温度对裸露的输气管道固有频率的影响

以采空区埋地管线系统为研究对象,讨论了其裸露在自然环境中时,温度变化对输气管道振动特性的影响。本文利用达朗贝尔原理和考虑温度变化的本构关系建立了输气管道振动微分方程,以两端简支管道为例利用里兹法求解其固有频率,进而分析温度对输气管道固有频率的影响。研究结果表明:温度对管道低阶固有频率影响不大,对高阶固有频率影响较明显;随着裸露长度和壁厚的增加,温度对管道固有频率影响加剧;输气管道固有频率随温度变化值增大而减小。研究结果可为管道设计提供参考。     

流固耦合对裸露输气管道固有频率的影响

以采空区埋地管线系统为研究对象,利用Hamilton原理,推导出考虑弯曲变形、流体压力和温度变化等因素的输气管道横向振动微分方程。以两端简支管道为例,利用里兹法求解固有频率,进而分析了温差、流体流速、压力以及几何因素对输气管道固有频率的影响。研究结果表明:管内流体流速对管道固有频率的影响较小,工程流速范围内,可忽略流体流速的影响;管道固有频率随流体压力的增加而降低;管道固有频率值随管长的增加而降低,随外径的增加而增加;管道固有频率随温度改变量的增加而降低。     

滚动直线导轨固有特性分析

为分析滚动直线导轨固有频率与滚珠切向接触刚度影响因素的关系,在建立综合考虑切向与法向接触刚度的滚珠接触力学模型的基础上,采用拉格朗日方程完成对整个导轨动力学解析建模,推导出各振型的固有频率解析表达式.基于某系列导轨的固有频率数值计算,对比分析了有无切向接触刚度对整个导轨固有频率的影响,并进一步分析了预紧力和摩擦系数等切向刚度影响因素对整个导轨固有频率的影响.分析结果表明:考虑切向接触刚度的滚动直线导轨比未考虑切向接触刚度的固有频率稍高;5个固有频率均随预紧力的增加呈非线性增加;摩擦系数对低频侧翻振动影响最大,对偏航振动影响最小.     

螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型时定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定.研究结果表明:所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合.     

专用螺杆数控铣床的动态性能分析

以双铣刀螺杆专用数控铣床为研究对象,利用labVIEW软件和NI数据采集卡等采集机床振动信号,在Matlab软件中采用复模态指示函数法对机床进行试验模态分析,得出其固有频率和相关振型,对比有限元分析结果表明:机床横向振动是影响螺杆加工精度的主要因素,在机床设计时应予考虑.     

玻璃采光顶预应力索桁架支承体系固有振动

考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了玻璃采光顶预应力索桁架支承体系非线性振动方程。通过Galerk in方法,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用L-P法对常微分方程进行了求解。结合算例讨论分析了温度变化、振幅、初始张力、矢高等因素对玻璃采光顶预应力索桁架支承体系非线性振动的影响。算例表明,预应力索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,具有较强的非线性,其自振频率随着振幅发生变化,其非线性振动呈现"硬弹簧"特性,非线性自振频率高于线性振动频率。     

分段均质杆件的纵向振动分析

对分段杆件的纵向振动问题进行了研究，求出了固有值、固有函数及固有频率，研究了分段界面两侧杆截面声阻抗对杆件振动特性的影响．     

分段均质杆件的纵向振动分析

对分段杆件的纵向振动问题进行了研究，求出了固有值、固有函数及固有频率，研究了分段界面两侧杆截面声阻抗对杆件振动特性的影响．     

FAST馈源支撑塔的固有频率测试

FAST馈源支撑系统结构复杂,在进行馈源支撑塔的结构设计时,充分考虑馈源支撑塔的振动对馈源舱的控制带来的影响,要求馈源支撑塔的固有频率处于1 Hz以内。以模态分析理论和有限元方法为基础,使用Ansys对馈源支撑塔进行仿真,计算前三阶固有频率。通过仪器对六座支撑塔的固有频率进行测试,比较和分析前三阶固有频率的计算值与试验值,以对支撑塔的刚度进行检验和评估。     

榫连接结构叶片盘振动特性研究及验证

针对航空发动机榫连接结构叶片盘振动特性分析时,采用一体化处理建模方法导致计算精度降低的问题,开展了榫连接结构叶片盘振动特性研究.提出了一种考虑榫连接刚度的叶片盘建模方法,以燃气涡轮叶片盘对象,采用上述方法完成了考虑榫连接刚度的燃气涡轮叶片盘建模,在此基础上进行了叶片盘振动分析并开展了动应力试验验证.结果表明:采用考虑榫连接刚度的叶片盘模型得到的叶片共振转速计算精度在6％以内,相比于榫连接结构一体化的叶片盘模型,得到的共振转速计算精度提高50％.研究工作可为航空发动机叶片盘振动设计提供指导.     

基于小波与倒频谱技术的烟气轮机轴承故障诊断

烟气轮机是石油炼厂催化裂化装置能量回收系统的关键设备,并且长期在高速、高温环境下运行,机组振动较大。轴承是烟气轮机中应用非常广的一种通用机械部件,轴承的运行情况直接影响到整个机组的安全运行,因此,对其状态监测和故障诊断意义重大。分析了轴承的振动特点和故障类型,分别介绍了小波降噪技术和倒频谱分析技术的原理、特点以及在轴承诊断中的优点,并将二者结合起来对烟气轮机的轴承振动进行故障诊断,最后验证了此种方法的有效性。     

