可自适应膨胀防砂筛管模拟试验装置开发及应用

介绍可自适应膨胀防砂筛管模拟试验装置的结构组成,分析其试验原理及流程。利用该装置进行防砂和筛管参数优选试验,试验表明砾砂中值比在6-8时,易于形成稳定砂桥,起到好的防砂效果,为可自适应膨胀防砂筛管的生产应用提供指导。     

油田防砂筛管工艺技术

出砂是油田开发中伴随的现象,机械防砂是延缓油井出砂的重要手段。近年来机械防砂技术经历几次变化,在各油田的应用中也有优劣,实践表明油田防砂筛管技术具有良好的保护套管和防砂效果,为稠油、超稠油油藏出砂井正常生产创造安全、可靠的工作条件,具有良好的应用前景。     

试论多流向防砂筛管的研制与应用

在车排子采油区,由于油层出砂造成机械采油井的杆泵故障频发,本文分析了目前在用的激光割缝管、多孔筛管等防砂效果,尤其对泵吸入口防砂工作原理以及工具的结构的优缺点进行了系统研究,提出了优化改进,研制出多流向防砂筛管,取得了较好的现场应用效果。     

高强度防砂筛管的研究与应用

筛管在石油开采方面的应用非常广泛,现在对于出砂油藏主要采用筛管防砂完井工艺技术,但是筛管在使用2至3年后容易被堵塞或被反复抽汲的液体刺漏,造成防砂筛管失效,采用二次防砂补救作业困难并且容易损坏筛管。本文主要介绍一种过流介质层采用新结构的高强度防砂筛管的研制和应用效果,这种筛管结合了绕丝筛管和金属过滤介质筛管的优点,依靠由装配公差形成的缝隙过流挡砂,通过试验和现场应用证明了此种筛管具有承压强度大、挡砂精度高、使用寿命长的特点,拥有厂‘泛的应用前景。     

复合防砂筛管割缝激光加工工艺研究

在介绍激光加工原理和数控激光加工机床基础上,分析复合防砂筛管梯形割缝激光加工的工艺方案,并对加工常见质量缺陷及产生原因进行分析。     

复合缝腔割缝筛管的流阻分析及优化设计

原油流经筛管的流动阻力是设计新型复合缝腔割缝筛管的主要考虑因素之一。通过对流经复合缝腔割缝筛管原油流动阻力的精细计算,得到了大量的筛管参数与流阻的关系数据,利用BP神经网络技术,建立了筛管流阻预测模型。基于此预测模型,采用遗传算法对筛管多个参数进行了综合优化。实验实测数据表明,筛管流阻预测模型的计算结果符合工程要求。油田现场应用表明,通过该方法设计的复合缝腔割缝筛管流阻小、强度高、使用寿命长,市场前景广阔。     

316L不锈钢管的膨胀性能

采用自上而下的膨胀工艺,对316L不锈钢管进行9%的径向膨胀实验,对比膨胀变形前后的力学性能。研究结果揭示了316L不锈钢管的膨胀特性:管材的长度减小了约3.6%,壁厚减小了4.4%左右,不均匀变形程度增加;由于加工硬化,管材的布氏硬度和抗拉强度明显增加,断后伸长率和断面收缩率出现大幅度下降。断口形貌表明膨胀前后的316L不锈钢管均属于韧性断裂,膨胀前试样断口以韧窝为主,部分韧窝呈撕裂状,而且出现明显的蛇形滑动现象;膨胀后试样断口的韧窝变小变浅,大部分蛇形滑动现象消失。     

交联剂对可膨胀小球制备的影响

以丙烯腈为主要单体,以氢氧化镁为无机分散剂,采用常压聚合法,制备了膨胀倍率达到20-30倍的可膨胀小球。系统研究了二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和二乙烯基苯(DVB)等5种交联单体对可膨胀小球制备的影响。通过扫描电子显微镜、热重分析、交联密度测定等手段研究了可膨胀小球的形貌、粒径、发泡剂的含量、交联密度、发泡倍率。确定DPGDA为最佳的交联剂种类,用量为1.7%。采用DPGDA作为交联剂的小球既具有较完好的球状形貌,又有较小的粒径,较高的发泡剂含量和较高的交联度,膨胀倍率可达30倍。     

