本文概述了鉆井泵活塞的研究現(xiàn)狀和失效形式。活塞的主體材料是橡膠，橡膠是不可壓縮材料，具有幾何和材料的高度非線性行為；同時(shí)，活塞彈性密封件問題是狀態(tài)非線性接觸問題。 在本論文中，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試了橡膠材料三種力學(xué)行為的應(yīng)力應(yīng)變。這三種實(shí)驗(yàn)分別是：單軸拉伸、雙軸拉伸和剪切。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，確定了Mooney-Rivilin理論的中的實(shí)常數(shù)，并用有限元軟件ANSYS分析計(jì)算了活塞大變形問題。獲得了多種應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、變形情況和點(diǎn)集流線趨勢(shì)，充分了解活塞在壓力作用下的各種力學(xué)特性，最主要的是了解到了接觸應(yīng)力和摩擦力沿接觸面的分布情況，探索了它們的高應(yīng)力分布區(qū)，指出了活塞失效的主要原因，為活塞的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了較為全面的資料和依據(jù)。最后，對(duì)活塞皮碗和鋼芯進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)；同時(shí)，提出一些延長活塞壽命的其它措施。 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究鉆井泵活塞的必要性
    1.2 鉆井泵活塞的研究發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究方向
2 活塞的工作特性
    2.1 活塞的工作原理
    2.2 活塞的結(jié)構(gòu)型式
    2.3 活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
    2.4 活塞皮碗的受力分析
        2.4.1 靜載受力情況
        2.4.2 活塞運(yùn)動(dòng)受力情況
    2.5 摩擦力的確定
3 活塞壽命的影響因素和失效形式
    3.1 活塞壽命的主要影響因素
        3.1.1 泵壓、沖次的影響
        3.1.2 摩擦熱的影響
        3.1.3 活塞間隙的影響
        3.1.4 泥漿液的影響
        3.1.5 有缺陷的缸套的影響
    3.2 活塞的主要失效形式
        3.2.1 磨損失效
        3.2.2 擠傷失效
4 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)試
    4.1 活塞皮碗的材料特性
    4.2 超彈理論
    4.3 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理
        4.3.1 單軸拉伸
        4.3.2 雙軸拉伸實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 剪切實(shí)驗(yàn)
        4.3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析
5 活塞皮碗的有限元分析
    5.1 有限元軟件ANSYS簡介
        5.1.1 計(jì)算中的幾個(gè)假設(shè)
        5.1.2 有限元列式
        5.1.3 計(jì)算坐標(biāo)系的建立
    5.2 靜載作用下的有限元模擬分析
        5.2.1 實(shí)體模型和有限元模型的建立
        5.2.2 載荷及邊界條件
        5.2.3 計(jì)算結(jié)果
        5.2.4 不同活塞間隙計(jì)算結(jié)果
    5.3 計(jì)算接觸應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)測(cè)試接觸應(yīng)力比較
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
        5.3.2 ANSYS計(jì)算結(jié)果
        5.3.3 結(jié)果比較
6 過盈裝配下的滑動(dòng)摩擦過程模擬
    6.1 實(shí)體模型和有限元模型建立
    6.2 初始邊界條件
    6.3 求解載荷步
    6.4 計(jì)算結(jié)果及分析
    6.5 總結(jié)
7 活塞的改進(jìn)設(shè)計(jì)
    7.1 幾點(diǎn)結(jié)論
    7.2 延長活塞使用壽命的措施
        7.2.1 根部加強(qiáng)措施
        7.2.2 避免擠傷、偏磨的改進(jìn)措施
        7.2.3 對(duì)皮碗唇部和尺寸突變處的改進(jìn)
        7.2.4 延長活塞使用壽命的其它措施
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3202126