内牙水管接头的注塑模具设计及CAE仿真

针对一端带有内螺纹和另一端为光孔的水管接头,设计了一套带有齿轮传动+抽芯液压缸的自动脱螺纹机构和斜导柱侧抽芯机构的三板式注塑模具。首先,结合塑件的结构特点,确定了点浇口进胶以及浇口位置和直流循环式的冷却回路,利用模流仿真分析软件moldflow对确定的模流分析模型进行注塑成型工艺过程模拟分析。结果表明,塑料熔体的充填时间、缩痕指数、气穴分布以及翘曲变形量等成型工艺参数都在合理范围之内,验证了浇注系统和冷却系统设计的合理性。其次,对模具结构进行设计,将主分型面取在塑件的轴心面上,其余两个分型面顺序分型实现浇注系统凝料的自动脱落。由于塑件为带内螺纹的管状零件,针对内螺纹脱模难的问题,设计了齿轮传动机构驱动螺纹侧型芯旋转和抽芯液压缸的直线移动的两套运动机构实施自动脱螺纹,塑件光孔部分的成型和抽芯采用斜导柱侧抽芯机构来实现。通过模流分析,验证了模具结构的合理性,并且缩短了模具设计的开发周期,有效地提高了塑件的成型质量。

复合载荷作用下矿用定向钻杆接头的三维力学特性分析

煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效,不仅影响正常生产,而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题,以煤矿φ73 mm外平定向钻杆为研究对象,对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析,并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力学性能参数,构建了接头材料的本构模型。在此基础上,应用虚功原理、Von Mises屈服准则和接触非线性理论建立了钻杆接头螺纹的弹塑性有限元分析模型,分析了不同工况载荷作用下接头部位的受力状态及应力场分布规律。研究结果表明:在预紧扭矩为2000 N·m时,该钻杆接头具有良好的密封性能和联接强度;单扭和拉扭载荷下,靠近主台肩的第一螺纹牙为主要失效部位;在压、弯、扭载荷下,主台肩为主要失效部位;在钻机最大扭矩与推进力的作用下,接头的抗弯能力达到3°/3 m。

大型钢结构多向钢节点电弧增材制造工艺

多向钢节点作为连接大型钢结构的关键构件,承载钢结构建筑各方向的力,对其安全性起至关重要的作用。基于七向钢节点结构特点,文中研究了电弧增材制造钢结构建筑的七向钢节点,采用分区成形、平曲面切片及摆动填充的路径规划方法,将其分为直臂圆管区、相贯区和支管延长区3个区域,相贯区包括两管相贯、三管相贯和四管相贯3种类型。直臂圆管区和支管延长区采用摆动工艺进行堆积,两管相贯、三管相贯和四管相贯区分别采用曲面切片的路径规划进行堆积。对堆积完成的构件进行成形精度检测、微观组织的观测和力学性能的测量。结果表明,七向钢节点构件成形尺寸偏差为±1.32 mm,成形精度较高。微观组织为铁素体和珠光体,构件的抗拉强度和屈服强度相对于同成分铸件分别提高了约30%和105%,电弧增材制造的七向钢节点满足使用要求。

聚乙烯管焊接接头相控阵超声检测的优化设计

在管道工程应用中,由于良好的耐腐蚀性和韧性,聚乙烯(PE)管与其他材料相比具有显着优势,已广泛地应用在核电、油气输送领域;PE管焊接过程中,焊接参数、人员操作和环境等因素会影响聚乙烯管道的焊接情况,可能致使焊接接头内部形成缺陷,影响管道安全运行,而相控阵超声检测技术能够实现聚乙烯管道焊接接头内部结构的无损检测及评估;因此开展PE管焊接接头的相控阵超声实际检测工作,研究了聚乙烯材料的声衰减规律及声频散效应,优化了焊接接头的超声相控阵检测工艺,基于CIVA仿真软件实现了聚乙烯管道相控阵超声检测的声场模拟和缺陷仿真,通过研究检测参数及声学参量变化对检测结果的影响,获得了PE管焊接接头的最优检测工艺;通过加工带有典型缺陷的聚乙烯热熔对接接头试样,对前期基于仿真结果设计的检测工艺以及针对焊接接头相控阵检测研发的楔形耦合组件进行可靠性测试和工艺试验;研究结果为PE管接头缺陷的超声相控阵检测提供了工艺设计的理论支持和可靠的研究方法。

强震作用下跨断层管道柔性接口抗震加固研究

强烈地震引起的地面永久性大变形是导致埋地供水管线损坏的主要威胁之一。该研究借鉴链式结构的设计思想,基于传统承插式管道接口形式,研发了一种新型管道抗震接口,其可支持一定的轴向伸缩自由变形。当接口变形量达至极限状态时,接口发生自锁现象并能提供较高的抗拉承载力,进而带动相邻管道滑移,以抵消断层错动引起的变形量。针对新型抗震接口开展了轴向力学性能试验,并建立了跨断层下的管线数值模型;同时,数值结果与相关全尺寸试验进行对比验证。该研究以土体压实条件和断层穿越管道位置作为关键变量,研究了加固前后断层错动下承插式管道的力学响应。研究结果表明:提出的抗震接口能够有效地提高管道抵抗地面大变形能力,并且提高接口的轴向抗拉拔能力是提升管道抗断层错动能力的关键;对于松砂土跨断层下的承插式管道接口震损较为严重;断层穿越管道不同的位置会造成不同的接口变形规律;国内规范中管道接口的转角限值过于保守,不利于对跨断层承插式管道安全性能进行合理验算。

