主颚板机械强度理论计算与有限元分析研究

为了确保液压动力钳的上扣质量,针对液压动力钳主颚板的结构特点以及受力情况,利用确定结构危险截面的方法,推导出了主颚板机械强度的理论计算公式,并通过实例应用,分别采用理论计算公式与有限元分析方法进行计算,二者误差仅为3.1%,验证了理论计算公式的正确性。同时针对主颚板存在的应力集中现象,利用有限元法对不同大小的过渡圆角半径进行分析比较,发现最佳过渡圆角半径为R3mm,此时主鄂板的最大应力降低了10%,应力集中现象得以改善。

套管吊卡主体关键尺寸灵敏度分析与优化

吊卡主体是套管提升系统的关键性零件,安全性能要求极高。为了提高吊卡主体的安全性能,对其结构关键尺寸进行灵敏度分析,通过变尺寸法调整吊卡主体关键尺寸。分析结果表明:当吊耳截面横向厚度为81mm,吊耳截面半径为R67mm时,吊卡主体的最大弯曲应力比优化前改善了9.7%。其结果有助于吊卡适应更为苛刻的工况条件,能减少事故的发生,为进一步的改进设计提供了依据。

在旋紧时套管钳的颚板结构分析与优化

为了保障下套管作业的安全和可靠性,根据套管钳关键部位颚板的受力特点和结构特征,可知在旋紧时套管钳的颚板受力最大。根据颚板的结构特点进行模型简化,推导出理论计算公式并计算出理论最大应力,经过ANSYS有限元分析和理论计算结果互相验证。最后运用有限元软件ANSYS对颚板的滚轮孔加圆角和颚板背部加肋板的结构进行结构分析,分析结果表明:改进后颚板最大应力减少了3.5%,最大变形降低了6.4%,其结果对推进套管钳的改进和优化提供了一定的参考。

CDZ350钻杆吊卡吊耳弹塑性分析和残余应力研究

为了检验CDZ350型钻杆吊卡吊耳的性能,确保在出厂试压后的正常工作的安全性,吊耳不发生塑性挤出等塑性破坏,对CDZ350型吊卡吊耳进行了两次加载-卸载的有限元弹塑性分析和贴片试验验证。结果表明:在1.5倍额定载荷下,吊耳次表面最大应力为1087MPa,发生塑性变形,材料硬化但不会发生塑性破坏;两次卸载后残余应力分布相近,吊耳内部残余应力稳定;二次加载后最大应力为1005.6MPa,接触为全弹性,残余应力减小了内部的应力,起到了保护作用;贴片实验结果和有限元结果相近,最大误差为7.5%,且塑性区主要集中在接触区附近,验证了有限元分析的正确性。

CDZ500钻杆吊卡结构优化设计

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明:当b为98mm,R为81mm,吊臂的最大弯曲应力降低了4.8%,有限元、贴片试验结果验证了结构优化的合理性。计算结果为提高吊卡安全性能提供了依据,为海洋石油钻井设备的设计提供了理论基础,确保其在深海石油开采平台安全使用。