本文關(guān)鍵詞：考慮節(jié)點(diǎn)半剛性的石油井架鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命研究

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【摘要】：石油鉆機(jī)井架是大型鋼架結(jié)構(gòu),桿件多、受力復(fù)雜,是在石油鉆井過程中為整個石油鉆機(jī)系統(tǒng)提供支撐和保護(hù)的支護(hù)結(jié)構(gòu),一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞、傾覆,后果不堪設(shè)想。井架長期服役過程中,承受自重等恒載作用的同時,還要承受工作時交變載荷作用,在這些復(fù)雜載荷的作用下,結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力不斷交替變化,極易導(dǎo)致井架結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。井架的梁柱連接節(jié)點(diǎn)作為傳遞彎矩、剪力、軸力以及扭矩的重要樞紐部分,是發(fā)生疲勞破壞的危險區(qū)域,其連接方式及連接性能直接影響到連接節(jié)點(diǎn)的疲勞性能,而對石油井架進(jìn)行研究分析時,傳統(tǒng)上的研究常常將各桿件間的連接視為完全剛接,這并不符合井架實(shí)際情況,勢必使得計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差。本文充分考慮連接節(jié)點(diǎn)的半剛性特征,針對石油井架大型鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命問題展開系統(tǒng)研究。根據(jù)石油鉆機(jī)井架實(shí)際工況,系統(tǒng)闡述了石油井架鋼結(jié)構(gòu)疲勞理論,確定了石油井架的疲勞類型為機(jī)械高周振動疲勞,并運(yùn)用安全壽命設(shè)計(jì)方法來對井架進(jìn)行疲勞分析,使用名義應(yīng)力法對井架的疲勞壽命進(jìn)行估算;在系統(tǒng)闡述半剛性連接特性的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型,提出了節(jié)點(diǎn)半剛性彎矩-轉(zhuǎn)角特性的主要研究方法。分別使用轉(zhuǎn)動彈簧單元法和計(jì)算組件法結(jié)合井架連接特點(diǎn)對井架半剛性節(jié)點(diǎn)的剛度進(jìn)行了推導(dǎo)計(jì)算,分析說明:運(yùn)用獨(dú)立彈簧單元法來模擬整體結(jié)構(gòu)中連接節(jié)點(diǎn)的半剛性比較適宜。以JJ315/45-K型石油鉆機(jī)井架為例,建立井架梁柱節(jié)點(diǎn)模型,對其彎矩-轉(zhuǎn)角特性進(jìn)行了模擬,得到彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線;通過改變節(jié)點(diǎn)處梁柱截面厚度、高度尺寸和材料類型系統(tǒng)研究節(jié)點(diǎn)剛度、極限彎矩以及極限承載力的相互影響關(guān)系。結(jié)果表明:梁翼緣厚度、梁翼緣高度以及材料特性對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動性能影響較大,而柱翼緣厚度、柱腹板厚度對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動性能影響較小。對考慮半剛性連接的井架疲勞壽命進(jìn)行理論計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果與同等條件下剛性連接計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,說明運(yùn)用半剛性節(jié)點(diǎn)處理井架鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接并進(jìn)行疲勞分析,其計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際。同時,運(yùn)用有限元仿真方法對半剛性節(jié)點(diǎn)特征的石油井架進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算,與半剛性理論計(jì)算結(jié)果一致。研究表明,現(xiàn)有的疲勞理論對于大型鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的疲勞分析同樣適用,同時說明在研究井架結(jié)構(gòu)疲勞壽命問題時節(jié)點(diǎn)連接的半剛性特征不容忽視�；诠�(jié)點(diǎn)半剛性的疲勞理論研究,對于石油井架等大型鋼結(jié)構(gòu)承載力和壽命問題研究,有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：半剛性 井架 鋼結(jié)構(gòu) 有限元 疲勞 壽命