油气田用工业纯钛管道TIG焊焊接接头组织与性能研究

选用工业纯钛管道TA2、TA3进行钨极氩弧(Tungsten Inert Gas,TIG)焊接工艺研究。通过金相分析、力学性能试验和腐蚀试验,焊缝均能取得满足要求的金相组织,TA3接头的抗拉强度在室温和高温下都优于TA2。冲击试验均为韧性断裂,焊缝在硫化氢酸性环境中的抗应力腐蚀开裂性能优异,可满足油气田服役要求。

核安全3级高密度聚乙烯管道热熔对接工艺实践

高密度聚乙烯(HDPE)管道因具有良好的耐海水腐蚀能力,在压水堆核电厂服务水系统和部分设备冷却水系统核安全3级管道中逐渐得到了应用。为了有效提升HDPE管道热熔对接工艺的质量,根据ASME BPVC规范,对核安全3级HDPE管道的材质性能、热熔对接工艺评定、热熔对接工艺实践等进行了分析。通过合理控制热熔对接压力、端面吸热压力、端面加压加热时间、最小吸热时间等参数,可以显著提升HDPE管道热熔对接工艺的质量。

飞机生保系统氧气导管接头腐蚀原因分析

[目的]飞机生保系统氧气导管接头装机后多次发生腐蚀问题,为保证飞机质量安全,亟需明确其腐蚀原因。[方法]针对小平管嘴与外套螺母配合面及附近区域均出现腐蚀的现象进行了形貌、组织及成分分析,并通过模拟实验来验证腐蚀成因。[结果]确定了表面腐蚀产物为不规则及泥纹花样的Cu、Zn氧化物,且存在较高含量的K、Ca、Na异常元素。氧气导管小平管嘴沟槽处容易残留中性钾皂液,在表面浸润的情况下形成了大片不规则的钾皂残留物;其余开放表面接触过中性钾皂后,在未洗净的情况下易产生不规则及泥纹花样的Cu、Zn氧化物颗粒。另外,由于焊接后小平管嘴表层脱锌形成了疏松多孔组织,因此其表面更容易吸附钾皂成分,从而加速腐蚀。[结论]氧气导管在气密试验后表面残留中性钾皂成分是导致其腐蚀的根本原因。建议气密试验后将导管彻底洗净或更换气密试验检测剂。

基于有限元的K型管节点快速建模方法研究

管节点是现代工程结构设计与强度分析中的重点。分析ANSYS参数设计语言的优势与局限,确定利用VB.net开发自动建模程序实现参数化建模总体设计方案。以K型管节点为研究对象,对单元类型的选取、网格划分的原则及方法等方面展开研究,通过VB.net一键生成K型管节点有限元模型命令流,实现K型管节点有限元快速建模,此研究方法可推广至其他形式管节点。

沉管隧道管节接头钢剪力键制作及安装工艺

随着我国海底隧道工程建设的快速发展,沉管法海底隧道施工技术得到更多应用。沉管隧道管节接头作为沉管连接的关键部位,也是薄弱部位,管节接头止水与剪力键体系对沉管隧道结构的安全性有重要影响。为高质量完成管节接头施工,保证沉管的安全性,文章通过大连湾海底隧道管节接头钢剪力键施工,总结钢剪力键制作及安装技术的具体操作步骤及施工要点,积累沉管隧道管节接头剪力键施工经验,为后续施工提供参考。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

城市地下综合管廊预制管接缝纤维增强混凝土性能试验研究

为提升城市地下综合管廊预制管接缝混凝土的力学性能,文中从纤维掺量和纤维长度入手,研究了预制管接缝纤维对混凝土裂缝面积、抗折强度、抗压强度及抗渗性能的影响。结果表明,纤维掺量从0、6%、10%增加至14%,掺加6 mm纤维的混凝土裂缝面积降幅分别为31.8%、46.3%、62.7%,7 d抗折性能增幅分别为29.6%、14.3%、11.1%;掺加10 mm纤维的混凝土裂缝面积降幅分别为36.3%、52.7%、59.9%,7 d抗折性能增幅分别为25.9%、18.5%、14.8%,确定最佳纤维掺量为10%。当纤维长度从0增加至6 mm时,再增至10 mm时,混凝土的最大渗透高度降幅分别为50.1%、65.3%。