水交换法制备低温可膨胀石墨的研究

采用一种新型的水交换法制备工艺,以天然石墨、高锰酸钾、浓硫酸为原料,制得了在160℃时即可发生膨胀的低温可膨胀石墨.采用热失重分析(TGA)、傅立叶转换红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征与分析.结果表明,通过水交换法使得插入石墨层间的主要物质为水,水在低温下瞬间汽化对石墨片层产生张力,导致石墨低温膨胀.因此,石墨发生膨胀时无有害小分子释放,对环境友好.     

不同粒径可膨胀石墨协同聚磷酸铵对环氧树脂燃烧性能的影响

制备了环氧树脂(EP)/聚磷酸铵(APP)/可膨胀石墨(EG)阻燃材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)研究了EG及其粒径对材料阻燃性能和燃烧成炭效果的影响。结果表明,EG具有一定的协同阻燃效果;EP/APP/EG复合材料燃烧过程均无溶滴现象;EG可提高EP/APP高温残留量,并能有效提高燃烧炭层膨胀体积;与50 mesh EG相比,100 mesh EG具有更好的协同阻燃以及协同成炭效果。     

孪生诱发塑性钢实体膨胀管膨胀有限元分析

孪生诱发塑性（twinning induced plasticity,TWIP）钢作为一种具有高强韧性的先进钢铁材料,鲜有文献报道其用于膨胀管的膨胀力学有限元分析．为了获得TWIP钢膨胀管的膨胀过程及膨胀后的力学状态、不同壁厚TWIP钢膨胀套管的理论膨胀极限及壁厚对其膨胀的影响,采用ANSYS有限元分析技术建立了可膨胀套管膨胀过程的力学模型,以TWIP钢作为套管的膨胀模型对象,对不同壁厚的 219.075 mm实体膨胀套管在25 ℃时的不同膨胀率的膨胀过程进行了有限元分析．分析结果表明：壁厚对膨胀前后套管最大等效应力分布的影响不大;不同壁厚膨胀套管膨胀后残余应力沿轴向的分布规律基本一致,残余应力的峰值随膨胀套管壁厚的增加而略有上升;相同壁厚的TWIP钢理论膨胀极限较传统膨胀管用钢大5%～10%．从分析结果可以得出,大膨胀率膨胀管用TWIP钢较其他传统膨胀管用钢（J55钢等）具有较大的优势,因此对TWIP钢膨胀管力学有限元分析具有重要的意义．     

过盈配合数值分析与优化设计

围绕高速转盘的过盈配合问题，应用Ansys9．0有限元软件非线性接触技术和优化分析技术确定传递扭矩所需的最佳过盈配合量。实践证明，有限元技术在工程应用中能够优化过盈配合量，缩短设计周期，提高设计质量。     

导线覆冰脱落的数值模拟和参数分析

导线覆冰脱落产生的纵向不平衡张力会严重威胁到输电线路的安全。在塔线体系模型基础上利用冰单元的生死模拟导线覆脱冰,通过与以往的模型试验比较验证该模拟方法的适用性,进行建模参数的敏感性分析以确定合适的计算模型,最后进行导线脱冰的参数分析。计算结果表明,脱冰前输电塔的基底剪力和基底弯矩为零,脱冰后两者大幅增加,且越靠近脱冰档数据越大。当档距越大、覆冰越多、脱冰位置越靠中间和脱冰比例越大时,脱冰响应越显著;当导线的初始张力越大时,脱冰响应越小。     

DEM study of particles flow on an industrial-scale roller screen

In this work, the screening process of an industrial-scale roller screen was simulated based on the validated discrete element method (DEM). The effects of the feed rate, rotational speed of rollers, inclination angle of screen deck and the cohesion force between wet particles on the screening process were investigated. The results show that screening efficiency decreases with the increase of feed rate, which remains above 0.80 when the feed rate is less than 700 kg/s. The optimal values of rotational speed and inclination for high efficiency are 100 r/min and 6°, respectively. Working parameters have a significant effect on both the passing percentage and the average velocity of different size fractions. Hence, reasonable working parameters should be adopted to avoid the accumulation of particles on the deck. Moreover, both particle shape and cohesion force have little effect on the screening processes of the roller screen.     

