基于Pro/E和ANSYS的提环实体建模与有限元分析

水龙头提环实体建模与有限元分析对其结构设计和性能改进十分重要.针对水龙头提环的受力状况和变形,利用建模功能很强的Pro/E软件来建立提环的三维实体模型,然后将模型导入ANSYS软件中进行有限元分析,对提环的整体应力和不同部位的形变量进行了有效的设计与仿真研究,其结果在工程实际中得到了较好的验证.     

XSL675型旋扣水龙头提环有限元分析

根据石油钻机XSL675型旋扣水龙头提环的设计图,通过UG建立其整体三维实体模型,按照API Spec 8C规范要求和材料的抗拉性能试验数据,确定本构关系和加载方式。运用ABAQUS有限元分析软件,计算了提环在额定载荷和超负荷条件下的应力状况,分析了提环的应力分布规律。并根据API Spec 8C规范要求设置危险下限和安全上限,显示了提环的危险区域和安全区域,提出了改进和优化措施,为石油钻机旋扣水龙头提环的安全设计和结构优化提供参考。     

DDZ5—18—350牛头钻杆吊卡断裂分析

对ＤＤＺ５－１８－３５０牛头钻杆吊卡三维应力场进行分析后，采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子，给出了应力强度因子沿裂纹前沿的变化规律。根据有限元数值，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的牛头钻杆吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期和制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。     

抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子有限元分析

运用三维有限元法求解抽油杆杆体及接头不同部位表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用Ｉｎｇｒａｆｆｅａ方程由裂端２０节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹线的变化，实验验证表明，运用三维有限元分析所得到的应力强度因子有较高的工程精度。应用此结果，可对抽油杆不同部位的裂纹问题作断裂与疲劳分析。     

SL675型水龙头强度分析与验证试验

水龙头是石油钻机提升系统和循环系统的核心部件,作业时承受巨大的静载荷和复杂的交变载荷。壳体和提环是水龙头承载的重要零件,其强度、可靠性及使用寿命直接决定钻井作业的安全可靠性。鉴于此,采用ANSYS有限元分析计算和验证试验相结合的方法,参考API 8C规范和ASME标准的相关要求,对深井钻机SL675型水龙头在典型试验工况(即13 500 k N加载条件)下的强度进行分析。分析结果表明:SL675型水龙头壳体和提环的最大应力分别为628和731 MPa,均小于2种材料的屈服强度690和758 MPa,满足设计要求;ANSYS模拟计算应力与设计验证试验应力很接近。研究结果为水龙头的优化设计提供了可靠的理论依据。     

钻杆公接头台肩转角处表面裂纹有限元计算

论述应用三维有限元位移法，对不同型号钻杆公接头台肩转角处不同形态半椭圆表面裂纹在内压、拉伸、弯曲和扭转载荷下应力强度因子进行计算的方法。在大量有限元数值计算的基础上，给出包括公接头结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似计算公式。     

SL170型旋转水龙头有限元分析及结构改进

为了研究SL170型旋转水龙头可能存在的结构安全问题,利用ANSYS Workbench软件对其进行了有限元分析,得到了试验载荷下的水龙头各部件的应力分布情况,根据API Spec 8C标准校核其强度。分析结果表明:水龙头的静强度符合规范要求。壳体和中心管部位出现了部分应力集中的现象,提环上部中截面应力水平较高,销轴截面剪切作用与压力耦合产生了应力分布不均。基于实际服役工况进行了疲劳寿命的预测,提出了结构优化思路,为此类水龙头的设计提供参考。     

石油钻杆接头表面裂纹应力强度因子三维有限元分析Ⅱ.母螺纹齿根带半椭圆表面裂纹

采用三维有限元位移法,求解不同型号石油钻杆接头母螺纹齿根部所具有的不同形态半椭圆表面裂纹在内压、拉伸、弯曲、扭转载荷下的应力强度因子.在大量有限元数值分析基础上,给出了包含接头母螺纹结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似公式.应用本文结果,可对带半椭圆表面裂纹的接头母螺纹作断裂与疲劳分析.     

拉伸和弯曲载荷作用下含R槽方形壳角裂纹应力强度因子计算

为了求解拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面上多个不同的奇异应力场的应力强度因子，在断裂力学理论基础上，运用J₂积分法和材料力学中平截面假设，以含R槽方形壳对称穿透角裂纹的应力强度因子为例进行分析研究。结果表明，J₂积分法以及材料力学中平截面假设可用于确定拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面不同应力场对应的应力强度因子；提出的不同应力强度因子之间的关系式简化了具有复杂裂纹的含裂纹工程构件的应力强度因子求解，为解决复杂应力场所对应的应力强度因子问题提供了思路。同时将有限元解与本研究解进行了比较，两者吻合较好。     

