预制拼装综合管廊接头有限元计算方法研究

城市地下综合管廊作为城市的生命线保障城市正常运行,近年来随着施工技术与施工工艺的 提高,综合管廊的结构形式已有新的发展与变化,其中以预制拼装综合管廊为主。根据木桶效应可知, 预制拼装综合管廊接头的受力性能是管廊整体性能的关键,接头的受力与变形将影响到结构整体稳定 性与管廊渗漏水的情况等。为研究预制预应力接头在荷载作用下的变化规律,以数值模拟为研究方法 对某预制预应力综合管廊接头的受力情况进行分析,分别对该接头的破坏过程、普通钢筋及预应力筋变 化情况、接头抗弯刚度、接头截面变形情况进行研究,并与足尺试验结果进行对比,两者基本吻合。进一 步验证了该有限元计算方法的可行性,并为预制预应力综合管廊的接头受力性能研究提供依据。     

马马崖水电站溢流坝段三维深层抗滑稳定分析

复杂地基上重力坝的抗滑稳定问题一直是设计人员关注的重要问题。针对马马崖一级水电站 的复杂地质条件,分析了重力坝河床坝段群潜在的滑移模式,建立了坝体和坝基的三维有限元模型,利 用有限元应力代数和法和刚体极限平衡法对该溢流坝段的抗滑稳定进行了分析,研究了左岸非溢流坝 段与河床溢流坝段之间接触面黏聚力对大坝抗滑稳定的影响,同时分析了上下游岩体对坝段抗滑稳定 的影响。结果表明:采用应力代数和法计算出的抗滑稳定系数要比刚体极限平衡法得到的抗滑稳定系 数小;坝段之间横缝灌浆的黏聚力对河床坝段群的抗滑稳定具有重要的影响,考虑横缝灌浆的黏聚力作 用后河床坝段群的抗滑稳定性能满足规范要求。计算结果为马马崖一级水电站大坝的抗滑稳定处理措 施设计提供了参考。     

水闸基础灌注桩竖向承载力的判定方法对比研究

以某水闸基础的２根灌注桩为对象分别采用ＡＢＡＱＵＳ数值模拟、高应变试验以及基于地勘资 料的规范方法,对灌注桩在竖向荷载作用下桩侧摩阻力、桩端阻力、桩轴力、桩顶位移和极限承载力等方 面进行对比分析。研究表明高应变试验、数模计算和基于地勘资料推求的桩基承载力结果较为接近,以 高应变结果为基准,数模计算与之相差６．５１％,基于地勘资料推求结果相差２２．０９％。说明基于 ＡＢＡＱＵＳ数值模拟能实现灌注桩全过程的竖向承载性能模拟,达到快速、基本准确地确定灌注桩承载 力。     

陶瓷填料在江汉油田的应用

江汉油区有原油脱水三相分离器28台,脱水填料采用不锈钢波纹填料(1Ci18Ni9Ti),投用不到两年就腐蚀,失去脱水效果,影响了油田的正常生产和经济效益。为此,提出了PAC轻质强化陶瓷波纹填料的试验研究:以非金属填料代替金属填料,用于原油脱水,解决腐蚀问题。应用表明,陶瓷填料不仅能加快油水分离,保证原油脱水质量,而且能减轻工人劳动强度,为油田如何解决高含水原油脱水及腐蚀问题提供了一条有效的新途径。     

压裂泵液力端阀箱内腔结构优化研究

压裂泵液力端阀箱内腔在加工完成后会自然形成相贯线,该相贯线位置存在严重的应力集中问题。这些位置也是液力端阀箱常见的开裂位置,虽然通过相贯线倒圆角的方式可以减小应力集中程度,但是应力减小的幅度不是十分明显。针对此问题,通过有限元仿真对比的方式进行了阀箱内腔优化研究,提出了减小阀箱内腔应力集中程度的技术方案,同时提出了应用该方案时应注意的一些问题。研究结果对于提高压裂泵液力端使用寿命及优化压裂泵液力端设计具有一定的指导意义。     

