谈崔家寨矿井主井井架设计的几个问题(一)

文章对矿井井架设计中的结构选型和布置，井架载荷及其组合以及结构计算中遇到的问题进行了阐述，提出了合理的设计方案及解决问题的方法。     

谈崔家寨矿井主井井架设计的几个问题(二)

文章对矿井井架设计中的结构选型和布置,井架载荷及其组合以及结构计算中遇到的问题进行了阐述,提出了合理的设计方案及解决问题的方法。     

强震作用下损伤井架结构的力学演化规律

为了研究强震作用下损伤井架结构的力学演化规律,利用有限元建立某矿山井架结构的数值模型.在模型中,按15％失重率的梯度递增考虑井架立柱的局部损伤.首先对井架模型进行静力和模态分析,静力分析结果表明:随失重率的增加,井架结构损伤处应力和顶层最大位移均增大,并且呈现出二次函数关系;模态分析显示,在所选的失重率范围内,井架结构的局部损伤对其模态频率影响不大.接着对模型进行了强震作用下的动力分析,结果表明:随着地震波峰值加速度的增加,井架顶层最大位移、最大层间位移角和损伤处应力均呈现出线性增长.同时在地震波峰值加速度相同的情况下,失重率对井架结构顶层位移影响显著,和无损井架结构相比,结构顶层最大位移增幅达到76.89％.     

基于灵敏度分析的井架结构模型修正方法研究

从井架结构模态参数对物理参数变化的灵敏度出发,探讨了井架结构的模型修正问题.以设计参数型模型修正方法为基础,对井架结构杆件的材料、截面形状和几何尺寸等参数进行直接修正.确定优化模型的目标函数及约束变量,利用一阶优化算法对结构参数进行了优化和状态评估.通过实验室简易井架模型的分析验证了此方法的可行性.该方法为复杂井架结构的损伤识别和状态评估提供了一个新思路.修正算法的优化方法采用ANSYS一阶优化方法,敏感性分析和模型修正完全基于ANSYS软件进行,适合于实际工程的应用.     

绷绳对作业井架安全承载能力的影响研究

作业井架在工作时多向井口方向倾斜，需要用绷绳来保持结构的稳定性，绷绳是作业机井架不可缺少的支承。绷绳型号、数目，位置，预紧力及与井架之间角度的变化会对井架安全承载力造成很大影响。本文利用ANSYS软件，将作业井架简化为三维空间梁和杆组合结构，建立了数值模型。通过变换绷绳横断面积，绷绳弹性模量，数目．位置及布置形式等参数，对井架的应力及变形情况进行了分析，得到井架承裁力的变化规律，为现场修井作业提供了参考和依据。     

井架的底部支承结构

井架的底部支承结构由江苏理工大学专利事务所代理的“井架的底部支承结构”是升降运输机械的配套机架装置．主要用于建筑业的垂直运送．该装置是在井架的底部设置底盘支腿和撑杆，形成一个井架的独立结构．这种独立结构免除了施工时必须由钢绳向四周宽阔地域紧固井架．因...     

损伤缺陷对矿山井架结构的力学影响分析

为了研究损伤缺陷对矿山井架结构的力学影响,利用ANSYS软件构建了结构的数值模型,分别考虑关键杆件局部锈蚀、局部弯曲、支座沉降和复合缺陷等工况,对其力学性能进行分析。研究表明:当锈蚀率达到35%时,结构的最大水平位移与初始结构相比增大了4.9%,但对最大应力影响较小。杆件弯曲和支座沉降对井架结构最大应力和水平位移的影响均较小。复合缺陷工况下,当弯曲量为60mm,锈蚀率为35%,支座沉降达到0.4°时,井架结构最大应力减小了4.2%,但水平位移增大了9.2%。综上所述,井架结构力学分析过程中须重点考虑复合损伤问题。     

