海洋石油平台水下夹桩器液压缸结构优化设计

水下夹桩器是一种广泛应用于海洋石油平台建设的液压夹具.在水下夹桩器液压缸设计中引入有限元分析的优化设计过程,完成了水下夹桩器液压缸结构的优化设计.利用ANSYS软件中的参数化设计语言(APDL),建立液压缸的参数化有限元优化模型,完成了优化计算,得到了优化结果,并将该结果与理论计算结果进行了比较.分析结果显示,将基于有限元分析的优化技术应用于水下夹桩器液压缸的设计是一种有效的方法,优化后的结构特性与受力状况得到改善,设计出的结构满足工程要求.     

基于APDL语言的喷砂罐结构参数优化设计

利用ANSYS软件中参数化设计语言（APDL）,将参数化设计与有限元结构分析相结合,建立了喷砂罐的有限元模型。通过设计不同腔体形状的喷砂罐,研究其工作时所产生应力的大小,并根据计算应力的变化,提出了喷砂罐的优化模型,确定了喷砂罐的形状及尺寸,对喷砂罐的设计有实际的指导意义。     

旋转导向钻井工具3D参数化虚拟样机设计

简述了旋转导向工具的结构组成和工作原理.利用SolidWorks软件平台对某型旋转导向工具进行3D参数化设计.采用SolidWorks自带的有限元插件COSMOSWorks建立了该工具的三维有限元网格模型,对芯轴进行了有限元分析,分析结果证明芯轴的结构设计合理,强度满足工况要求.虚拟样机设计和有限元计算结果为进一步改进和优化旋转导向钻井工具提供了理论依据.     

基于NX7.0软件的万向升降台参数化建模与分析

结合万向升降台的结构特征,用NX7.0软件建立了可参数驱动的三维模型,并对所建立的模型进行有限元分析,验证模型的正确性。利用所建立的模型做了参数驱动化修改,用有限元分析方法校核了关键部件的应力和位移。为快速完成此类设计提供参考。     

基于TrueGrid软件的射孔弹有限元仿真模型参数化建立方法

研究了用于仿真计算的射孔弹有限元模型参数化建立方法.针对弧顶单锥型射孔弹分别进行了药型罩和装药结构特征分析及壳体结构特征分析.基于TureGrid软件研究射孔弹结构的参数化离散方法,提出仿真计算用有限元模型的参数化建立方法.采用VC++语言编写了应用程序,通过该应用程序可快速建立弧顶单锥型射孔弹有限元模型.通过实例验证了该方法的正确性,该研究结果可为相关研究提供参考和借鉴.     

压缩机级间冷却器异形铸铁壳体应力分析与结构优化

针对铸铁制造的冷却器异形壳体设计中存在的规则设计方法过于保守问题，改用有限元分析方法进行冷却器异形壳体的结构强度分析。在满足结构强度的条件下，采用ANSYS参数化设计，以加强筋的高度和厚度、筒体厚度、平板厚度作为优化变量，以质量最小作为优化设计的目标函数，对冷却器异形壳体进行结构优化设计。有限元分析结果表明，结构优化后的冷却器异形壳体质量减少了23.35%，达到了结构轻量化和节约成本的目的。     

铸铁微磨机的有限元分析

建立了微磨机的外壳有限元分析模型,应用APDL语言实现了整体结构的参数化分析设计。按照ASME VIII-1 UCI铸铁制造的压力容器的要求(UCI-23)采用第一强度理论进行强度评定。本文对灰铸铁材料的压力容器的有限元分析具有一定指导意义。     

