基于ABAQUS的特殊螺纹接头优选

为解决油气井生产作业过程中油管螺纹接头发生断裂和密封失效等问题,通过数值模拟和新的气密封评价方法研究了两种螺纹接头在上扣、轴向拉伸、轴向压缩工况下的连接强度以及复合载荷工况下的密封性能。结果表明：接头上扣后,B型螺纹接头连接可靠性更高;在极限载荷1 200 kN拉伸和压缩载荷下,两种螺纹接头应力分布差异较小,但部分螺纹接触面发生了明显的应力集中现象;两种螺纹接头的全螺纹长、半螺纹长以及密封面与台肩处的气体密封性能存在差异,二者全螺纹段都具有良好的密封性能,能满足密封要求,但密封面和台肩处存在泄漏风险,会影响油管接头的安全使用。B型螺纹接头连接强度和密封性能优于A型螺纹接头,在实际生产中更加安全可靠。     

基于Kriging模型的特殊螺纹油管和套管接头密封可靠性分析

以某型特殊螺纹接头为分析对象,建立该特殊螺纹密封可靠性功能函数,通过有限元方法对螺纹接头进行载荷包络线试验仿真,确定载荷包络线试验中螺纹接头密封失效的最危险载荷点。基于该最危险载荷点,通过随机化影响特殊螺纹密封性能的11个参量,利用Kriging代理模型对螺纹接头进行可靠性分析,确定其在载荷包络线试验中最危险载荷点下的密封可靠度。结果表明:基于Kriging模型的密封可靠性分析是评价特殊螺纹接头密封性能的一种有效方法,能够满足工程应用的需要,可用于特殊螺纹接头的设计、优化和选用。     

API圆螺纹套管接头螺纹脂密封性能分析

应用流体力学理论，通过手紧位置螺纹通道流体能量损失的求解和手紧位置处的密封实验，研究了螺纹脂的密封能力。计算和实验结果表明，螺纹脂不仅能满足流体密封性能的要求，而且与机紧相配合，能消除几何参数误差对密封性能的影响。     

球面对锥面特殊螺纹气密封性能影响因素分析

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触力学理论和密封接触能机理,建立了考虑密封面作用扭矩的特殊螺纹气密封压力计算理论模型,研究了球面半径、锥面锥度和密封面作用扭矩对螺纹气密封性能的影响规律,结果表明：随着球面半径增大,螺纹气密封压力呈幂指数规律降低;随锥面锥度增大,螺纹气密封压力逐渐降低,但降幅较小;随密封面附加上扣扭矩增加,螺纹气密封压力呈抛物线型增大。总体来看,球面半径和密封面附加上扣扭矩对特殊螺纹气密封性能影响显著。建议一方面优化球面半径,另一方面合理控制密封面作用扭矩,使得密封接触应力分布既能满足足够的气密封能力,又能保证密封面不发生屈服。     

油套管特殊螺纹球面对锥面密封性能理论分析

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触理论建立了考虑密封面作用扭矩的球面密封接触应力理论模型,研究了球面半径、管体球面弹性模量和密封面作用扭矩对密封面接触宽度和接触应力的影响规律并提出改善球面密封性能的措施,结果表明：随球面半径增加,密封面接触宽度呈抛物线增大,接触应力呈指数减小,且密封面应力分布趋于均匀;随球面弹性模量降低,密封面接触宽度增大,接触应力减小;随密封面作用扭矩增加,密封面接触宽度和接触应力均呈抛物线增大。为提高球面密封性能,建议适当增大球面半径、对球面熔覆合金以降低其弹性模量,同时合理控制密封面作用扭矩,从而增大密封面接触宽度并适当降低密封面接触应力水平。研究结果对优化密封结构、控制上扣扭矩以及提高螺纹密封完整性具有重要理论指导意义。     

特殊螺纹接头油井管的设计和选用

介绍了API螺纹油井管的特点及存在的问题,结合我国在开发、应用特殊螺纹接头油井管过程中取得的经验,从不同的使用服役条件综合分析评述西姆莱斯开发的各种特殊螺纹结构设计与选用要点,并指出存在的问题,探讨进一步的研究开发方向,为有针对性地选好、用好特殊扣油井管产品提供参考.     

