本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承動(dòng)態(tài)接觸及摩擦熱數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采用旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器固井工藝可以解決超深井、大位移井等復(fù)雜井固井難的問題,利用旋轉(zhuǎn)尾管固井是通過尾管的旋轉(zhuǎn),使尾管下放難度降低,同時(shí)使水泥頂替效率提高,這在石油鉆探領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。該設(shè)備的核心零件是止推軸承,該止推軸承在一定的受力面積下,要承受上百噸的載荷,屬于低速重載軸承,同時(shí),還有井下高溫泥漿、硫化氫等腐蝕性氣體的作用,工況十分復(fù)雜。基于旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承復(fù)雜的工況特點(diǎn),本論文對該型軸承的動(dòng)態(tài)接觸特性以及摩擦熱進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。本論文首先分析了旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用大型顯示非線性動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS-LSDYNA,建立該型軸承動(dòng)態(tài)接觸簡化分析模型,對軸承的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真,分析了彈性材料和彈塑性材料兩種材料模型下軸承滾子的動(dòng)態(tài)接觸應(yīng)力應(yīng)變情況。仿真結(jié)果表明,在彈性材料模型下,滾子小端應(yīng)力明顯大于滾子大端應(yīng)力,這符合赫茲接觸應(yīng)力分布的一般規(guī)律;在彈塑性材料模型下,同彈性材料相比,滾子與軸圈接觸部位應(yīng)力分布比較均勻,同座圈接觸部分有應(yīng)力集中現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承屬于低速重載軸承,在滾子與滾道接觸變形區(qū)會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)滑動(dòng),進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生摩擦。本文在ANSYS-Workbench軟件中建立該型軸承摩擦熱簡化分析模型,對承載接觸區(qū)的摩擦熱進(jìn)行仿真,并與無摩擦功存在時(shí)軸承的溫度場進(jìn)行對比,研究摩擦熱對溫度場的影響,通過熱機(jī)耦合分析,研究摩擦熱對軸承接觸應(yīng)力的影響,并與無摩擦功存在時(shí)接觸應(yīng)力進(jìn)行比較,仿真結(jié)果表明,摩擦功的存在對軸承溫度場的影響不可忽略,可使得滾子與滾道接觸區(qū)最高溫度升高近30攝氏度;摩擦功的存在可使接觸應(yīng)力和應(yīng)變增加,但增加幅度不大,無顯著影響。本文采用數(shù)值模擬技術(shù),從動(dòng)載荷、摩擦熱以及不同的材料模型等角度出發(fā),分析上述因素對旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承接觸應(yīng)力等的影響。這對縮短旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承的開發(fā)周期,提高該型軸承設(shè)計(jì)壽命有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：尾管固井器軸承 動(dòng)態(tài)接觸 摩擦熱
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE925.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.1.1 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器介紹10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要內(nèi)容及研究方法15-18
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.3.2 論文研究方法16-18
• 第二章 軸承動(dòng)態(tài)接觸及摩擦熱理論18-28
• 2.1 動(dòng)態(tài)接觸理論18-21
• 2.1.1 顯式算法18-19
• 2.1.2 滾動(dòng)接觸19-21
• 2.2 接觸應(yīng)力理論21-24
• 2.2.1 表面應(yīng)力21-23
• 2.2.2 次表面應(yīng)力23-24
• 2.3 滾動(dòng)接觸中的摩擦熱24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承模型建立及簡化28-36
• 3.1 軸承模型的建立28-29
• 3.2 滾子傾角對應(yīng)力分布的影響29-32
• 3.2.1 滾子受力分析29-30
• 3.2.2 分析流程30-31
• 3.2.3 結(jié)果分析31-32
• 3.3 滾子數(shù)目對最大應(yīng)力的影響32-34
• 3.4 模型簡化34-35
• 3.4.1 動(dòng)態(tài)接觸分析模型的簡化34-35
• 3.4.2 摩擦熱分析模型簡化35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承動(dòng)態(tài)接觸分析36-55
• 4.1 ANSYS LS-DYNA軟件及仿真流程介紹36-37
• 4.1.1 ANSYS LS-DYNA軟件36-37
• 4.1.2 軸承動(dòng)態(tài)接觸仿真流程37
• 4.2 基于LS-DYNA有限元分析模型建立37-42
• 4.2.1 材料模型及其參數(shù)的設(shè)定37-39
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置及加載39-42
• 4.3 求解結(jié)果分析42-54
• 4.3.1 彈性材料模型計(jì)算結(jié)果42-48
• 4.3.2 彈塑性材料模型計(jì)算結(jié)果48-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承摩擦熱分析55-65
• 5.1 熱流分析及摩擦生熱量的計(jì)算55-57
• 5.1.1 熱流分析55-56
• 5.1.2 摩擦生熱量的計(jì)算56-57
• 5.2 摩擦熱有限元模型建立57-60
• 5.2.1 滾動(dòng)摩擦熱仿真流程57
• 5.2.2 建立模型及載荷施加57-60
• 5.3 計(jì)算結(jié)果討論60-64
• 5.3.1 摩擦功對溫度場的影響60-63
• 5.3.2 摩擦功對接觸應(yīng)力的影響63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)及展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 附錄72

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本文編號：255580