用光弹性法探讨石油套管螺纹连接的强度和密封性能

应用光弹性方法，探讨石油套管螺纹连接部分的应力分布及密封性能，采用石油不同的锥度模型模拟轴向拉伸、轴向尺寸过盈和径向尺寸边盈等多种载荷，研究了由此组合成不同工矿下的应力分布规律，齿的接触压力以及施加不同尺寸过盈对螺纹连接部分的强度和密封性能的影响，结果表明，增大螺纹锥度，有利于提高强度，但对密封性能不利，从密封效果考虑，施加径向尺寸盈明显优于施加轴向尺寸过盈。     

填料环过盈组合密封性能研究

为改善填料函密封结构中径向接触应力分布不均匀问题,建立了填料环过盈组合密封结构,以及新密封结构的理论计算模型和有限元分析模型.填料轴向应力和径向接触应力分布的理论和仿真值具有较好的一致性,验证了理论模型的正确性及适用性.将过盈组合密封结构与传统填料密封结构作对比分析可知:当径向接触应力最小值一定时,与传统填料密封结构相比,过盈组合密封结构所需的压盖应力较小,减缓了填料随时间的松弛;过盈组合密封结构径向接触应力最大值与最小值的差值较小,提高了径向应力分布的均匀程度;过盈组合密封结构减小了填料对阀杆的转动摩擦力,提高了阀杆的机动性能.由此验证了过盈组合密封结构的性能,可为实际填料密封设计提供理论基础.     

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。     

套管螺纹牙齿面接触应力分布研究

以P-110S圆锥管螺纹联接为计算实例,利用ABAQUS大型有限元分析软件,建立了圆锥管套管接头的弹塑性轴对称接触有限元模型.通过有限元分析得到了套管接头在不同的使用工况（包括过盈、施加轴向拉伸载荷等）下螺纹牙整体的应力分布规律;同时以圆锥管螺纹接触齿面为研究对象,得到了螺纹牙导向面和承载面上从齿顶到齿根的应力分布趋势.     

基于两种预压缩模型的格莱圈静密封性能

基于ANSYS软件建立了液压格莱圈密封二维轴对称几何模型,对模拟密封圈安装过程中采用的轴向推进和径向压缩两种预压缩有限元模型及相关模拟结果进行了对比研究.首先,给出了两种模型下格莱圈密封应力分布的差异.其次,对比分析了两种模型下不同压缩率和介质压力对静密封性能的影响.结果表明:两种模型下获得的静密封性能影响规律基本相同,且应力分布基本相似,但对密封圈应力集中部位预测结果存在偏差,表现为径向压缩模型下的应力集中部位更靠近空气侧;此外,轴向推进预压缩模型的模拟结果揭示出聚四氟乙烯滑环靠介质侧的倒角处易发生磨损,这一结果与工程实际比较符合.     

高压高产气井油管柱特殊螺纹密封动力学研究

针对高产气井中油管柱振动问题建立特殊螺纹接头密封面在动载荷作用下接触应力的力学模型。分析密封面接触应力、密封球面半径、密封面表面摩擦系数对特殊螺纹密封性能的影响。针对油管柱的高频振动,提出特殊螺纹密封面之间将会产生微振磨损,并基于能量耗散模型,分析不同螺纹锥度情况下,振荡载荷对油管柱接头能量耗散的影响。结果表明:公接头密封球面半径越小,接触应力越集中,接触应力也就越大,密封接触宽度也越小;同时,螺纹密封面锥度越小,密封面能量耗散值也越小,而当密封面锥度小于11°时能量耗散几乎与锥度无关;建议在高压高产气井中,应适当减小特殊螺纹密封面锥度,且密封面结构优先采用锥面对锥面密封结构形式,其次采用球面对锥面结构。     

锥度误差对石油8牙圆螺纹套管接头装配扭矩的影响

本文通过分析锥度误差对接头基面的影响，研究了不同锥度条件下，牙上过盈量的分布，利用弹性理论求解了接触压力的分布，进而得到装配扭矩，从理论上揭示了锥度对扭矩的影响规律，为进一步全面分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础     

船舶轴系有键锥度连接联轴器修后装复方法探究

文章分析、探讨了有键锥度连接联轴器修后装复时推入量、轴向载荷、联轴器径向膨胀量等参数的确定及相互关系,并介绍了通过精确测量径向膨胀量准确确定过盈量的方法。该方法具有操作简单、联接可靠、装复方便的特点,对其它锥面连接装置同样适用,具有广泛的应用前景。     

两种油管气密封螺纹接头性能仿真

采用三维有限元仿真方法对VAM TOP、NK3SB两种气密封螺纹接头在上扣、拉伸载荷及弯曲载荷3种工况下的联接及密封性能进行研究,并对两种扣型的性能进行对比分析。结果表明:两种扣型台肩与密封面过渡区域有较为严重的应力集中,是气密扣结构最薄弱环节;上扣工况密封面接触应力沿周向表现出一定的螺旋特性,NK3SB扣型主密封受螺纹影响较小,VAM TOP副密封受螺纹影响较小;拉伸工况NK3SB螺纹应力分布更为均匀,弯曲工况VAM TOP螺纹应力波动较小;拉伸及弯曲工况下,NK3SB扣型球面/锥面主密封性能更为优异,VAM TOP反向台肩副密封性能更优异。     

用光弹性法研究弹性体平面多点接触问题

应用光弹性法研究了类似特殊螺纹连接的弹性体平面多点接触问题,探索了平面多点接触问题的光弹性模型的制作技术和试验方法,并研究了在轴向拉伸载荷作用下齿的接触压力和模型内部的应力分布规律.结果表明,在轴向拉伸载荷作用下,齿的接触压力沿轴向呈对称分布,内部应力主要是由弯曲引起的轴向拉应力.     

