本文關(guān)鍵詞：抽油機(jī)關(guān)鍵部件的疲勞壽命研究

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【摘要】：抽油機(jī)是由多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成的大型、復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng),在抽油機(jī)的使用過程當(dāng)中,抽油機(jī)的一些關(guān)鍵部件由于長時(shí)間的承受幅值較大、頻率較高的循環(huán)交變載荷而發(fā)生疲勞破壞。對于抽油機(jī)部件來講,疲勞破壞易發(fā)生的位置在結(jié)構(gòu)發(fā)生突變的地方或部件間的連接處。即使這些部件或位置處交變載荷小于材料的強(qiáng)度極限,但在長時(shí)間承受交變載荷的作用后,也會(huì)在局部高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生微觀塑性變形,裂紋萌生、擴(kuò)展,直至斷裂,會(huì)造成直接的、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。目前通常采用名義應(yīng)力法預(yù)測對抽油機(jī)部件進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測,但名義應(yīng)力法方法與疲勞機(jī)理不符,預(yù)測結(jié)果分散性大、精確度不高,無法對實(shí)際生產(chǎn)中抽油機(jī)部件的維修與更換提供可靠的指導(dǎo)依據(jù),因此有必要對如何準(zhǔn)確的預(yù)測抽油機(jī)部件疲勞壽命進(jìn)行研究,為減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡提供一定程度的幫助。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)對國內(nèi)外目前疲勞壽命預(yù)測方法進(jìn)行了歸納,詳述了每種方法的預(yù)測理論及預(yù)測流程,而后判斷各種疲勞壽命預(yù)測方法在抽油機(jī)所處高周疲勞及多軸應(yīng)力狀態(tài)的適用性,選取具有較高預(yù)測精度且具有較強(qiáng)的對高周疲勞和多軸應(yīng)力問題處理能力的應(yīng)力場強(qiáng)法作為抽油機(jī)部件疲勞壽命預(yù)測的主要方法。(2)對應(yīng)力場強(qiáng)法本身展開了研究。詳述了應(yīng)力場強(qiáng)法數(shù)學(xué)模型中各個(gè)參量的物理意義確定方法；應(yīng)力場強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算必須在有限元軟件中完成,因此首先研究了應(yīng)力場強(qiáng)數(shù)值計(jì)算過程即對應(yīng)力場強(qiáng)表達(dá)式進(jìn)行了離散化的處理；其次研究了應(yīng)力場強(qiáng)在有限元軟件中如何實(shí)現(xiàn)編程計(jì)算；以疲勞試驗(yàn)為依據(jù)驗(yàn)證了應(yīng)力場強(qiáng)法中場徑參量、權(quán)函數(shù)對疲勞壽命預(yù)測結(jié)果的影響；研究了場徑與權(quán)函數(shù)之間的相互影響關(guān)系。(3)改進(jìn)了應(yīng)力場強(qiáng)法數(shù)學(xué)模型中一些參量的確定方法。對原有應(yīng)力場強(qiáng)法中疲勞損傷區(qū)域即場徑參量的確定方法進(jìn)行了改進(jìn),可采用理論計(jì)算確定而不用試驗(yàn)確定,節(jié)約了預(yù)測成本,同時(shí)經(jīng)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,改進(jìn)后的應(yīng)力場強(qiáng)法能夠取得更好的預(yù)測結(jié)果；采用以疲勞局部損傷區(qū)域內(nèi)整體應(yīng)力梯度代替原有各點(diǎn)應(yīng)力梯度的方法,克服了各點(diǎn)應(yīng)力梯度無法計(jì)算的缺點(diǎn),經(jīng)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,改進(jìn)后的應(yīng)力場強(qiáng)法能夠取得更好的預(yù)測結(jié)果。(4)采用抽油機(jī)部件疲勞壽命預(yù)測常用的名義應(yīng)力法,改進(jìn)前后的應(yīng)力場強(qiáng)法對抽油機(jī)部件進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。首先計(jì)算了抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷以及各部件所受載荷,在有限元軟件中進(jìn)行仿真,依據(jù)上述三中方法處理仿真結(jié)果,得出疲勞預(yù)測壽命。對比分析三種方法預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,由誤差分析得出結(jié)論改進(jìn)后的應(yīng)力場強(qiáng)法能夠很好的適用于抽油機(jī)部件的疲勞壽命預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：抽油機(jī) 疲勞壽命預(yù)測 應(yīng)力場強(qiáng)法 有限元 場徑 應(yīng)力梯度