导管架下水参数的正交优化设计

为了更加快速准确地优选下水参数,提高导管架下水方案的设计效率和质量,建立了导管架下水的参数化有限元仿真模型,采用正交试验方法,选取4个主要下水参数,设计了4因素5水平的正交方案,通过参数化批处理方式对所得25种组合工况进行了三维时域数值模拟。选取导管架泥面间隙、驳船摇臂最大支反力和导管架最大拍击速度等3个下水指标,进行参数敏感性极差分析与多指标综合评价。分析结果表明:下水参数对导管架滑移下水工程的安全性和经济性起着主要的控制作用。采用正交试验设计法可以直观地分析下水参数对下水指标的影响状况,分清各因素的影响主次。滑动摩擦因数对导管架拍击速度的影响最大,采用较大的滑动摩擦因数可有效增加下水过程的稳定性和可靠性。由正交试验法得出的优化方案比简单优化法得出的方案更加可靠和经济。所得结论可为导管架滑移下水方案的优化设计提供参考。     

大型球罐的参数化设计和应力分析软件开发

利用可视化编程语言Delphi6 .0编制了大型球罐的参数化设计和应力分析软件 ,实现了球罐设计与ANSYS的无缝衔接。并以 10 0 0m3 的大型液化汽球罐为例 ,运用该软件与商业有限元软件ANSYS7.0 ,对其进行了参数化设计和有限元应力分析。采用应力分析设计方法 ,对人孔接管与球壳、支柱与球壳等连接位置的截面进行了强度校核。     

基于有限元法的矩形灭菌器应力分析与优化设计

使用有限元方法对矩形灭菌器进行应力分析,在满足强度要求和稳定性的前提下,通过ANSYS有限元参数化语言APDL对灭菌器结构的腔体厚度、加强筋厚度、加强筋高度、加强筋宽度、加强筋个数及腔体倒圆角度数6个参数进行了优化设计计算。模拟计算结果表明,优化后灭菌器质量减少了30.18%,达到了设计的经济性要求,此结果可为生产制造提供一定的依据。     

S型焊接金属波纹管波片波形优化设计

S型焊接金属波纹管的波片波形结构对波纹管性能影响较大,目前尚无准确表达波形结构对波纹管性能影响的具体设计公式及理论。利用ANSYS Workbench软件建立了直边波形及斜边45°波形这2种S型焊接金属波纹管波片的二维模型,以提高波片压力刚度为优化设计目标,对模型进行静力学分析,确定了需要优化的波形结构参数及其取值范围。调用ANSYS Workbench响应面优化模块,设置优化参数与目标函数,求解得到优化设计后的波片波形结构参数数值。优化设计前后波纹管波片的应力分布和压力刚度对比表明,优化设计后的波片具有更高的压力刚度及更小的应力,优化后的斜边45°波形波片的力学性能更优。     

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件ANSYS对ZJ30/1700CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析,计算得出了井架的前9阶模态频率及相对应的主振型.通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较,并对各阶模态主振型的分析,得出该钻机井架结构设计合理的结论.     

双闸板防喷器主壳体的有限元强度分析

为便于分析，简化了双闸板防喷器的结构。在额定工作压力和静液压试验压力2种情况下，采用ANSYS分析软件对双闸板防喷器承压主壳体进行了有限元分析计算，证明有高应力区。按照ASME应力分析法分析其应力类剐及应力组合，表明该设计是安全的。     

基于改进BESO方法的多工况船体开孔孔形优化

以船体梁腹板开孔为研究对象,考虑船体复杂受力工况,基于含满意度权重因子的折中规划法,对传统双向渐进结构优化(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization, BESO)算法进行改进,将体积减轻比作为优化目标,孔边应力作为约束,提出一种适用于船体结构孔型的优化方法。在此基础上,基于ANSYS软件,通过二次开发编写改进BESO算法优化程序,对船体梁腹板的腰圆开孔进行优化设计,得到应力分布均匀且减重明显的开孔型式。优化结果表明,在满足结构强度的条件下,船体梁腹板减重30.01%,达到轻量化的目的。研究成果可为船舶结构设计优化提供参考。     