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE923
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 半剛性連接的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 半剛性連接國外研究概況10-12
• 1.2.2 半剛性連接國內(nèi)研究概況12-13
• 1.3 疲勞壽命預(yù)測方法研究進(jìn)展13-15
• 1.3.1 疲勞破壞問題研究概況13-14
• 1.3.2 疲勞壽命研究方法概況14-15
• 1.4 考慮節(jié)點(diǎn)半剛性進(jìn)行石油井架疲勞壽命研究的必要性15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 石油井架疲勞壽命及半剛性連接特性理論研究17-31
• 2.1 石油鉆機(jī)井架的疲勞強(qiáng)度17-20
• 2.1.1 材料的疲勞17
• 2.1.2 石油鉆機(jī)井架疲勞類型17-18
• 2.1.3 石油鉆機(jī)井架的疲勞分析方法18-20
• 2.2 石油鉆機(jī)井架疲勞壽命估算方法確定20-23
• 2.2.1 名義應(yīng)力法20
• 2.2.2 疲勞壽命曲線20-22
• 2.2.3 疲勞累積損傷理論22-23
• 2.3 鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的特性及數(shù)學(xué)模型23-30
• 2.3.1 半剛性連接的特性23-25
• 2.3.2 半剛性節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角特性研究方法25-27
• 2.3.3 半剛性節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角特性數(shù)學(xué)模型27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 石油井架鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接特性研究31-56
• 3.1 石油井架鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)半剛性的模擬31-42
• 3.1.1 井架鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)半剛性的模擬31-42
• 3.2 石油井架半剛性連接節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角特性分析42-55
• 3.2.1 JJ315/45-K梁柱連接節(jié)點(diǎn)的幾何尺寸42-43
• 3.2.2 創(chuàng)建模型43-44
• 3.2.3 設(shè)置求解控制參數(shù)44
• 3.2.4 加載求解、查看結(jié)果44-45
• 3.2.5 繪制彎矩-轉(zhuǎn)角曲線45-47
• 3.2.6 影響節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動性能的因素47-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第四章 石油鉆機(jī)井架梁柱半剛性連接的疲勞壽命分析56-73
• 4.1 疲勞強(qiáng)度計(jì)算法56-59
• 4.1.1 疲勞計(jì)算的允許應(yīng)力幅法56-57
• 4.1.2 鉆機(jī)載荷譜及等效應(yīng)力幅系數(shù)57-59
• 4.1.3 石油鉆機(jī)井架的疲勞壽命計(jì)算方法59
• 4.2. 石油鉆機(jī)井架整體的靜力計(jì)算59-63
• 4.2.1 井架有限元模型的建立60-61
• 4.2.2 井架靜力計(jì)算結(jié)果61-63
• 4.3. JJ315/45-K型井架的疲勞壽命計(jì)算分析63-66
• 4.4 基于Ncode Designlife軟件半剛性連接井架的疲勞壽命分析66-72
• 4.4.1 S－N曲線建立及修正67-68
• 4.4.2 載荷譜編制68-69
• 4.4.3 疲勞計(jì)算模型的建立69-70
• 4.4.4 疲勞分析結(jié)果及處理70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡雄心;劉孔忠;成志強(qiáng);江會勇;;23-1 K型井架的模擬與分析[J];科技資訊;2011年06期

