钻杆螺纹的结构优化与有限元模拟

钴杆螺纹破坏的主要原因是钻杆所受的交变载荷大,产生了较大的应力集中.为缓解内螺纹小端应力集中,在钻杆(如钻铤、方钻杆等)上设计和使用了应力减轻槽结构,这些钻杆在使用过程中取得了良好的效果.基于螺纹牙的强度计算公式,用ANSYS软件建立了钻杆螺纹连接有限元分析模型,对有应力减轻槽的钴杆螺纹接触处进行应力分析,并和普通螺纹进行了对比,结果表明,加应力减轻槽的钻杆螺纹所受应力大大减小,有益于延长钻杆的使用寿命.     

钻杆螺纹的结构优化与有限元模拟

钻杆螺纹破坏的主要原因是钻杆所受的交变载荷大,产生了较大的应力集中。为缓解内螺纹小端应力集中,在钻杆（如普通钻杆、方钻杆等）上设计和使用了应力减轻槽结构,这些钻杆在使用过程中取得了良好的效果。基于螺纹牙的强度计算公式,用ANSYS软件建立了钻杆螺纹连接有限元分析模型,对有应力减轻槽的钻杆螺纹接触处进行应力分析,并和普通螺纹进行了对比,结果表明加应力减轻槽的钻杆螺纹所受应力大大减小,有益于延长钻杆的使用寿命。     

分体式可快速维修型闸阀的设计

为改变现有闸阀结构笨重，损坏后维修困难、维修耗时长等一系列问题，设计一种可快速维修型闸阀，通过将上阀杆与螺纹杆进行组合装配在一起，并将阀体与连接座和支架组合装配在一起，实现了在阀板损坏时，只需要对阀板进行更换即可，无需更换螺纹杆。同时，将下阀杆设计成分体式结构，进一步降低阀杆的更换难度，提高密封性。通过有限元对关键零件阀杆进行应力和变形的分析，验证设计可行性。根据GB/T 26480—2011标准通过水压测试仪对产品进行检测，检测结果显示产品性能符合使用要求。     

基于ANSYS及加速寿命实验台对油缸活塞杆小端断裂进行设计改进

该文对某工程机械油缸活塞杆小端断裂进行失效分析,提出了在现场加工工艺满足设计要求的条件下,活塞杆小端螺纹规格偏小和变截面处未消除应力集中是导致活塞杆小端断裂失效的主要原因。从这两方面出发,优化了活塞杆小端螺纹强度和消除变截面处应力集中,并用ANSYS软件对优化后的结构进行应力分析,并通过油缸加速寿命可靠性实验台做2F试验来验证改进措施,最终提高了油缸活塞杆小端抗疲劳断裂的强度。     

皮革切割机连杆静力分析及优化

采用有限元分析方法,以Autodesk Simulation Mechanical软件作为分析工具,对某型皮革切割机连杆进行静力强度分析,得出结构在正常使用情况下的应力分布,指出连杆的装刀处应力集中情况最为明显,并根据分析结果对装刀处的结构形式进行了必要的改进。对改进后的结构进行分析,结果表明在同样的外载荷作用下改进后的结构比改进前的最大应力减少了85.38%。     

堆垛机活动挡板小缸活塞杆有限元分析与技术改造

30万t横切生产线堆垛机活动挡板气缸在生产中发挥着重要的作用,但生产中经常出现诸如气缸活塞杆螺纹扣损坏、中间摆轴轴头断裂等问题,严重制约横切生产线设备的稳定运行。根据动力学分析结构,利用ABAQUS有限元软件对气缸小活塞杆的螺纹进行应力分析,从结构和材质两个方面对拍板气缸进行改进。然后根据动力学分析结果,以小缸活塞杆螺纹滑扣、断裂为典型故障,运用有限元方法分析了小缸活塞杆受力时的应力分布和应力水平,对部分关键、容易损坏的部位,通过改变尺寸大小、使用强度更好的材质进行改进,获得了满意的效果。     

螺钉预紧力对精密零件装配变形的影响

螺钉预紧力是超精密加工与装配中不可忽视的重要因素,基于ANSYS接触分析模块,采用具有回转对称结构的多个平行环形圆台结构代替螺纹的螺旋升角结构,建立了具有工程实际参考意义的螺纹计算分析模型,通过有限元分析,计算得到了螺钉预紧力作用下连接件及螺纹牙型的变形特征:被连接件的螺钉孔边缘则因受到挤压产生翘曲和彼此脱离的现象;螺钉预紧力主要由螺纹拧入深度较浅的前几个牙型贡献反作用力,螺纹口处的应力与变形最大,螺纹越深,螺纹牙型的应力与变形逐渐减小。     

连接轴的动态特性分析

为了研究机械部件连接轴在工作过程中的受力情况,找出结构的应力集中点,利用大型有限元分析软件ANSYS对其进行施加载荷并求解,得到结构在各个方向上的应力云图以及变形图,从而找出结构的薄弱处,采用加厚或加大尺寸的方法,避免出现较大应力。并根据这些结果对连接轴进行优化,改进结构设计,这对于提高产品的质量非常有益。     