基于有限元的JJ225/43-K型井架承载能力分析

基于ANSYS建立了JJ225/43-K型井架的有限元分析模型,分别进行了在最大钩载及风载、立根载荷、自重的组合作用下JJ225/43-K型井架的计算分析。应用ANSYS软件建立了井架模型,对模型施加不同载荷,分析得出井架最大应力部位,据此推断井架的极限载荷。运用模型修正理论结合现场实测的应力应变数据,对井架的仿真模型进行了修正,得出了井架的极限载荷数据,实现了对井架的承载能力的评定。     

V型凿井井架设计

中国矿业学院受煤炭部科披局委托,于1979年7月设计成V型凿井井架。该井架已于1981年1月在邯郸九龙口矿井及究州东滩矿井施工中使用。本文介绍了V型井架的设计内容。文中阐述了井架的设计程序,工艺方案、荷载计算、结构形式以及结构计算等问题,并就设计中的若干问题进行分析、讨论。V型井架获得了两项较好的设计效果:一是改进了井架结构形式,为井口作业提供了方便;二是井架用钢量获得较经济的指标。     

半刚性连接石油井架的动态特性研究

为研究焊接节点的半刚性对钻机井架结构动态特性的影响,通过组件法计算了节点初始刚度和极限弯矩的理论值.采用双向变刚度零长度螺旋弹簧模拟节点的半刚性,建立了半刚接井架的有限元模型并进行了自振特性和谐响应分析.与刚接井架对比表明:节点的半刚性对井架结构固有频率影响显著,随着连接节点刚度的减弱,井架低阶固有频率值呈现不断减小的趋势,而井架侧移和前倾趋势则显著增加,给井架安全带来一定隐患.     

井架的静力非线性计算

本文介绍了用变几何刚度矩阵法对井架结构进行非线性分析的原理和方法,以3200m钻机的K型和A型井架为算例,验证了所编的分析程序,计算结果表明:井架的主要变形为侧面变形,正面变形很小,非线性计算的位移值比线性计算的大20％以上;井架同一层各弦杆的轴向力分布不均匀,前侧的大,后侧的小。非线性计算结果表明了这种不均匀程度的加剧;井架的弯曲应力不可忽略,因而井架的计算模型应选为空间刚架模型;K型井架的承载能力大于 A型井架。分析验证表明,非线性分析程序可以用于井架结构的分析计算。     

半刚性井架极限承载能力研究

为研究半刚性节点对JJ160/41-K型钻机井架极限承载能力的影响,采用零长度的双向变刚度螺旋弹簧来模拟井架构件焊接节点的半刚性,建立了半钢性井架结构的有限元模型。并通过钩载加载试验与计算机仿真分析,研究了半刚接节点对石油井架整体结构的应力、位移以及结构承载能力的影响。     

顶部驱动导轨扶正调节装置的设计

文中在现有的顶部驱动导轨装置上第二段处增加了导轨扶正调节装置,使得导轨在满足原有功能的基础上,和井架的连接由一处变为两处,解决了导轨承受扭矩时的扶正问题;配备调节丝杠,可适应井架横梁与导轨之间不同的距离;与导轨的连接采用楔块结构夹紧,可沿导轨上下移动以适应不同的高度要求。本扶正调节装置结构简单,方便安装,占用空间小,实现了以低成本解决大问题。     

新Ⅳ型凿井井架

新Ⅳ型凿井井架是为了大直径深井立井施工机械化配套而研制的新型设备。本文介绍了新Ⅳ型凿井井架的适用条件和设计依据,分析了井架的合理结构形式和尺寸参数;论述了井架的设计原理和计算方法等。     