基于分步有限元法的多级压裂过程中套管应力敏感性分析

目前中国四川地区页岩气开发大多采用大排量分段压裂工艺技术,部分页岩气井在施工过程中出现套管变形的现象,导致后续施工改造无法顺利进行,严重影响了页岩气井的正常生产。因此准确了解压裂过程中套管应力的变化规律具有重要意义。区别于传统模型,基于分步有限元方法,考虑了钻井、完井、压裂整个施工过程,构建了页岩各向异性下套管-水泥环-地层组合体有限元分析模型,模拟多级压裂过程中组合体应力以及温度场随时间的变化特征。分析了两种模型下注液温度、套管内压、地应力变化、地层孔隙压力变化、水泥环弹性模量以及地层弹性模量等因素对套管受力状态的影响。研究结果表明:(1)压裂过程中,采用传统模型会低估套管应力的增大程度;(2)大排量压裂施工过程中,井筒内温度震荡变化,注液温降导致套管应力明显升高;(3)地应力分均匀性以及孔隙压力的增大会导致套管应力有所增加;(4)页岩各向异性对套管应力的影响较小,其中地层性质的下降会导致套管损坏的几率增加。因此在今后的页岩气压裂改造过程中,有必要采用分步有限元模型,综合考虑这些影响因素,合理优化相关的压裂作业参数,从而确保后续压裂完井作业的正常进行。     

套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统横向振动特性分析

振动固井工程中利用激振器对套管柱进行激励使其达到共振效果,以此来提高固井质量,这就需要对套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统进行模态和振动特性分析。针对这一问题,建立了套管柱-钻井液-水泥浆流固耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态分析和振动响应分析,采用单因素分析法对其固有频率影响因素进行仿真分析。结果表明,套管柱在流固耦合状态下各阶固有频率低于无耦合时的情况,相同阶数下,模态振型基本相似;耦合系统横向振动频率随长度的增加而减小,随钻井液密度和水泥浆密度的变化较小,随温度的升高而降低;在较大激振力下,底端振幅较大。实际固井作业中,可以发挥大激振力和低频组合方式产生的共振效果,来提高固井质量。     

国产大型空分装置配套汽轮机的开发

介绍了国产大型空分装置用汽轮机的设计过程,分析了开发过程中遇到的排汽缸结构设计问题和双出轴转子的振动问题,提出了焊接式排汽缸结构等解决方案,并在大型国产机组48 000 m3/h(O2)空分装置项目的汽轮机上得到应用.     

高温气井套管性能变化对井口抬升高度的影响

井口抬升高度对高温气井管柱设计、固井设计以及地面管线设计等至关重要,但套管性能、自由段长度等因素对井口抬升高度影响显著。为阐明井口抬升机理,分析套管性能对井口抬升高度的影响,充分考虑温度对套管力学性能的影响,建立多因素作用下井口抬升高度预测模型,并分析受温度变化影响抬升高度的关键因素。利用文昌气田X井测试管柱实测数据分析不同情况下套管热膨胀系数和弹性模量对抬升高度的影响。结果表明:同时考虑热膨胀系数和弹性模量共同作用的预测模型对井口抬升高度影响最大,与现场实际最为接近,应作为工程分析的首选。研究结果对井口抬升高度预测及油气井安全生产具有重要的指导意义。     

ZH1105柴油机齿轮室盖有限元模态分析

在正时齿轮室盖的结构设计中 ,增强刚度和降低重量是相互矛盾的。有限元模态分析技术作为先进的动态、优化设计方法 ,可使结构具有合理的质量分布。本文应用有限元模态分析方法对ZH110 5柴油机齿轮室盖的模态特性进行了分析 ,运用I -Deas有限元分析软件建立了齿轮室盖的三维几何实体模型 ,求得齿轮室盖的前四阶模态参数和振型。根据上述模态参数 ,提出了提高刚度、减少振动的结构修改方案 ,模态分析的比较结果表明 ,修改后的方案显著改善了结构的振动特性。实践证明 ,有限元模态分析法为设计阶段降低结构振动和噪声提供了有效的途径     

温度对套管接头螺纹接触压力的影响

In high-temperature(HT)-high-pressure(HP) gas wells and steam injection wells,the heat stress caused by temperature difference had great effect on contact pressure of casing joints.The distribution of the contact pressure became non-unifonn with the HT difference,the effective stress in casing joints was about equal to its yield strength,and the joints produced the plastic deformation. As a result, sealing ability of casing joints should be paid another attention. The mechanical model was set up for casing joints with the elastic-plastic finite element method.The influence of the temperature to casing joints was analyzed because of change of temperature, which will provide a quantitative basis for safe using of casing joints in HT wells     

水泥浆胶凝期间套管柱受力和形变规律

套管柱注水泥结束后 ,由于水化热的作用使水泥浆在胶凝过程中产生升温现象 ,并随之失重。温度、压力的共同作用会使套管柱发生很大的形变。随着水泥的固化 ,这种形变也会被固结在水泥封固段内 ,影响其使用性能。在调研大量资料的基础上 ,利用数值计算方法得到了水泥胶凝过程中温度变化的动态数据。对某油田实测数据进行了统计分析 ,得出了水泥浆失重时的压力计算公式。根据有限元理论 ,推导出套管段长度与温度、压力、水泥及套管表面剪切应力之间的关系式。在此基础上 ,计算得到了水泥浆胶凝过程中套管的动态变化。     

混流式水轮机内部流动的整体解析及气蚀预测

采用计算流体力学方法,将整个水轮机划分为蜗壳、固定导叶叶栅、活动导叶叶栅、转轮和尾水管等几个域,对混流式水轮机进行整体解析,并根据各个域的残差履历,以转轮残差的充分收敛作为迭代计算是否收敛的判据.最后以某水电厂的混流式水轮机作为研究对象,得到了混流式水轮机的静态压力场,并利用压力场预测了转轮叶片出口负压面气蚀的发生时刻及发生部位,所得结果与实际转轮出口负压面气蚀结果一致,表明了文中方法的有效性.