基于流固耦合的闸板防喷器建模及有限元分析

为了更加准确地分析流体对闸板剪切力的影响规律,需要对闸板防喷器剪切钻杆进行流固耦合分析。以钻杆窜动和扭转2种动态工况为例,利用SolidWorks建立闸板防喷器三维模型,并对防喷器内部流体域进行有限元建模,输出到ANSYS Fluent进行有限元分析。结果表明:在闸板剪切钻杆过程中,流体达到稳态后,在钻杆窜动工况下,流体力随钻杆受载荷力增大而减小; 在钻杆扭转工况下,流体力随钻杆扭转角度而变化,在扭转90°时流体力最大。研究结果可为防喷器剪切闸板的剪切能力分析及结构设计提供参考。     

基于正交试验的气密特殊螺纹油管接头密封性能研究

开发深海油气需要钻探大量超深井、大位移井,井下油管需要承受水下复合载荷的综合作用,这对气密特殊螺纹油管接头的密封性能提出挑战。以?99.25 mm×6.45 mm气密油管特殊螺纹接头为研究对象,以密封面最大接触压力为考核指标,依据ISO 13679标准A系试验载荷包络线对正交优化试验结果进行密封性能分析。分析结果表明：密封面最大接触压力影响因素敏感性由大至小的顺序为：密封面角度>扭矩台肩角度>螺纹承载面角度>螺纹锥度>螺纹螺距;气密特殊螺纹油管接头参数最优组合为密封面角度10°、扭矩台肩角度-12°、螺纹承载面角度12°、螺纹锥度1∶18、螺纹螺距4.8 mm;优组后油管接头在ISO 13679标准A系试验载荷下各加载点密封性能良好。所得结果对气密特殊螺纹油管结构的进一步优化设计具有指导意义。     

近钻头旋扭冲击器结构设计与试验

PDC钻头在深井高硬度、研磨性较强的地层钻进时会出现蹩钻、跳钻现象,从而导致钻头机械钻速低、进尺少、经济效益差等问题。为提高钻头机械钻速,克服深井高硬地层普遍存在的粘滑现象,开展了近钻头旋扭冲击器设计研究工作。结合流体力学对工具进行结构优化设计,通过建立三维模型,运用模拟软件对工具结构流场进行有限元仿真分析,确定了工具结构参数。试制样机开展室内及现场的性能测试,样机各项功能正常,达到设计指标,满足现场应用要求。可为后期现场应用及工具的进一步优化改进提供借鉴。     

特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大原因分析

针对某西部油田商检时发现的特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大问题,进行调查研究、有限元分析、上扣验证试验和密封验证试验。结果表明:特殊螺纹油管接头工厂端上扣后,现场端接箍的螺纹中径胀大很小,但密封面直径胀大较大; 接头的壁厚越厚、上扣转矩越大、拐点转矩越低和台肩宽度越窄,密封面直径胀大就越明显。研究还发现接箍过大的胀大量会导致接头密封失效。为防止接箍胀大而影响密封性能,建议生产厂严格控制拐点转矩、适当延长转矩台肩宽度,并将这两项指标列入检验标准; 同时,建议油田制订验收标准时限定接箍密封面直径胀大量,并据此调整验收标准的公差范围。     

基于响应面法的双边长初级永磁直线同步电机多目标优化设计

永磁直线同步电机由于存在边端效应以及齿槽效应,在运行中不可避免地产生推力波动。针对高速大推力密度应用场景,对一种双边长初级PMLSM开展了优化设计。将有限元法与解析法结合,首先独立分析了轴向长度、极弧系数和初级轭部高度等单个参数对电机水平推力和推力波动的影响,并进一步采用Taguchi法筛选显著性较高的结构参数。在此基础上,以提高电磁推力、减小推力波动为优化目标对电机进行响应面分析,得到最终的电机尺寸优化参数。最后制作样机并搭建实验平台,验证了所提优化方法的有效性。