Design and Analysis of Tapered Stress Joint for Top Tensioned Riser System

Stress Joint （SJ） plays a key role in the Top Tensioned Riser （TTR） system for deep water engineering. A preliminary design method of tapered SJ is proposed in the paper, which could help designers obtain accurate design data. After a further sensitive analysis is carried out, the related parameters choice and control methods are recommended in the engineering practice. By taking the extreme environment conditions into consideration, the effects of bending stress reduction and curve control are analyzed, and the 3-D FE models are established by ABQOUS for numerical evaluation to verify the correctness of design results. At last, dynamic analysis and fatigue analysis, based on actual project, are carried out with designed stress joint. The analysis results prove the feasibility and guidance of this method in the practical engineering applications.

超深井钻柱动态疲劳失效特征及参数优选

随着油气勘探深度不断增大,超深井钻柱井下振动更加复杂,应力状态随时间变化显著,为保障超深井钻柱的安全性,开展了受空间挠曲井筒约束超细长钻柱的动态疲劳失效特征研究,并进行钻柱结构及工作参数优选。基于实际井眼轨迹,考虑钻柱与井壁的碰撞特征,通过有限元仿真分析,得到全井钻柱动力学特性;根据疲劳损伤累积理论,研究了超深井全井钻柱在非对称循环变幅应力状态下的疲劳强度;结合现场实例,研究了超深井钻柱的危险截面,分析了钻柱疲劳强度随转速、钻压和稳定器安装位置的变化规律。研究表明:钻压和高转速对钻柱疲劳强度的影响较大,低转速对钻柱疲劳强度的影响较小;稳定器可以大幅降低底部钻具组合疲劳失效的概率,而且稳定器安装位置对钻柱疲劳强度的影响较为显著。研究结果为超深井钻柱组合结构参数和钻井参数优选提供了理论依据。

共享单车锁用减速器输出级齿轮副疲劳寿命分析

共享单车的落地和普及促进了共享单车锁用减速器的发展和应用,而输出级齿轮副的疲劳寿命决定了减速器的有效寿命,针对传统试验测试齿轮疲劳寿命方法的不足,提出一种基于有限元仿真的输出级齿轮副寿命预测方法。在ANSYS软件中建立齿轮副有限元模型,并改进齿轮副结构参数以改善齿轮副间的受力情况。在ADAMS软件中对齿轮副进行动力学仿真获取齿轮副间的动态接触力,并以此作为载荷谱在nCode DesignLife软件中对齿轮副疲劳寿命做出预测,最后通过试验验证有限元仿真方法的正确性。结果表明:改进从动轮压力角后齿轮副主动轮应力减小了30.18%,从动轮应力减小了38.71%;改进压力角后齿轮副疲劳寿命增加了124.23%,满足设计要求;齿轮副试验寿命结果与仿真预测寿命结果误差小于10%,在可接受范围内。

考虑岩石疲劳损伤的空气冲旋钻井破岩数值模拟研究

以川东北PGP-X井为研究对象,对2 140～4 914 m地层进行分段采样,运用静态试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对采样岩石进行动、静态力学性能室内试验。利用LS-DYNA建立空气冲旋钻井活塞–钻头–岩石相互作用系统模型,仿真模型中岩石采用H-J-C动态本构,为考虑冲击载荷往复加载对岩石造成的损伤积累,在每次冲击后,对井底岩石进行强度修正。在此基础上,研究PGP-X井钻井参量及空气锤结构参量与冲击功及破岩比功的关系,探索冲击功、冲击末速度、钻压、冲击频率、转速、井深及岩性对破岩能效的影响。分析发现冲击功–破岩比功曲线具有界限明显的波动区与稳定区,由此得到空气冲旋钻井的临界冲击功及临界钻压;临界冲击功及临界钻压与井深和岩性密切相关,随着井深和岩石硬度增加,临界冲击功和临界钻压都有逐渐减小。通过以上研究,推荐了典型深部地层的临界冲击功、临界钻压、最佳转速与冲击频率组合,这些结果可以作为现场空气冲旋钻井实践的参考。

滑板磨耗对受电弓系统服役性能的影响研究

为了实现滑板磨耗形面的描述和它对受电弓服役性能影响的评估,研究了滑板磨耗对弓网系统动力学性能、受电弓抗疲劳性能的影响.首先,通过对比分析大量受电弓滑板实测形面数据,提出以二次函数描述滑板磨耗形面,给出形面形状参数和磨耗深度参数两个特征量,并获得了特征量随运行时间的变化规律;其次,采用模态叠加法建立了考虑滑板形面的弓网耦合动力学模型,探讨滑板磨耗对弓网动态受流性能的影响;最后,根据滑板磨耗形面具有明显的时变性的特点,建立了考虑参数时变的受电弓疲劳寿命预测模型,实现滑板磨耗形面对受电弓抗疲劳性能的影响分析.研究结果表明:滑板形面磨耗增强了弓网系统的跨距周期性,导致该特征主频的幅值增加,且滑板形面的形状参数绝对值越大,弓网动态性能越差;考虑滑板形面磨耗后,受电弓框架部件的预测疲劳寿命缩短,缩短量约为30%~40%,且越处于上端的结构影响越大.