高温高产井油管屈曲对特殊螺纹性能的影响

为研究高温高产井中油管发生屈曲对特殊螺纹性能的影响,借助ABAQUS有限元软件建立了某特殊螺纹的三维有限元模型,结合实际屈曲工况,并综合考虑了温度、内压、轴向力等因素,得到了屈曲后油管特殊螺纹的应力分布以及密封结构上的接触压力分布。结果表明：屈曲后特殊螺纹环向上应力分布不均,表现为受压缩一侧Von Mises应力及接触压力明显大于受拉伸一侧,且正弦屈曲段相比于螺旋屈曲段接头环向上的应力集中更突出;屈曲后,受压一侧的台肩以及管体大端外螺纹第一扣处的Von Mises应力值超过了材料的屈服强度,结构发生塑性变形;受拉一侧的密封面以及台肩面上的接触压力为零,密封结构失去密封能力。     

特殊螺纹套管接头连接性能的安全可靠性分析

建立套管接头内、外螺纹牙啮合物理力学模型,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙承载分布不均性规律及其法向接触力计算方程组,并利用有限元计算结果验证了螺纹牙受力解析值的可参考性.结合弹性力学理论和API偏梯形螺纹计算准则,根据可靠度理论建立特殊螺纹套管接头三种连接失效形式的极限状态方程,利用Monte Carlo方法对服从正态分布的螺纹各项加工参数进行抽样,统计得出套管接头发生连接失效的概率及其相应可靠度.计算结果表明:特殊螺纹套管接头各连接失效形式的可靠度由大到小排序为螺纹跳扣>管体屈服>螺纹牙剪切>接头抗拉.     

油管接头台阶密封面的接触压力及密封性能

锥形油管螺纹接头在拧紧过程中如何保证其密封性能,是目前工程实践中的难点问题之一。以具有台阶密封面结构的锥形油套管接头为研究对象,通过对内外螺纹受力与变形分析和相互啮合时所满足的变形协调方程和位移方程,在弹性范围内建立了能够计算锥形油套管接头拧紧时台阶密封面上接触压力的计算模型。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API锥螺纹接头为例,计算模拟了螺纹拧紧圈数和初始间隙对台阶密封面上接触压力及密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。此研究有助于实际应用中合理确定油管接头拧紧圈数,为确保实现良好密封提供理论依据。     

特殊螺纹石油套管上扣特性分析

以某公司正在研制的177.8 mm偏梯形特殊螺纹石油套管为例,利用ANSYS有限元分析软件的非线性分析技术,对该尺寸的特殊螺纹石油套管上扣特性和加载特性进行分析,结果满足强度理论,证明该尺寸特殊扣设计合理,为进一步帮助企业利用理论研究来指导实际提供帮助.     

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩理论分析

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩及其构成对于提高接头结构完整性和密封完整性至关重要。在分析典型上扣
扭矩曲线基础上,采用弹性力学厚壁圆筒理论和旋转台肩扭矩公式,建立了特殊螺纹接头上扣扭矩理论计算方法,研
究了不同过盈量和螺纹脂摩擦系数对接头总上扣扭矩及其构成的影响规律。结果表明：过盈量和螺纹脂摩擦系数越
大,总上扣扭矩越大;螺纹径向过盈量、密封面径向过盈量、螺纹脂摩擦系数越小,台肩面轴向过盈量越大,作用到台
肩面扭矩与总扭矩比值越大。总体上,台肩扭矩比值主要受螺纹径向过盈量和台肩轴向过盈量控制,而螺纹脂摩擦系
数主要影响总上扣扭矩。建议加强优化公差配合、提高接头加工精度、严格控制上扣圈数并注重优选螺纹脂。研究结
果对于确定特殊螺纹接头合理上扣扭矩以及强度计算提供了理论依据。     

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为"牙板"增大了受力方向的抗滑移系数.     