石油钻杆公接头螺纹牙根部表面裂纹有限元计算

基于管螺纹连接的简化模型,采用三维有限元位移法,求解不同型号石油钻杆公接头螺纹牙根部具有不同形态的半椭圆表面裂纹在内压、弯曲、拉伸及扭转载荷下的应力强度因子。在大量有限元数值计算基础上,给出了包含接头螺纹结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似计算公式。     

修井动力水龙头疲劳有限元分析方法研究

基于Palmgren-Miner疲劳损伤累加理论,提出了一种与动力水龙头工作实际相符的疲劳寿命有限元分析方法。在考虑应力集中、零件尺寸、表面条件、腐蚀状态及载荷变化影响的基础上,确定了满足FEM 1.001规范的材料S-N曲线计算和修正方法。以提环为研究对象,采用该方法进行疲劳寿命有限元模拟。结果表明,提环疲劳寿命值高于动力水龙头服役周期工作总次数,提环疲劳寿命满足设计要求。     

SL225型水龙头提环的应力与变形有限元分析

针对目前广泛使用的SL225型水龙头提环存在的结构性安全问题,利用ANSYS软件对其进行了有限元分析,分别得出了3种载荷形式下的整体应力与变形规律。结果表明,载荷为1 500 kN时,强度远大于要求,变形小于0.670 mm;载荷为2 250 kN时,轴孔处应力略高,基本能满足强度要求,变形小于1.104 mm;在3 500 kN载荷下,多处应力过高,强度不满足要求,整个变形小于1.607 mm。     

E-330A工艺入口管线开孔接管应力强度评定

针对E-330A工艺入口管线开孔接管结构,采用比较规整的8节点六面体单元建立三维有限元模型,进行了有限元应力分析和应力强度评定,认为此开孔接管结构满足JB 4732-1995<钢制压力容器--分析设计标准>所规定的应力强度,并且有较大的安全余量,可以忽略较小的均匀腐蚀减薄量.     

石油空压机车的压缩机气缸三维有限元分析

对试制的ＬＧＷＣ—２０／２５０型空气压缩机车的空压机气缸进行了三维有限元分析，得出了该空压机气缸的应力分布、危险截面及其对应的最大应力值，绘制了应力沿各典型截面边界的变化规律曲线，最后对该气缸设计作了综合评价。建议对高压气缸的安全系数应考虑稍大些，对现有阀座处的结构适当改进或在台肩根部采用圆弧过渡，以减轻应力集中程度。     

大型液化天然气储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测

以160 000 m³大型预应力液化天然气(LNG)全容罐混凝土外罐为研究对象,在利用ANSYS软件建立精细化LNG储罐混凝土外罐有限元模型的基础上,按实际结构施工顺序与时间,模拟了LNG储罐混凝土外罐全部混凝土浇筑过程,获得了在变温条件下,由水化热作用产生的混凝土外罐早期温度场分布;在考虑混凝土收缩和徐变的条件下,采用增量法计算了混凝土外罐的早期温度应力,确定了随时间及配筋率变化的混凝土早期抗拉强度,进而对LNG储罐混凝土外罐施工阶段的裂缝发育特征及分布规律进行了预测。结果表明,混凝土收缩对温度应力影响显著,在150 d的模拟时间段内结构温度应力呈现持续增长状态;第1浇筑段的LNG外罐温度应力明显大于其他浇筑段的温度应力,且该浇筑段的罐壁在模拟期内将产生竖向裂缝,扶壁柱处将产生局部环向裂缝。该结论可为同类工程施工建造开展相应的抗裂措施提供依据。     

直线钻井液振动筛结构的应力计算

应用计算机辅助设计和Ⅰ－ＤＥＡＳ分析程序对直线钻井液振动筛结构进行了三维有限元应力计算，获得了整体结构的应力分布规律，找出了结构受力较大的部位。在计算工况下，侧板上部受拉，下部中间部位受压。在侧权转角处有一明显高应力区，应力分布不合理，应改进设计。此外，激振横梁中部横截面上应力值较大，应提高激振横梁疲劳强度。     

石油机械连杆类零件的三维有限元分析

通过对石油机械连杆类零件有限元模型的分析，认为原来把连杆模型简化成平面应力问题进行计算有一定误差。指出在目前普遍使用３８６、４８６微机的情况下，应从三维角度考虑石油机械连杆类零件的有限元分析。以ＬＧＷＣ—２０／２５０空压机车用空压机连杆为实例，对连杆小端进行三维有限元分析计算结果表明，连杆在拉伸工况下，Ｘ向仲长，ｙ向缩短；在压缩工况下，Ｘ向缩短，ｙ向伸长；应力沿截面的分布是不均匀的，沿连杆厚度方向的应力σｚ、τｚｘ、τｚｙ，与平面应力σｘ、σｙ、τｘｙ数值都在同一数量级内，σｚ最大值高达１６．０７和－２３．１６ＭＰａ，显然是不可忽略的。