不同硫化体系橡胶的疲劳断裂性能

研究了NR/BR为70/30(质量比 )时普通、半有效和有效3种硫化体系共混物的拉伸疲劳寿命和力学性能。从生热、连续和间歇应力弛豫等行为上讨论了3种硫化体系共混物的疲劳断裂机理 ,并给出了各体系共混物疲劳断裂特征参数 β 和C0。

基于代理模型的多体动力学模型修正技术

鉴于多体动力学模型对疲劳寿命预测准确性的重大影响,本文中结合试验设计、代理模型和优化技术,提出多体动力学模型修正方法。首先,利用MSC.ADAMS软件建立车辆多体动力学模型,并将减振器阻尼和缓冲块刚度特性参数化;然后,运用正交试验设计筛选参数,并通过对3种代理模型的对比获得高精度的代理模型;最后,采用序列二次规划优化法,识别参数,修正动力学模型。结果表明:提出的方法可成功获得汽车悬架非线性动力学特性,实现了多体动力学模型的修正,降低了开发成本,缩短了开发周期,该技术可以推广至其他相关领域。

实测吊车梁变幅疲劳数据及振动模态分析

采用动态测试方法 ,对吊车梁进行实时监测 ,收集大量吊车梁在使用期间的应变 -时程曲线和挠度 -时程曲线 ,并进行模态参数的识别 ,这一测试方法和分析得出的结论 ,为进一步研究吊车梁的振动及疲劳特性 ,编制吊车梁荷载效应谱及对吊车梁进行安全检测 ,提供一定依据。

光纤动态疲劳参数的两种测试方法及其差异分析

由光纤筛选实验寿命预期模型可知,影响光纤寿命的主要参数有威布尔指数m、应力腐蚀敏感性参数n和筛选应力与静态应力比值。文章重点讨论了轴向张力法和两点弯曲法对光纤寿命的重要评价指数动态疲劳参数Nd值的影响及判定。对两种测试方法测得的G.652D光纤的Nd值进行统计,对优缺点进行了分析。结果表明,轴向张力拉伸法可以很好地发现光纤强度问题,但实现过程中光纤容易打滑,而两点弯曲法则相反。在实际测试过程中应综合使用两种测试方法。

我国铁路斜拉桥的实践与设计参数研究

总结了近十多年我国铁路建设中斜拉桥的应用实践、设计创新、存在的问题和设计特点,提出了各种斜拉桥结构形式的适用范围,分析了铁路荷载类型及加载规定、多线折减系数、疲劳取值、梁端转角、轨面变形控制、动力性能等相关问题。结合国内外已建成的铁路斜拉桥相关参数,提出了我国铁路斜拉桥的刚度标准建议。对各类斜拉桥的结构创新、新材料的应用等方面进行了展望。研究结果为今后铁路斜拉桥技术标准的确定及建设提供借鉴。

光纤寿命与疲劳参数的关系研究

自光纤诞生之日起,光纤寿命一直是人们关注的问题。然而光纤寿命的理论复杂,较难理解。光纤寿命和疲劳参数之间的关系缺乏试验数据。介绍了光纤寿命的数学理论模型及其影响因素,并详细介绍了动态疲劳参数nd和静态疲劳参数ns的测试方法。采用不同的测试方法测试了光纤疲劳参数n值,通过设计试验验证了nd与ns之间的关系,以及疲劳参数与光纤寿命之间的关系。试验结果证明:疲劳参数越大,光纤寿命越长。

不同种类炭黑填充的天然橡胶/顺丁橡胶并用胶的性能研究

研究5种炭黑(RX2007,NC1301,NC1312,BC2109,N234)填充的天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)并用胶的性能。结果表明:炭黑RX2007填充的NR/BR并用胶的t90最短,炭黑NC1312填充的NR/BR并用胶的t90最长;炭黑BC2109和N234填充的NR/BR并用胶的定伸应力、拉伸强度和撕裂强度较大;炭黑RX2007填充的NR/BR并用胶的动态力学性能最优;炭黑RX2007和N234填充的NR/BR并用胶的耐压缩疲劳生热性能较优;炭黑NC1312填充的NR/BR并用胶的耐磨性能最佳;5种炭黑在NR/BR基体中均分散良好,炭黑各项物性综合决定炭黑填充的NR/BR并用胶的各项性能。

进一步提高光纤质量的几个技术问题

对光纤的几个重要质量参数,如动态疲劳参数nd、偏振模色散(PMD)、翘曲度,进行了较深入的探讨,研究了影响这些参数的诸多因素和改善这些参数的途径。