目前对承受弯矩的裂纹管道的塑性极限载荷的研究一般都只限于纯弯矩,而工程实际中承受弯矩载荷的管道大部分是横力弯矩,截面上同时存在正应力和剪应力,尤其是管道的跨度较短,所受的横向力较大时,剪应力对管道的极限承载能力有较大的影响.基于以上考虑,建立了含周向裂纹管道在横力弯矩组合载荷作用下的塑性极限分析模型,推导了包含埋藏裂纹、内表面裂纹、外表面裂纹和穿透裂纹等不同裂纹形式在拉力、横向力及内压作用下的极限载荷计算公式,计算公式可用于周向裂纹管道在各种载荷条件下的安全可靠性评估.

智能井的井下流量控制阀中的金属密封对于其可靠性具有重要的影响。针对具有圆度误差的金属密封和滑套的密封副(以下简称为金属密封副),利用ABAQUS研究了介质压力和初始过盈量对其接触应力的影响。研究发现①当金属密封副的2个椭圆截面长轴正交或重合时,接触应力沿接触环面分别呈“W”型或“M”型曲线分布。2种曲线上波峰和波谷处的接触应力的最值与密封面上的平均接触应力均随着介质压力、初始过盈量和滑套圆度误差的增加而增加;②当金属密封副的2个椭圆长轴夹角θ为15~75°时,接触应力分布曲线的波峰和波谷的最值和密封面上的平均接触应力先减小后增加,且与θ的关系曲线均关于θ=45°线近似对称。

由于初始过盈量和介质压力的作用,井下流量控制阀径向金属密封唇部的应力和应变梯度变化很大,很容易发生塑性变形。为研究径向金属密封唇部接触力学行为,提出径向金属密封唇部的圆弧结构,基于接触力学建立径向金属密封唇部轴对称结构的圆弧-平面接触模型,得出径向金属密封唇部结构接触力学参数的理论关系式,并基于有限元方法进行验证。径向金属密封唇部接触力学参数的理论解与数值解相符,接触宽度、最大接触应力、初始过盈量和平均接触应力的平均相对误差分别为8.86%、6.96%、8.88%和4.33%,满足工程设计要求。研究表明:径向金属密封唇部的最大接触应力与初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度成正比,与径向金属密封唇部圆弧半径成反比,因此可通过增加初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度来增加径向金属密封唇部

液压控制的智能井系统通过长达数千米的液压管线向井下传送液压控制信号和动力,选择目的层层位和控制流量。向井下传送液压控制信号时,受传输介质和细长液压管线的影响,液压控制信号的传输速度、强度和形态都会发生衰减和扭曲,难以被井下设备识别。为对井下执行器进行可靠的控制,讨论了液压控制信号的传输速度、井眼温度沿深度方向变化对传输介质黏度的影响;分析了井口压力向井下传播时压力与时间的变化关系、地面液压控制信号传到井下时的形态变化、同时施加液压控制信号和液压动力信号时的传输特性,以及有无阻力状态下开启井下滑套时控制压力的变化;再考虑管线内径、加压方式、井眼环境、液压油黏度等对上述传输特性的影响,得出液压控制压力应大于5 MPa、3000 m深水井中井下液压信号传输时间约为25 min等定量评估结论。研究结论可

为研究圆盘泵内流动规律,将圆盘泵叶轮分为无叶区和叶片区。应用CFD技术对模型泵内部的流动进行数值模拟,并对速度矢量图、等值线图和压力等值线图进行分析。分析认为旋流是圆盘泵内的主要流动方式,无叶区内较大部分是低压区,在叶轮无叶区和叶片区间存在贯通流,叶片区流入无叶区的贯通流将较大角惯量传递给无叶区内的流体是圆盘泵具有良好通流能力的原因。

天车升沉补偿系统在浮式海洋钻井平台得到了广泛应用。为分析天车升沉补偿系统不同工作方式下的补偿效果对其主要系统参数进行设计。利用AMESim仿真平台和ADMAS软件搭建了联合仿真模型完成被动补偿方式及3种不同反馈信号(位移、速度和加速度)下半主动补偿方式的补偿效果仿真实验以及气液转换器与被动补偿缸之间管线长度对补偿效果的影响分析。仿真结果表明:半主动补偿方式下速度反馈补偿效果最佳加速度反馈稍差位移反馈最次但都远高于被动补偿方式;气液转换器与被动补偿缸之间管线越短补偿效果越高。