曲线,且考虑试件表面质量、加载类型、应力集中和加工尺寸的影响对S-N曲线...     

悬跨海底管道疲劳寿命分析研究

海底管道在服役期间由于各种原因会在某些管段形成悬跨。这些悬跨在海流力作用下,将产生涡激振动。这种涡激振动最终可能导致管道疲劳失效。管道在海流力作用下发生的涡激振动是管道振动和漩涡尾流振动耦合的结果。在建立管道振动模型和Matteoluca尾流振子模型基础上,对管道涡激振动动力响应特性进行分析。依据Miner线性损伤累积理论,采用S-N曲线法分析计算管道疲劳寿命。最后,针对海洋油气开发与生产,提出延长海底管道疲劳寿命的方法和措施。     

影响膨胀节疲劳寿命因素的统计分析

运用统计学的方法对影响膨胀节疲劳寿命的因素进行了分析和研究，证实了ＥＪＭ标准对多层膨胀节的应力计算，对非轴向位移的当量化处理以及对压力应力的影响系数方法都是恰当的。热处理对疲劳寿命无显著影响。指出了单波和多波膨胀节采用一个疲劳寿命预测公式是恰当的。     

焦炭塔疲劳寿命评估

通过对焦炭塔失效形式的分析和材料疲劳试验 ,用JB 4 732— 95中疲劳寿命评估的一般方法 ,对已运行 38a的焦炭塔的剩余寿命进行了评估 ,并计算了出该焦炭塔的剩余使用寿命     

抽油杆疲劳寿命计算研究

抽油杆是有杆抽油中三抽设备的关键部件之一。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本,准确预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。对直井和定向井分别建立了计算抽油杆轴向载荷的数学模型,计算出了抽油杆所受的轴向力。同时,建立了疲劳寿命的预测模型,计算了不同形状裂纹的几何形状因子和应力强度因子。并根据以上理论,编写了计算机程序,能计算有初始裂纹和无初始裂纹抽油杆柱的疲劳寿命。采用Forman模型预测抽油杆疲劳寿命,其特点是在Paris模型的基础上考虑了应力比R,计算结果更加准确。同时,分析比较计算结果可得:裂纹初始长度对抽油杆柱的使用寿命影响较大。文中给出的方法简单,精度较高,便于工程应用。     

多工况连续油管疲劳寿命预测方法研究

连续油管作业过程中经历复杂工况,现有研究方法大多仅考虑了单一工况,使得连续油管的疲劳寿命难以准确预测。为提高连续油管疲劳寿命预测的准确性,通过考虑连续油管作业在多工况条件下的特点,依据Manson-Coffin模型、Miner法则及中性层假设,建立含磨损、冲砂、疲劳损伤的连续油管疲劳寿命判断依据;开展连续油管疲劳性能试验,获得CT110连续油管的疲劳寿命模型关键参数;基于连续油管的使用档案,进行了某使用日历下连续油管疲劳寿命算例分析,形成多工况连续油管疲劳寿命预测方法。结果表明：在给定使用日历下,?50.8 mm×4.4 mm CT110连续油管的理论起下作业次数为11次,进行10次作业后连续油管极限载荷为645 MPa,与未使用时相比损失了17%;随着作业次数增多,连续油管寿命明显降低,其截面极限载荷呈下降趋势。本文所研究的多工况连续油管疲劳寿命预测方法为连续油管在实际使用过程中疲劳寿命预测及降级使用提供技术指导。     

SL120型水龙头疲劳试验研究与有限元分析

在钻井作业中,水龙头主要承受起下钻具、悬持钻柱、卡钻或遇阻时提拔钻柱以及排除井下事故等情况下复杂交变载荷的作用,极易发生疲劳破坏。鉴于此,根据SL120型水龙头使用工况,结合各构件材料的受力情况,通过试验获取主要构件材料的S-N曲线,并应用ANSYS软件的Workbench模块开展水龙头整体疲劳分析获取水龙头各构件的应力值,最终得到水龙头各零件的最小疲劳循环次数为1×10~7次,并将所得的循环次数与预期的最大循环次数对比,验证了水龙头的安全性。研究结果为该水龙头的结构优化和材料优选提供了理论依据。     

水下井口头疲劳寿命分析

在海洋钻井和生产过程中,水下井口头系统作为钻井和生产设施的基础装备,其疲劳寿命相当重要。以“勘探三号”平台为假设作业平台,以南海某油田海域作为工程实例取值,应用MOSES软件建立隔水管力学计算MOSES模型,得到求解出隔水管下端挠性接头受到的作用力;然后应用ABAQUS有限元分析软件ABAQUS建立水下井口头的有限元模型,根据研究海域土壤P-y曲线线性化,采用ABAQUS非线性弹簧模拟了土壤与水下井口头的相互作用,对水下井口头进行了疲劳寿命计算。计算结果表明,其疲劳寿命满足相关规范和DNV有关水下井口头的设计和使用要求。     

油管螺纹参数对疲劳寿命的影响

油管螺纹的几何尺寸是衡量油管疲劳寿命的一项重要技术指标。应用有限元在改变螺纹参数的情况下模拟油管几何形貌,计算应力分布并预测其疲劳寿命,针对油管螺纹参数对其疲劳寿命的影响趋势进行了研究。