泡沫铝合金耐火性能的研究

用有限元分析软件ANSYS建立泡沫铝合金的模型，模拟出在高温条件下泡沫模型的背火面温度场分布情况，得出其温度分布规律并求出它的耐火极限。同时对致密铝合金进行分析比较，发现泡沫铝合金的传热性能低于致密铝合金，而耐火性能优于致密铝合金。研究的结果对于泡沫铝合金在耐火材料方面的应用具有一定的指导意义。     

铝合金车轮弯曲疲劳寿命的仿真分析与试验研究

该文运用有限元分析软件ABAQUS,对某铝合金车轮旋转弯曲疲劳寿命进行了仿真分析,得出易于产生疲劳裂纹的应力集中点及其最大应力值。其次,采用疲劳寿命名义应力法建立了铝合金车轮的S-N曲线,计算应力集中点的应力幅与平均应力,将等效应力幅取对数代入S-N曲线,预测所分析铝合金车轮的疲劳寿命。最后,进行了改进前后铝合金车轮的旋转弯曲疲劳台架试验,验证了仿真结果。分析表明,名义应力法可以较好预测铝合金车轮的疲劳寿命。     

Fe和Cu元素对电气用8030铝合金性能的影响

Fe和Cu是8030铝合金中最主要的两种合金化元素。为了探究8030铝合金中Fe和Cu的合理含量及其强化机制,试验采用连铸连轧、拉制和退火工艺制备了不同Fe和Cu含量的8030铝合金,分析了Fe和Cu对8030铝合金铸态组织、形变组织、力学性能和导电性能的影响,并对不同成分的8030铝合金的强度、伸长率和电阻率进行了研究。结果表明：合理的Fe和Cu含量可以获得细小的合金铸态组织,并在后续加工过程中形成织构组织和弥散分布的第二相,提高合金强度的同时,保证塑性和导电性能;当Fe的质量分数为0.45%、Cu的质量分数为0.22%时,8030铝合金有较好的综合性能。     

船舶艉轴密封装置动态环境下的热态性能模拟分析

船舶艉轴密封装置工作时,其密封环连续接触产生摩擦热,引起密封端面的温升以及热变形.通过SolidWorks软件建立密封环的温度场模型,采用ANSYS 13.0有限元分析软件,模拟不同弹簧压缩量下密封环的温度场,获得端面的温度分布、应力分布规律以及时间响应下的动态特性.研究结果表明,密封环温度随着弹簧压缩量的增加而升高;密封环的瞬时温度约0.5h可达到稳定状态,且不同弹簧压缩量下的密封环温度满足实际使用温度范围.     

铝合金桥面板合理断面形式拓扑分析和优化

在简要综述铝合金桥梁桥面板结构形式的基础上,利用ANSYS拓扑技术进行铝合金桥梁桥面板结构形式的拓扑优化分析,得到铝合金桥面板的概念模型;考虑铝合金桥面板的强度和刚度要求以及铝合金挤压生产能力,设计了两种铝合金桥面板,并对所设计的2种铝合金桥面板细部尺寸进行了优化分析.研究表明,采用ANSYS拓扑得到的铝合金桥面板具有足够的刚度,可以满足公路桥梁荷载的要求;不同荷载工况下两种铝合金桥面板的整体刚度比较接近,无竖向支撑的铝合金桥面板的刚度要略大于有竖向支撑的铝合金桥面板.     

氟铝酸钾法快速测定铝合金及铝盐中铝含量的研究

研究了采用氟铝酸钾法快速测定铝合金及铝盐中的含铝量。试样溶解并消除干扰后,先在pH（7～8）时,用稀NaOH溶液将Al^3＋沉淀为Al（OH）3,再加入KF,生成K3AlF6,并释放出游离碱。反应中析出的游离KOH溶液,以酚酞为指示剂,用HCl标准溶液滴定至终点。测定结果的RSD=0．33％,加标回收率为R=97．10％～101．06％。结果表明,改进后简单、快速、准确、干扰小,是一种既可满足于生产要求,又便于学生实验的准确而快捷的测铝方法。