压缩式封隔器胶筒接触力学行为有限元分析

以Y341-114型压缩式封隔器为研究对象,基于Mooney-Rivlin橡胶本构模型,对封隔器胶筒的非线性接触力学行为进行有限元模拟,分析了胶筒轴向压缩距及胶筒与套管壁间接触应力分布与坐封载荷之间的关系。仿真结果表明,封隔器胶筒与套管壁间的接触应力和胶筒轴向压缩距均随坐封载荷的增大而增大;坐封载荷较高时,上胶筒与套管之间的接触应力最大,起主要密封作用的是上胶筒;坐封载荷较低时,中胶筒与套管之间的接触应力最大,起主要密封作用的是中胶筒。     

尺寸不规则度梯度分布参数对泡沫金属单轴拉伸力学性能的影响研究

采用数值模拟的方法,定量研究了尺寸不规则度参数为连续梯度分布时,泡沫金属在单轴拉伸下的力学性能;通过对比形状不规则度相同但尺寸不规则度不同的模型结果,明确了尺寸不规则度是影响泡沫金属力学性能的重要因素。结果表明,不规则度连续梯度变化的3D Voronoi模型是横观各向同性材料,单轴拉伸时胞孔局部变形显著;梯度参数影响梯度方向和非梯度方向的力学性能,且对梯度方向的单轴拉伸屈服强度和破坏强度尤其突出,呈二次函数关系,存在最优解。通过对比尺寸不规则度不同但形状不规则度相同的3D Voronoi模型单轴拉伸力学性能,发现梯度方向比非梯度方向的屈服强度和破坏强度受尺寸不规则度的影响更明显,不同于单轴压缩,尺寸不规则度参数是影响单轴拉伸力学性能的重要细观结构参数。对细观结构对多胞材料力学性能的影响研究进行了完善,有助于多胞材料的优化设计。     

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。     

考虑温度影响的集成凸窗结构力学性能分析

夹心保温墙板集成凸窗结构广泛应用于预制装配式建筑结构中,在环境温度作用下,夹心保温墙板由于不锈钢连接件的存在,导致线膨胀系数不同的两种材质即连接件和混凝土协同变形,使凸窗结构内产生内力.利用有限元软件ABAQUS对某典型尺寸的预制夹心保温墙板集成凸窗结构进行重力荷载及温度作用下内力分析,得到了中间保温层温度变化梯度及连接件处应力分布情况,分析了考虑温度影响的凸窗结构力学性能.分析结果表明,在室内外温差较大时,夹心保温墙板连接件的应力均小于材料屈服强度,附近混凝土拉应力均小于对应强度设计值,凸窗整体结构不会出现明显损伤.     

脆性材料单压时断裂机理与强度尺寸效应的试验研究

通过两种试验方案,研究了脆性材料HT200在压缩过程中的启裂点、断裂方向以及强度的尺寸效应。结果表明,脆性材料HT200单轴压缩时,启裂点位于应力三维度最大值处即试件中部,断裂方向为最大剪应力方向;不同尺寸的试件,其单轴抗压强度不同的主要原因是端面约束影响范围的大小不同所造成的。     

共面非贯通裂缝断裂-剪切破坏与强度分析

非贯通裂缝的分布、尺寸及力学特性控制岩体变形规模、形态、破坏过程.本文以概化的共面非贯通裂缝为对象,从断裂-剪切渐近破坏分析出发,通过剪切裂纹开裂条件确定临界荷载,进一步确定发生剪切破坏的贯通条件,进而采用Jennings准则计算非贯通裂缝剪切强度.结果表明,考虑断裂-剪切破坏特征进行分析,不仅克服了Jennings准则破坏假设的不足,同时合理地反映了裂隙尺寸、竖向应力加载、水平应力卸载等对共面非贯通裂缝剪切强度的影响.     

断层封闭演化史研究方法及其应用

对沉积埋藏史、构造演化史、应力场演化史进行了研究，提出了通过计算地史时期断面所承受的正应力来研究断层封闭演化史的方法。运用该方法对崔庄地区崔６、崔７两条主要断层进行了分析。结果表明，埋藏深度不同，断面正应力的大小也不同。吴堡运动时期，两条断层为开启状态；三垛运动时期，两条断层均承受压应力，但崔６断层的封闭性优于崔７断层，即成藏期封闭性好的断层控制的断块，其油气富集程度高；反之，油气富集程度就低。     

垫片含缺陷钢制螺栓法兰结构密封性仿真分析

以法兰-螺栓-垫片组成的螺栓法兰连接系统为研究对象,利用ABAQUS软件构建该模型中的连接件整体和各个部件,进行不同工况下,垫片有无缺陷时螺栓法兰连接系统紧密性的应力及接触分析.结果表明：螺栓预紧力、介质内压和外加弯矩载荷都会对螺栓法兰连接的密封性产生影响;当垫片存在缺陷时,缺陷的尺寸和存在的位置会改变垫片接触应力的分布,缺陷深度越大,密封效果越差.     

集装箱船体波浪载荷应力短期分布的统计分析

基于对波浪载荷所引起的交变应力范围数据统计分析的结论，建议用一类双峰正态混合分布拟合．利用EM算法对混合分布的参数进行估计,借助估计出的参数值，揭示了在一定条件下船体不同部位疲劳载荷的固有关系．船体波浪载荷应力在船首处尤为复杂，双峰对称正态逆高斯混合分布对该处波浪载荷所引起的交变应力范围数据拟合效果更好．实证分析表明，所提供的概率分布参数能够反映船体不同部位的疲劳载荷大小，所得到的关于船体不同部位疲劳载荷固有关系的结论可为船舶运行品质研究提供理论基础．