石油钻杆的发展趋势分析

随着钻井工况的复杂化、钻井深度加深以及其他特殊钻井的需求,钻杆定制化生产的要求越来越多,如抗硫钻杆、超高强度钢级钻杆、特殊螺纹钻杆等高端石油钻杆。目前,国内石油钻杆生产厂家都以生产API标准的石油钻杆为主,同质化竞争严重,针对深井、深海井、高腐蚀性井等领域发展所需的抗硫钻杆、超高强度钢级钻杆、特殊螺纹钻杆等高端石油钻杆产品目前涉足厂家较少,在特殊用途钻杆市场内还未形成竞争力。石油钻杆未来发展趋势一定是以满足特殊用途的定制化钻杆为前提的高端石油钻杆。本文立足于国内市场现状,放眼石油钻杆发展趋势,为今后我国钻杆的发展方向提出建议。

回形管接头的装配性能研究与分析

基于回形管接头与回形管的直线段长度对该结构装配性能的影响展开分析,以应力值、最大接触压力和压装力作为评价依据,采用有限元仿真分析的方法进行研究。随着直线段长度逐渐增加,接头和回形管的应力值逐渐减小,接头、回形管中的应力最大值比最小值分别大650%与295.2%;内衬、外衬的最大接触压力也在逐渐减小,内衬、外衬的最大接触压力的最大值比最小值分别大384.9%与290.2%;压装力逐渐减小,其中最大值比最小值大678.8%。研究表明:直线段长度的变化对结构装配性能的影响显著。

含内外螺纹管接头注射模设计

针对管接头同时有内外螺纹的结构,设计了1模2腔的模具,成型塑件的外螺纹及外圆柱面设计了斜导柱+弹簧+滑块的脱模机构,为了实现塑件内螺纹结构的自动脱模,设计了液压缸+齿轮齿条+齿轮传动+螺纹螺母的脱膜机构,在开模前通过液压缸活塞杆驱动该机构运动,使内螺纹型芯一边旋转一边上升完成脱模。经实际生产验证:模具动作稳定可靠,成型的塑件质量符合要求。

弯管内可控万向铰接柔性管动力学特性研究

针对弯管内可控万向铰接柔性管随机动态接触问题,以弯管和可控铰接柔性管为研究对象,采用哈密顿原理结合多体系统动力学理论,引入刚体运动坐标系描述可控铰的运动约束,以管-管接触模型描述可控万向铰接管和弯管的动态接触,建立了弯管内可控万向铰接柔性管多体系统接触非线性动力学的数值计算方法。以超短半径水平井造斜段柔性钻具为例,根据贝克休斯公司的钻具动力学特性标准,对柔性钻杆的振动特性进行了评价,研究了不同转速和不同钻压对柔性钻杆动力学特性的影响。研究结果表明:横向振动是导致柔性钻具可能失效的主要因素;柔性钻杆的横向振动剧烈程度随着转速的增加而减小,随着钻压的增加而增大。

球墨铸铁管道新型抗震接口力学性能试验及数值模拟

有效的管线接口抗震措施是优化城市供水管网抗震性能和震后功能恢复能力的关键。为此,基于机械自锚设计和自变形补偿等思想,提出一种球墨铸铁管道新型自锚式抗震接口。开展普通承插式接口和新型抗震接口的轴向拉伸拟静力试验及抗震接口精细化三维有限元数值模拟,研究新型管道接口的抗拉承载能力、初始抗拉刚度、抗变形能力和极限破坏状态等力学特性。结果表明:0.2 MPa以内的水压变幅对普通承插式接口的轴向力学性能和破坏方式的影响不大,接口初始漏水至功能失效状态的过渡变形约为2.5 mm;新型自锚式抗震接口具备良好的承载能力和抵抗大变形能力,其抗拉力学性能曲线分为3个阶段,即胶圈受力阶段、卡环受力阶段和卡环失效破坏,其中,在卡环变形量为9 mm左右时,达到峰值承载力330 kN左右。

煤矿定向钻杆接头螺纹牙形角对应力分布的影响

煤矿定向钻孔技术具有钻孔深、轨迹可控、瓦斯抽放孔覆盖面积大等优点,在煤矿瓦斯治理中得到广泛应用。定向钻杆接头螺纹是最薄弱部位,经常出现钻杆螺纹断裂事故。基于非线性接触理论建立二维轴对称有限元模型,分析了不同牙形角对螺纹应力分布的影响。研究发现,公螺纹和母螺纹的最大应力均出现在台阶处的牙根部,公螺纹的应力大于母螺纹的应力。该研究对优化钻杆设计、降低钻孔事故率、保证正常钻进具有十分重要的意义。

管接头型式对转向架管路设计的影响分析

管接头在转向架基础制动系统中的应用较为广泛,按密封型式的不同主要分为卡套式和压紧式。管路设计中预先选定接头型式,由于接头内部结构的不同,对管路走向、紧固方式、应用维护、管径及长度尺寸等均有影响。文章通过多个管路常见问题和设计案例分析两种接头在使用中的优缺点,给出具体优化方案,避免运用中出现漏气、接头脱落等现象,降低维护成本,最大限度地服务整个寿命周期。

大直径矩形顶管砼管节制作工艺

随着顶管技术在市政工程中的广泛应用,大直径预制砼管节的应用越来越普遍。大直径矩形顶管砼管节具有断面尺寸大、自重大、结构强度要求高、制作工艺复杂、质量精度及抗渗要求高等特点,因此采用科学合理的管节预制工艺尤其重要。