Numerical Methods for Constrained Elliptic Optimal Control Problems with Rapidly Oscillating Coefficients

In this paper we use two numerical methods to solve constrained optimal control problems governed by elliptic equations with rapidly oscillating coefficients: one is finite element method and the other is multiscale finite element method. We derive the convergence analysis for those two methods. Analytical results show that finite element method can not work when the parameter $\varepsilon$ is small enough, while multiscale finite element method is useful for any parameter $\varepsilon$.     

Computational modeling of high performance cementitious thin shell elements under in-plane shear

High-performance cementitious materials are widely used in the construction of thin shell elements. This study investigates a simulation method based on composite layered shells for the nonlinear analysis of high-performance cementitious elements under in-plane shear. A tube torsion test is simulated and analyzed with MSC-MARC and its results are compared to an alternative calculation method, the Simplified Model for Combined Stress resultants (SMCS), as well as with experimental data. The simulation method is found to produce accurate results for fully under-reinforced elements with a range of strong to weak reinforcement ratios less than 2.     

Nonlinear hygro-thermo-elastic vibration analysis of doubly curved composite shell panel using finite element micromechanical model

Nonlinear free vibration behavior of laminated composite curved panel under hygrothermal environment is investigated in this article. The mathematical model of the laminated panel is developed using Green–Lagrange-type geometrical nonlinearity in the framework of higher-order mid-plane kinematics. The corrugated composite properties are evaluated through the micromechanical model and all the nonlinear higher-order terms are included in the present model for the sake of generality. The equation of vibrated panel is obtained using Hamilton's principle and discretized with the help of the finite element steps. The solutions are computed numerically using the direct iterative method. The effect of parameters on the nonlinear vibration responses is examined thoroughly by solving the wide variety of numerical examples.     

基于构型设计的非标包装箱力学行为数值研究

目的 深入认识非标包装箱承力钢结构框架的力学特性,避免发生包装箱失效事件。方法 基于弹塑性力学,利用数值计算软件建立足尺度产品–框架互作用非线性有限元模型,研究框架在不同工作环境下的力学特性。结果 包装箱采用六吊点起吊与采用四吊点起吊相比,采用六吊点起吊框架安全性更高、疲劳寿命更长、变形量更小。当产品载荷接近包装箱设计载重时,六吊点起吊方式为优选方案。起吊和堆码工况框架失效均主要体现为强度失效,危险位置为型钢对接尖角应力集中处,对该位置进行局部加强可提升框架的载重能力。结论 所研究非标包装箱能够满足项目的装箱和运输需求,与常规装箱运输方案相比,具有明显的经济效益,建议研究对象起吊加速度小于1g。     

颗粒团聚分布的复合材料数值模型

目的 提出颗粒团聚分布的数值模型参数化建模方法,以高效建立颗粒有序分布的复合材料微观构型。方法 以颗粒尺寸、颗粒团聚区域的半径以及团聚区域局部体积分数和整体体积分数的比值作为表征颗粒团聚结构的基本建模控制参数,首先建立了圆形/球形区域内的Voronoi多胞元结构,其次编写基于Python语言的接口程序,根据角点坐标和几何拓扑关系将多胞元结构导入有限元软件中,并对每个胞元按团聚区域局部体积分数进行缩放,形成了圆形/球形区域的颗粒团簇,最后使用随机顺序吸附算法将团聚颗粒在代表单元内周期性随机投放,生成了颗粒团聚分布的复合材料二维/三维微观构型。结果 使用不同控制参数进行数值建模测试,生成一个颗粒数目在1 000以内的二维/三维颗粒团聚微观构型仅需要数分钟,验证了本文方法的有效性。使用二维模型对单轴拉伸进行数值模拟,结果表明,材料宏观塑性随着颗粒团聚程度的增大而降低。结论 本文建模方法可以为复合材料结构设计提供有效的数值仿真支撑。