2 張嗣偉;;井架總體穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算法[J];石油鉆采機(jī)械通訊;1974年02期

3 王惠德;周國強(qiáng);;用概率方法確定井架安全度[J];石油礦場機(jī)械;1987年03期

4 強(qiáng)衛(wèi)東;張蕾;王文;李小軍;;在用井架測試及安全評價研究[J];新疆石油科技;1993年04期

5 蔡迎建，徐闖，艾萬榮，王榮春;在用井架的壽命估計(jì)[J];石油機(jī)械;1995年01期

6 張愛林，王惠德，田汝珉，王光遠(yuǎn);服役井架結(jié)構(gòu)的雙重非線性分析[J];石油學(xué)報(bào);1996年02期

7 王明勤,李靜;主井架的糾偏措施[J];礦山機(jī)械;2001年11期

8 周國強(qiáng),劉金梅;在用井架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)[J];石油機(jī)械;2001年01期

9 江聲述;生產(chǎn)鑿井兩用落地多繩提升井架設(shè)計(jì)[J];特種結(jié)構(gòu);2001年01期

10 夏暉,盛擁軍,李向東;自升式井架中人字架對井架承受風(fēng)載作用分析[J];中國設(shè)備工程;2002年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬成剛;劉敏珊;王義翠;;井架結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震反應(yīng)分析[A];2009年石油裝備學(xué)術(shù)研討會論文專輯[C];2009年

2 陳宏;方金松;李海波;;平煤集團(tuán)十三礦主井鋼井架的設(shè)計(jì)與施工[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（三）——中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會2000年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2000年

3 徐軍;吳文秀;池勝高;陳瑾旭;;新型直立套裝自升式井架的研制[A];2006年石油裝備學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

4 王聯(lián)偉;張宏;;基于局部頻率法的井架損傷定位研究[A];2006年石油裝備學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

5 張振宇;張纓;劉慶雪;;雙側(cè)提升鋼井架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[A];中國煤炭學(xué)會煤礦建筑工程專業(yè)委員會2012年優(yōu)秀論文匯編[C];2012年

6 王在泉;張省軍;王廣云;楊維好;;基礎(chǔ)沉降引起井架偏斜的分析預(yù)測與糾偏控制[A];全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集（下冊）[C];2003年

7 李軒;王元清;施剛;石永久;;鉆井井架鋼結(jié)構(gòu)的承載性能研究綜述[A];第五屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

8 邵仲梅;;利用永久井架鑿井的幾種方式[A];全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議論文選集（下冊）[C];2004年

9 趙猛;尤文徐;;劉塘坊鐵礦鋼結(jié)構(gòu)井架吊車與穩(wěn)車配合吊裝工藝[A];煤礦機(jī)電一體化新技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展2012學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

10 邵仲梅;;利用永久井架鑿井的幾種方式[A];全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議論文選集（上冊）[C];2003年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 特約記者 黃振華;遼河油田垂直起升門式結(jié)構(gòu)井架獲美國專利[N];中國石油報(bào);2010年

2 鄭水平;遼河油田井架技術(shù)獲美專利[N];中國工業(yè)報(bào);2010年

3 本報(bào)記者 仇國強(qiáng);狹路相逢勇者勝[N];中國石化報(bào);2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鄒龍慶;石油鉆機(jī)井架動態(tài)響應(yīng)分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

2 劉金梅;在役鉆機(jī)井架使用安全性綜合評價方法研究[D];東北石油大學(xué);2012年

3 韓東穎;基于損傷識別和模型修正的井架鋼結(jié)構(gòu)評定方法及應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙慶梅;石油井架的動態(tài)測試研究[D];大慶石油學(xué)院;2006年

2 劉雪梅;在用井架使用可靠性研究[D];四川大學(xué);2006年

3 吳畏;石油井架靈敏度分析及其在傳感器優(yōu)化布置中的應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2015年

4 羅根;基于多評判指標(biāo)優(yōu)選的石油井架安全評估[D];燕山大學(xué);2015年

5 楊瓊?cè)A;HJJ680/52T井架和滑移底座設(shè)計(jì)及分析計(jì)算[D];西南交通大學(xué);2015年

6 王麗君;石油鉆機(jī)井架仿真數(shù)據(jù)庫開發(fā)與應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

7 田麗;ZJ80/5850D井架和底座設(shè)計(jì)與分析[D];西安石油大學(xué);2015年

8 都春旺;石油井架智能診斷與安全評估系統(tǒng)開發(fā)[D];燕山大學(xué);2016年

9 鄧?yán)し?HJJ45046海洋鉆機(jī)井架動態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)動力修改技術(shù)研究[D];長江大學(xué);2016年

10 黃建楠;考慮半剛性節(jié)點(diǎn)與桿件損傷的石油井架力學(xué)行為分析[D];東北石油大學(xué);2016年

，

本文編號：758162