文档介绍：井架薄弱环节受力情况分析
为更好的了解石油井架各结构类型的特点和受力分布情况,对各型井架进行了有限元分析。
图1 A形井架模型图及各节点编号

图2 井架最大钩载时变形图图3 井架最大风载时模型图和变形图(虚线为未加载时井架形状)
图4 塔型井架模型图5 井架变形前后图
图6 井架变形前后图
图7 井架整体轴力图
由图可知井架整体中四根立柱所受的轴力最大,且远大于其它梁所受轴力,因此应重点考虑立柱的受力状态。
图8 井架底端应力图图9 井架顶端应力图
①第一阶振型②第二阶振型③第三阶振型
④第四阶振型⑤第五阶振型⑥第六阶振型
图 10 井架前六阶振型图
一阶振型(见图①)主要表现为井架在XZ面内的弯曲振动,井架整体前后摆动,以井架顶部最为明显,形式如同悬臂梁;
第二阶振型(见图②)主要表现为井架绕Z轴的扭转振动,同时伴有YZ 面内的二阶弯曲振动,两前腿上部振动幅度最大;
第三阶振型(见图③)主要表现为井架绕Z轴的扭转振动,同时伴有YZ面内的二阶弯曲振动,两后腿上部振动幅度最大;前2阶振型反映了井架整体结构的振动形式
第四阶振型(见图④)主要表现为井架在YZ平面内的二阶弯曲振动,振动幅度以井架上段两后腿最大;
第五阶振型(见图⑤)主要表现为井架在XZ 平面内的二阶弯曲振动,振动幅度以井架顶部最大,其次是井架中部;
第六阶振型(见图⑥)主要表现为井架绕Z轴的扭转振动,同时伴有YZ平面内的三阶弯曲振动,振动幅度以井架中部前大腿最大。
由于现场试验不可能对井架上各杆件都布置测点,又根据有限元模拟分析可知井架整体中四根立柱所受的轴力最大,且远大于其它梁所受轴力,因此应重点考虑立柱(井架大腿)的受力状态。因此我们对井架的应力应变测试采取的方法是:根据不同井架形式,测试断面选择在井架大腿断面开口处、井架大腿断面突变处,大腿损伤处、井架二层台处(见下图)。
表单根杆件测点布置
杆件截面
测点数量
测点位置
H型钢
4
H型钢隔板侧面对称分布
圆钢
4
杆件中心线上对称分布
角钢
4
角钢幅板侧面
矩形钢
4
方钢侧面对称分布
槽钢
4
槽钢幅板侧面对称分布
十字型钢
4
十字型钢幅板侧面
注:除圆钢外,其余杆件应变片黏贴位置距离幅板边缘不超过5mm。
图应力测试应变片粘贴断面示意图