考虑密封面有效接触长度对密封性能的影响,以密封接触强度为评价指标,采用有限元方法分析水下井口连接器VX钢圈在不同预紧力、工质载荷和结构参数下的密封特性,并与以单一密封面接触应力为评价指标的密封特性分析结果进行对比。结果表明预紧力是影响密封性能的重要因素,在保证连接器锁紧结构安全性的同时,要尽量提高安装预紧力;与接触应力相比,密封接触强度能够更好地模拟VX钢圈密封性能随预紧力、工质压力和结构参数变化的趋势。因此,在连接器VX钢圈密封特性分析过程中,应该优先选择密封接触强度作为密封性能评价指标。

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈。为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态。只有当预紧力足够大,使得密圈接触表面发生合理塑性变形时,连接器才能满足密封要求。当介质压力增加时,为了保证连接器的密封性能,最小预紧力需要相应增加;连接器密封性能随密封圈腐蚀程度的加深,会明显降低。

水下连接器是整个生产系统的关键节点,其密封一旦失效后果不堪设想,因此有必要对连接器进行可靠性评价,为水下生产系统工作稳定、安全可靠提供依据。水下连接器工作环境较为复杂,影响其密封性能退化因素较多,故以密封件接触应力强度作为水下连接器密封性能评价指标,通过敏感度分析方法,找到影响密封件接触应力强度的主要因素是工作内压、工作时间和位移载荷这3个随机变量。为了进一步确定这3个随机变量与接触应力强度之间的关系,开展连接器密封性能预测模型的研究。使用试验设计方法随机抽取工作内压、工作时间、位移载荷这3个随机变量数据,将这些数据代入Abaqus软件中进行有限元分析,得出相对应的密封接触应力强度值,然后使用Kriging模型将这3个变量与接触应力强度之间的关系进行拟合,得到密封性能与影响因素间的响应关系,实现对...

密封圈是水下连接器上的全金属结构,其性能优劣将影响连接器密封功能的实现。为保证密封圈的性能,需要进行裂纹故障对其性能影响的研究。根据水下连接器的两种工作状态,利用ABAQUS有限元法对无裂纹密封圈进行强度计算,通过最大等效应力结果与最大等效塑性应变结果找到易产生裂纹的区域;之后在该区域预置了不同深度、位置、角度的裂纹,探讨了三个因素对密封圈密封性能和结构性能的影响。结果表明:水下连接器金属密封圈在工作时,与毂座的接触面为应力集中区域,处于塑性变形状态,容易产生横向裂纹;裂纹前期对密封圈密封性能影响不大,但使得密封圈结构性能变差,长期使用会导致裂纹扩展,从而使结构断裂,密封发生失效。

水下连接器作为连接海底石油管道的重要部件,其强度要求十分重要,为了测试水下连接器的可靠性,研制大型连接器外载荷试验台和验证其承载能力是非常重要的。连接器试验台要能够对连接器进行拉力、压力、弯矩和扭矩测试,利用UG三维建模软件建立试验台的模型,利用有限元分析ANSYS软件得出试验台在不同极限载荷下的应力及应变分布,分析了结构的强度和刚度是否满足设计要求。研究结果表明,试验台在极限承载状态受力均在安全范围,而应变稍大,但考虑试验台尺寸很大,变形也是在可接受范围内。