气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

抽油机曲柄销的接触强度分析

计算了在极限弯矩作用下曲柄销紧固螺栓上的预紧力,根据各载荷的影响,利用理论计算的方法得到了曲柄销锥面上的应力分布情况.同时在有限元分析软件ANSYS中建立了抽油机曲柄销、锥套、曲柄体和螺母垫片、紧固螺母的实体装配模型,并在ANSYS软件中进行了接触分析,得到了各实体的应力分布情况.将两者对比分析,有限元计算的结果与理论力学模型计算结果相吻合.根据此结果对曲柄销的转动力矩进行了计算,分析了曲柄销出现转动的原因.     

刚性满眼钻具组合在斜直井段内的抗斜特性

本题目讨论的主要目的在于:要寻找一种利用刚性满眼钻具组合在各种不同的地层条件下控制井斜的一般方法。本文只是初步探索，并未完全达到上述目的。本文是用有限单元法计算了斜直井段内刚性满眼钻具组合的力学特性，得出的一些结论仅供参考。涉及该题目的有大量的地层和钻头使用的统计工作，这些有待在现场长期进行，另外还有一些多因素的计算工作也有待进一步解决。     

钢 混凝土双面组合箱梁日照温度场研究

自然环境中的钢 混凝土双面组合箱梁受到日照作用影响,在梁体内部会产生温度应力。对某地的日气温变化及日照辐射量进行计算;利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,计算双面组合箱梁截面在日照条件下的温度分布,对比分析正负弯矩区截面温度分布的异同,得到组合梁表面日温度变化规律;选取温差最大时的数值结果进行分析,用多项式拟合沿梁截面高度温度梯度分布。     

基于响应面模型和灰色关联度的板料成形工艺参数优化

以非线性有限元分析软件Dynaform为平台,基于二阶响应曲面法和灰色关联度,对非标准盒制件冲压成形工艺 参数寻优。首先,利用正交试验法获取不同因素的不同组合下的减薄率数值;再采用灰色关联度理论,找到对该盒形件 最大减薄率起主要影响的2个因素即等效拉延阻力和压边力;基于响应曲面模型,利用Design Exper软件,结合中心复合 设计法( CCD)建立优化目标和主要影响因素的二次回归模型;据成形极限图(FLD)的曲线设置板料的目标函数,可求得 等效拉延阻力和压边力的最优解。通过对比优化前后的数值模拟结果可知,优化后的冲压参数可以有效提高板料成形 性能和质量。     

基于ANSYS二次开发求解实体单元内力在港口工程中的应用

在依据规范对混凝土块体进行配筋计算时,需要求得该块体的内力。而有些混凝土块体结构非常不规则,一般采用有限元软件进行计算。当采用有限元软件ANSYS对复杂结构进行分析时,需要采用实体单元。而ANSYS软件不能直接输出实体单元的内力图,需要进行二次开发。介绍了力学中将应力转为内力的计算原理,并应用于ANSYS二次开发中求解实体单元的内力。结合实际工程,求出了实体单元的弯矩图和扭矩图。结果表明,此求解实体单元内力图程序具有很好的适用性和通用性,可以应用于ANSYS分析港口工程中。     

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题，不可能得到比较完美的解析解，如果采用室内试验或者现场试验研究，其成本又会很高且很难实现。因此，在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上，以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据，采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型，并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型，对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果，得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异。为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法，对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。     

先张法斜梁张拉阶段梁体应力试验研究

为得到力筋放张后斜梁的真实应力状态,进行了现场张拉应力测试。由于斜梁理论具有一定的局限性,故借助ANSYS软件对其进行建模得到应力精确值,并将三者的计算结果进行比较分析,借此对结构的安全性进行评价,以期为先张斜梁的张拉应力分析提供了有效的方法和途径。     

管路主动减振系统作动器设计

为提高管路主动减振系统中动磁式直线电机的减振效果，课题组提出了适用于不同情况的作动器的设计思路。以等效磁路法为基础，得到了作动器的电磁特性；利用有限元软件Ansoft Maxwell模拟仿真得出相关参数，并与公式计算的结果进行对比，确认设计具有合理性。应用此方法可以根据实际需求设计不同性能参数的作动器。     

轮胎等效模型与快速计算研究

复杂的轮胎结构和橡胶等超弹材料是影响轮胎有限元模型精度和计算速度的重要因素。为实现模型的快速计算,通过探索线性材料构建轮胎有限元模型,对模型进行等效处理。构建了轮胎有限元精细模型,并通过台架试验对精细模型的有效性进行验证。对轮胎精细模型提出3种简化方式,分别为实体单元建模、实体单元和壳单元混合建模、实体单元和梁单元混合建模,并采用线性材料计算3种等效模型的充气侧向变形量、充气径向变形量以及径向加载下沉量,最终得到其最优等效模型。通过对等效模型接地印记和接地压力以及各阶模态与精细模型对比,验证了等效模型的准确性和计算效率,为整车有限元仿真提供一种轮胎建模方法。     