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究目的及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外抽油機(jī)疲勞壽命預(yù)測現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及論文創(chuàng)新點(diǎn)12-14
• 1.3.1 論文主要研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 第2章 疲勞壽命預(yù)測方法14-24
• 2.1 疲勞及疲勞壽命概念14-15
• 2.2 疲勞的研究歷程15
• 2.3 典型的疲勞壽命預(yù)測方法15-23
• 2.3.1 名義應(yīng)力法16-18
• 2.3.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法18-19
• 2.3.3 臨界距離法19-21
• 2.3.4 斷裂力學(xué)法21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 應(yīng)力場強(qiáng)法的研究24-64
• 3.1 應(yīng)力場強(qiáng)法的提出24-25
• 3.2 應(yīng)力場強(qiáng)法在疲勞評定中的理論與計(jì)算25-29
• 3.2.1 場強(qiáng)法的理論基礎(chǔ)25-28
• 3.2.2 應(yīng)力場強(qiáng)法與其它方法的比較28-29
• 3.3 應(yīng)力場強(qiáng)在有限元軟件中的計(jì)算流程29-31
• 3.3.1 應(yīng)力場強(qiáng)的表達(dá)式29-30
• 3.3.2 應(yīng)力場強(qiáng)的計(jì)算流程30-31
• 3.4 場徑確定方法31-41
• 3.4.1 目前場徑的研究方法32
• 3.4.2 場徑確定方法的研究32-34
• 3.4.3 場徑的求取步驟34-37
• 3.4.4 場徑大小影響因素的分析37-39
• 3.4.5 算例驗(yàn)證39-41
• 3.5 權(quán)函數(shù)對疲勞壽命預(yù)測結(jié)果的影響41-48
• 3.5.1 權(quán)函數(shù)的表示方式41-43
• 3.5.2 算例驗(yàn)證43-48
• 3.6 權(quán)函數(shù)中應(yīng)力梯度的研究48-60
• 3.6.1 應(yīng)力梯度對于疲勞壽命的影響48-49
• 3.6.2 原有應(yīng)力場強(qiáng)法中應(yīng)力梯度的表示49-50
• 3.6.3 改進(jìn)的應(yīng)力梯度表示50-54
• 3.6.4 改進(jìn)方法適用性驗(yàn)證54-60
• 3.7 權(quán)函數(shù)與場徑之間關(guān)系的研究60-63
• 3.7.1 權(quán)函數(shù)與場徑的相互關(guān)系60-61
• 3.7.2 權(quán)函數(shù)對場徑的影響61-63
• 3.8 本章小結(jié)63-64
• 第4章 抽油機(jī)各部件的疲勞壽命預(yù)測64-100
• 4.1 抽油機(jī)部件概述64-66
• 4.2 應(yīng)力場強(qiáng)法疲勞壽命預(yù)測的實(shí)施步驟66-67
• 4.3 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的計(jì)算67-77
• 4.3.1 異型抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析67-73
• 4.3.2 異型抽油機(jī)懸點(diǎn)受力73-77
• 4.4 驢頭疲勞壽命預(yù)測77-88
• 4.4.1 驢頭載荷計(jì)算77
• 4.4.2 驢頭交變載荷下的仿真77-80
• 4.4.3 驢頭疲勞壽命的預(yù)測80-88
• 4.5 連桿疲勞壽命預(yù)測88-94
• 4.5.1 連桿載荷計(jì)算88
• 4.5.2 連桿交變載荷下的仿真88-90
• 4.5.3 連桿疲勞壽命的預(yù)測90-94
• 4.6 游梁疲勞壽命預(yù)測94-99
• 4.6.1 游梁受力分析94
• 4.6.2 游梁靜態(tài)仿真94-96
• 4.6.3 游梁疲勞壽命的預(yù)測96-99
• 4.8 本章小結(jié)99-100
• 第5章 總結(jié)與展望100-102
• 5.1 總結(jié)100-101
• 5.2 展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻(xiàn)103-106
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況106

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：768568