文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
钻机井架的有限元分析和承载能力评定的研究
姓名:孙明星
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:欧阳林子
20100501
摘要井架是石油钻机起升设备的重要组成部分之一,其杆件多,受力情况复杂,在油田作业中使用频繁,对其进行有限元分析是井架设计和应用的重要环节。本论文针对西部油田应用很广的甂型井架进行力学性能分析,并在此基础上对该井架的承载能力进行安全评定,对于井架结构设计和油田安全生产有着重要的指导意义。本文综述了井架有限元分析的国内外研究现状,通过建立甂型井架的有限找出井架在各工况下的最大应力和变形,得到了井架在静力学分析的薄弱环节。然后应椒ǘ跃芙心L治觯竦昧饲固有频率和振型图,并在此基础上进行瞬态分析和动态响应计算,得到了井架在动载荷作用下的变形和应力变化,以及井架顶部、二层台和人字架等主要部位在不同时间响应的变化规律和振动特性。上面的计算分析主要是为了寻找井架的薄弱环节和应力变化规律,最终是为了分析架的极限承载能力,与现场测试的应力应变数据做比较,分析理论研究的可行性;并依据强度和稳定理论为主的评定理论,从仿真分析和实验测试两个角度,评定井架的承载义和实用价值。关键词:井架;静力学分析;模态分析;瞬态分析;谐响应分析;承载能力元分析模型,运用治鋈砑辛巳值湫凸た鱿戮艿挠α捅湫畏治觯用动力学分析的方式,采用研究井架的承载能力,本文根据先前做的井架仿真模型,对模型施加不同的载荷,得到了井架的最大应力部位,发现最大应力与载荷存在一定的线性关系,根据此推断出该井能力,从而实现了对甂型井架承载能力的评定分析的研究,具有重要的理论意硕士学位论文
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插图索引图最大钩载最大应力出现位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图半风载额定载荷下应力变化图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图半风载额定载荷下最大位移出现位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图敕缭囟疃ㄔ睾上戮鼙浠仆肌图ǚ缭鼐茏畲笥αΤ鱿治恢谩图ǚ缭鼐苡αΨ植纪肌浠环ㄇ蠼庀低诚煊獭图载荷一时间关系曲线示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图①~④分别是井架在瞬时振动位移响应曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图①~④分别是井架在瞬时振动扭转位移曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图井架顶部处位移一频率响应曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图人字架处位移一频率响应曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图载荷时井架应力分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图三维梁单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图甂型井架的有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图最大钩载井架应力分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图最大钩载井架位移分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图最大钩载最大位移出现位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图最大钩载井架位移分布云图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图ǚ缭鼐茏畲笪灰瞥鱿治恢谩图ǚ缭鼐芪灰票浠仆肌图井架的振型图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图井架瞬态动力学分析边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图二层台处位移一频率响应曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图患ふ窳ψ饔孟戮苷逦灰埔黄德氏煊Χ员取图载荷时井架位移分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图载荷时井架应力分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图载荷时井架位移分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。甂型井架在不同载荷作用下应力变化曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..途茉诓煌睾勺饔孟挛灰票浠摺甂型钻机井架应力测试位置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯甂型井架实验测试与有限元仿真分析应力比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硕士学位论文
附表索引表井架正面表井架侧面扑惚怼表井架模态十阶频率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯甂型钻机井架在测试钩载本芰⒅獾憔灿Ρ渲怠甂型钻机井架在测试钩载本芰⒅獾愣Ρ渲怠表载荷工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。表高度系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表各种风速下的风压表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.计算表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。表井架瞬态振动位移响应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..表井架瞬态各向位移响应与时间对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表激振力作用点处振幅芏