基于LS DYNA的19英寸盘形滚刀仿真分析与优化

研究盘形滚刀的受力情况,可以为滚刀设计和选型提供理论依据。文章在对滚刀的受力进行理论计算的基础上,利用LS DYNA显示动力学分析软件,对19英寸盘形滚刀刀圈进行仿真分析,得到了19英寸盘形滚刀破岩力曲线、刀圈的应力状态;结合对刀圈受力分析,优化刀圈结构;对比了应用有限元仿真、CSM模型和掘进参数计算的破岩力。结果表明：有限元仿真法可用于19英寸滚刀破岩力计算,优化后的刀圈适应地质条件的要求,为刀圈的针对性设计和选型分析提供科学的参考,具有重要的工程价值。     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题，概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径。介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件。对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究。数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大。在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大。钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大。气体钻井虽然提高了钻进速度，但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求。     

基于ANSYS的抛光工业机器人抛光力研究

腕表外表壳抛光系统在实际生产过程中,由于抛光力大小的不合理存在工件抛光精度不足的问题,笔者提出了一种新的抛光力分析方法。这种方法以腕表外表壳为研究对象,应用ANSYS软件建立工件的有限元模型,给抛光轮的力矩一个固定值,对工件施加几组不同的抛光力,观察各组的应力变化情况。通过分析得到不同抛光力与工件等效应力、接触压力以及接触位移之间的关系,并作出等效应力与法向接触压力的变化曲线。仿真结果表明：该方法可以为抛光工业机器人规划出较为合理的抛光力。该研究保证了腕表外表壳的抛光质量。     

斜交角变化对斜交弯梁桥结构内力影响的计算分析

以一座斜交弯梁桥为工程背景,利用ANSYS软件建立该桥计算模型。采用结构有限元计算方法,运用参数变异法,计算在恒载和预应力作用下不同斜交角,即15°,30°,45°和60°,对斜交弯梁桥结构的边跨支撑、墩顶及跨中等关键位置产生的内力影响,对比随斜交角的变化,分析引起关键位置内力变化的规律及成因,验证了连续斜交弯梁桥空间力学分析采用板单元有限元素法的合理性,供工程设计及施工部门参考。     

基于等效面积法的蜂窝梁挠度计算方法研究

为了研究蜂窝梁挠度的计算方法,以费氏空腹桁架理论为基础,考虑了蜂窝梁由于腹板开孔对其抗剪能力的影响,在挠度计算中计入剪力引起的剪切挠度和剪力次弯矩引起的挠度,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则推导出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以本文提出的计算公式为依据,分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件ANSYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,结果证明本文所提的挠度计算公式具有较高的准确性。     

基于薄层裂缝单元的钢筋混凝土结构非线性有限元分析

在分析了离散裂缝模型、片状裂缝模型以及断裂力学裂缝模型等裂缝模式的基础上，采用了薄层裂缝单元模型对钢筋混凝土结构进行了非线性有限元分析。用弹性力学的理论推导出了薄层单元的刚度矩阵，并将其内嵌入开裂混凝土单元中形成组合单元，简要介绍了薄层单元一混凝土组合单元刚度矩阵的计算方法。随后简要介绍了软件的设计，进行了算例分析，通过与试验结果的比较验证了模型的合理性和软件的计算精度及可视化程度。     

转子临界转速实验与计算的对比分析

在建立转子实验台的基础上,用实验方法测量转子的一阶临界转速,并与理论计算所得值进行对比分析.利用LabVIEW软件对实验台编制数据采集分析软件,可以直接显示随着转速的变化转子振幅和相位的相应变化,当转子振幅和相位发生突变时,所对应转速便是转子临界转速.根据Prohl法(初参数法)计算转子临界转速,利用VB编写程序进行计算.结果显示,实验数据和理论值基本一致,说明采用此实验台可以准确测量转子临界转速,编制的Prohl法VB程序适用于计算临界转速.     

柴油机供油凸轮滚轮接触分析及滚轮母线优化

采用ABAQUS软件对柴油机供油凸轮滚轮机构进行有限元分析仿真,得出凸轮滚轮间接触应力(CPRESS)及等效应力(VON MISES)分布情况。为解决边界应力集中问题,通过Isight优化软件集成ABAQUS软件对滚轮母线进行优化设计,并对优化结果进行有限元仿真分析。分析结果表明:通过对滚轮的母线修形可以减小边界应力集中,提高凸轮滚轮的疲劳寿命。     

VB在材料力学梁弯曲问题计算中的应用

通常情况下材料力学中关于梁弯曲问题的计算过程非常复杂和繁琐,要想通过手算快速、准确地得到理论解是不现实的.该文基于材料力学梁弯曲的叠加原理,对承受多个不同类型载荷作用下变截面梁建立了一种通用力学模型,得出梁任一截面的弯矩方程.通过对弯矩方程的积分,得到梁上任意截面的转角和挠度变形的叠加方程.采用VB技术对材料力学中梁弯曲问题进行计算,开发出一款软件——受多个不同类型载荷作用下的变截面梁弯曲问题力学求解器.通过该软件可实现变截面梁弯曲问题分析,计算过程高效快捷,计算结果准确.     

油气深井随钻扩眼钻柱扭转振动分析

针对深井、超深井、高压油气井等钻井作业中安全高效的扩眼问题，研究随钻扩眼钻具组合在井下的实际受力情况，对随钻扩眼钻进钻柱扭转振动进行了三维有限元模拟，提出了研究扩眼器的质量偏心、钻机顶部支撑等因素对扭转振动作用的力学分析模型，并讨论了随钻扩眼钻具组合的扭转振动频率和动力学强度等力学问题。通过分析提出了在实际施工作业中减少扭转振动带来危害的技术措施，为油气深井高效随钻扩眼的钻井参数的优化和安全钻进提供了理论基础和参考依据。