深井钻机K型井架动力模型模态试验与分析

深井钻机井架的动力特性极大影响着钻机钻进效率及结构安全,以缩尺比为1∶10的深井钻机井架动力模型为研究对象,采用数值分析的方法完成了模型井架的动力特性分析,应用冲击激励法对模型井架进行了动态特性测试。对比分析结果表明:仿真计算与实测的前5阶模态频率的相对误差均在10%以内且振型曲线大致相同,说明简化的有限元数学模型能够有效的反映出结构在低频段的频率与振型曲线特性,同时也验证了井架动力模型有效性,实测与仿真结果均表明转盘是引起结构低阶共振的主要原因。研究结果可为深井钻机K型井架的动态设计和结构动力修改提供理论依据。     

非线性全过程分析在ZJ70D型钻机井架承载性能仿真中的应用

针对ZJ70D型钻机井架的结构特点,考虑梁柱效应以及大位移效应,根据集中塑性法,提出弹塑性大位移分析的简化单元模式和计算方法,建立石油井架非线性全过程分析的数学模型,采用弧长法实现了结构非线性平衡路径的全过程跟踪。对ZJ70D型钻机井架进行承载性能仿真,结果表明：应用该方法可以确定井架的失稳状态、破坏形式及极限承载力,为石油井架的承载力预测和安全评估提供了依据,具有一定的实用价值。     

海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨

由于海洋钻井的复杂环境和作业条件,要求海洋钻井井架结构具有强度高、稳定性高、底部开档大及良好的司钻视野等特点,大多选用塔型整体结构井架。因资源、环境条件、工期及施工费用等因素,塔型井架在钻井平台上的安装是一个复杂的课题。针对可能的塔型井架安装方案,通过分析各种影响因素,提出井架分段吊装的方式,并成功应用于海洋石油281平台,为后续钻井平台塔型井架安装提供了作业借鉴。     

环境随机激励下在役石油钻机井架试验模态参数识别

针对钻机井架的结构形式和作业特点,详细讨论了模态测试中若干试验参数,如激励方式、传感器位置以及频率分辨率等,提出了基于环境随机激励的钻机井架结构试验模态识别的一种有效方法.根据激振形式,推导了模态参数识别公式,依据结构响应的自功率谱识别井架的模态频率,依据互谱与自谱的峰值之比近似地识别模态振型.针对海洋和陆地钻机两种井架形式进行分析.该方法处理简单、快速、实用,适用于大型复杂钢构结构,具有一定的工程应用价值.     

石油井架可靠性设计中的荷载与荷载效应

对典型油田的３２钻机的最大工作荷载的可靠性进行了统计，求得其概率分布类型为正态分布，同时求得了其统计特征（均值、标准差及变异系数）。在此基础上，求得了３２钻机在设计基准期内的荷载的最大值ＱＴ的分布函数ＦＴ（ｘ）及其它有用的统计参数，进而确定出了３２钻机用Ｋ型井架的荷载效应．将模型井架的应力实测结果分别与用线性及非线性结构有限元程序所得的计算结果进行对比，探讨了计算方法的变异性．这两种计算方法所得结果相差很小，均可用于井架的强度计算．所得研究结果可直接用于井架的疲劳可靠性设计与分析，并可经适当变换推广到最大静强度的可靠性设计中．     

基于RD&ITD法的JJ160/41-K型石油井架结构的模态参数识别

模态参数作为石油井架结构重要的动力指纹,以JJ160/41—K型石油井架结构为研究对象,通过随机减量法获取环境随机激励下,井架结构的自由振动衰减信号,利用ITD法对单测点和多测点两种情况下的脉冲响应信号进行模态参数识别;并将有限元和频谱分析的模态参数进行对比分析。数值模拟分析表明,利用RD&ITD法识别的模态频率结果基本一致,而模态阻尼比的识别结果则相差较大,同时有限元分析表明,由于噪声的干扰,存在着虚假阻尼比,需要人为地进行甄别。故对于难以直接激励的大型石油井架结构来说,利用RD&ITD法进行系统模态参数识别是可行的,为做好井架结构的安全评估工作,减少工程事故隐患提供了有效的理论依据。