深海油气管道连接器密封机理与多目标优化研究

深海油气管道连接器的结构参数直接影响其密封性能,因而对连接器进行密封机理分析与结构参数优化研究具有重要的意义。为此,首先分析了金属接触静密封的形成机理,建立了连接器形成可靠密封的临界条件;基于接触力学推导出临界弹塑性接触压力均值的计算公式,并计算出219 mm连接器的临界值为370 MPa;应用ANSYS参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language,APDL),对连接器的结构参数进行了灵敏度分析,确定了影响密封性能的5个关键结构参数。进而以主、次密封面上的接触压力方差为2个目标,以主、次密封面上的接触压力均值和最大塑性应变为约束变量,运用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)对连接器进行了优化设计,结果表明:接触压力方差显著减小,接触压力均值大于370 MPa,塑性应变较小。最后对优化前后的深海管道连接器进行了水压和拉伸试验,结果表明:优化之后的连接器承受水压能力大于设计极限压力18 MPa,承受轴向拉力大于7.0×10~5 N。该方法对于其他尺寸深海管道连接器的设计具有参考价值。     

基于遗传算法的无绷绳修井机钢丝绳与井架夹角优化设计

定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角,对无绷绳修井机井架的应力和变形影响很大,为了降低井架的应力和变形,用遗传算法优化了无绷绳修井机定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角.基于ANSYS分析了优化前后两种方案无绷绳修井机井架的应力和变形,分析结果表明,优化后的方案井架的应力和井架上天车位移减小了,优化设计方案明显改善了无绷绳修井机的结构参数.     

UPP-9型笼式卡瓦高温高压完井封隔器研制

提出的卡瓦结构设计方法涵盖材料评估与选择、卡瓦组件结构优化、卡瓦结构参数优化、卡瓦测试验证等流程。应用该方法设计了可以控制启动载荷的上、下笼式卡瓦组件结构。结合ANSYS有限元分析、样机测试等方法,对所设计的笼式卡瓦组件进行优化设计与试验验证。对带有防挤出护肩的2种胶筒密封组件的试验研究表明,带隔环的三胶筒结构更为优异。在此基础上,研制了高温高压液压坐封永久式封隔器,额定工作压力68.94 MPa(10 000 psi),额定工作温度204.4℃(400℉)。测试结果表明,所研制的封隔器符合API SPEC 11D1标准V0级测试要求。     

石油机械软件分析平台方案设计和优化

应用现代设计理论和方法,通过对石油机械软件分析平台功能的定义、分析及综合,从定性、定量2个方面进行分析和评价,获得了石油机械软件分析平台的最优方案,即应用Pro/E、AD-AMS及ANSYS软件作为其分析功能模块,石油机械设计者可通过该平台进行结构设计、运动学和动力学仿真,并在虚拟条件下检验设计结果的正确性。     

压力容器圆筒大开孔补强计算方法分析

笔者归纳出各种圆筒开孔补强计算方法,并指出常规计算方法所考虑补强对象的局限性,通过实例计算,用有限元法对圆筒大开孔计算截面的应力进行了分析,用压力面积法和JB4732[1]中的附录J法验证其各自计算方法的局限性,比较各种计算结果存在一定的差异,并提出在工程设计时应视具体情况采用合适的计算方法。对于一些重要设备如有特殊安全性要求的大开孔设计时,应采取特别谨慎的做法,尽量考虑已有的设计或使用经验,详细分析其受力情况,按一种方法设计后再用有限元法进行校核。     

牙轮钻头滑动轴承浮动套优化设计

为了延长牙轮钻头滑动轴承的使用寿命,对带浮动套的牙轮钻头滑动轴承结构进行理论分析,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真。以浮动套的内、外间隙比和浮动套厚度为设计变量,以接触有限元分析的峰值接触压力为目标函数,用接触有限元方法建立了带浮动套的滑动轴承优化设计模型。优化结果表明,选择合适的浮动套内、外间隙比,不管其是否正常工作,都能大大改善牙轮钻头滑动轴承的接触压力和最大Mises应力,推荐内、外间隙比为2.2～2.8;浮动套能改善滑动轴承局部磨损,且浮动套厚度对其接触压力及峰值应力影响较小;选择合理的浮动套与不带浮动套的牙轮钻头滑动轴承相比,其接触压力降低了25.0%,最大Mises应力降低了32.2%。