基于ANSYS的旋转床转鼓系统结构优化

为减小旋转床工作过程中转鼓的应力和变形,促进转鼓系统结构的改进,运用ANSYS软件建立旋转床转鼓系统有限元模型,进行静力学分析,得出转鼓正常工作状态下的应力分布。针对应力集中的部位和特点,改变局部结构,提出转鼓结构优化的有效措施。研究结果表明:最大变形在衬套与转鼓座接触处;在衬套中部存在应力集中现象;增大衬套壁厚、减小螺栓孔直径可以削弱该部位载荷。     

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.     

特殊扣套管接头的应力及密封特性分析

以特殊扣螺纹接头为分析对象 ,采用非线性有限元素法 ,分析了套管接头在上扣扭矩、轴向拉伸和内部压力作用下的受力特性。获得了这种特殊扣套管接头密封段、台肩面、螺纹啮合扣面以及管体的应力分布。结果表明 ,采用过盈配合来模拟上扣扭矩的方法具有较好精度。套管接头的薄弱区域在啮合螺纹承载面根部 ,该区域具有显著的应力集中。密封面接触压力随套管内部压力的增大而增大 ,轴向拉力对其影响很小 ,在本文的设计载荷作用下可以保证良好的密封特性     

Calculation method of radial stress and deformation on conic threaded connections with interference fit

This paper presents a calculation method for radial stress distribution and deformation on conic threaded connections with interference fit. Based on elastic mechanics, a new calculation model is established using the thick-walled-cylindrical theory. A sample calculation for API 88.9 mm conic threaded connection indicates that the method proposed in this paper is reasonable, and the finite element analysis (FEA) method is used to validate the proposed method. The results obtained by the proposed method and FEA method are identical. The model offers a new way of calculating the radial stress and deformation on conic thread connections with interference fit.     

Calculation method of radial stress and deformation on conic threaded connections with interference fit

This paper presents a calculation method for radial stress distribution and deformation on conic threaded connections with interference fit. Based on elastic mechanics, a new calculation model is established using the thick-walled-cylindrical theory. A sample calculation for API 88.9 mm conic threaded connection indicates that the method proposed in this paper is reasonable, and the finite element analysis (FEA) method is used to validate the proposed method. The results obtained by the proposed method and FEA method are identical. The model offers a new way of calculating the radial stress and deformation on conic thread connections with interference fit.     

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。     

弹塑性变形对螺栓应力和轴力分布的影响

为了解决液压机用锯齿形螺纹在啮合螺纹段第一扣牙根处的疲劳断裂问题,采用非线性有限元数值模拟方法,以ANSYS软件为工具,考虑螺栓和螺母材料的弹塑性,研究了不同轴力作用下啮合螺纹段的应力和变形规律.给出不同轴力下螺栓啮合螺纹段中轴力和牙根峰值等效应力沿螺母高度的非线性分布规律,得出螺母螺纹约70%塑性变形可使螺栓牙根峰值等效应力和牙间轴力趋于均匀分布的结论,为大型螺栓连接结构的弹塑性设计提供了有益指导.     

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。     

卷取机卷筒的静态应力变形分析

笔者应用有限元软件对卷取机卷筒进行静态应力和变形分析,以及卷重与卷筒应力变形的关系,研究影响卷筒使用寿命的主要因素,并对卷筒结构进行了改进.     

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。     

基于ANSYS的特殊螺纹接头结构设计与分析

针对API螺纹接头泄漏等问题,进行了螺纹接头密封机理的研究。建立了螺纹接头密封性能与受力情况、温度载荷变化情况之间的关系;提出了一种双台肩、三锥度的新型特殊螺纹接头的密封形式,利用ANSYS软件对新型特殊螺纹接头分别在两种受力工况和不同温度载荷下进行了分析,得出了特殊螺纹接头各扣牙的接触应力变化曲线、各扣牙齿顶齿根受力变化情况曲线及其抗泄漏能力随温度载荷变化情况曲线。研究结果表明:基于ANSYS的新型特殊螺纹接头受力分布呈"W"型,其值变化范围为150 MPa～350 MPa,未超过材料强度极限,整体受力较为均匀;并且螺纹接头的接触应力变化相对值范围为-25～0,符合防泄漏机理要求。     

圆螺纹油管上扣扭矩计算方法

上扣扭矩是影响油气井螺纹连接质量的主要影响因素之一。基于FEA建模的简化假设,提出一种新的计算油管上扣扭矩的方法。以N80级套管为例进行有限元分析,利用有限元分析结果和上扣扭矩计算公式求出不同过盈圈数下的上扣扭矩,并与相关标准中给出的上扣扭矩进行对比。结果表明,利用上扣扭矩计算公式所求得的上扣扭矩值与相关标准中规定的数值十分接近。