修井机作业平台系统虚拟样机设计及相关零件分析

发布时间：2017-11-11 11:18

  本文关键词：修井机作业平台系统虚拟样机设计及相关零件分析

  更多相关文章： 虚拟样机 疲劳破坏 瞬态动力学 运动学方程 可靠性

【摘要】：蒸汽驱注高温不压井作业是油田深层稠油开采技术中的一项重要增产技术,现已得到石油开采的高度重视。修井机作为石油机械中的重要设备,工况较为复杂。在工作过程中,各个系统都会产生动载荷,使得机构容易产生疲劳破坏。为保证系统可以安全可靠,需要在疲劳分析理论的基础上,结合有限元软件,对系统进行损伤估计与寿命分析。本文利用虚拟样机仿真技术,对作业平台系统、管柱接送系统、机械大臂起下系统、桁架支撑架建立参数化模型,并利用CAE软件进行疲劳分析。详细分析方案如下:(1)通过对作业平台实际工况的分析,确定其在工作过程中,受到近似正弦载荷与白噪声载荷的影响。结合经典疲劳理论,制定出符合此次分析的应力计算方法、应力组合方法、平均应力修正方法、存活率的概念。利用CAE软件,分析其疲劳损伤。(2)根据管柱接送系统的作业特点,首先用经典力学理论创建系统的数学模型,建立液压缸的驱动方程,辅助CAE分析。其次,对系统进行刚柔耦合建模,通过瞬态动力学分析得出系统的受力变形情况。接着,利用动力学结果结合nCode进行时域应力疲劳分析,得出系统的疲劳损伤,保证可靠性。最后,建立夹持机械手模型,并进行静力分析。(3)为配合接送系统完成整套的管柱移送,对大臂起下系统进行可靠性分析。首先对起下系统建立数学模型,利用ADAMS模拟出系统的特性曲线。其次利用Workbench并进行瞬态动力学分析,得出系统安全系数与“应力—时间”的关系曲线。最后利用nCode进行时间步长应力疲劳分析,确定系统的可靠性。(4)分析桁架支撑架的可靠性,通过对支撑架进行谐响应分析得出梁节点的变形量与加速度随频率变化的曲线。利用nCode设置随机振动激励,对支撑架进行精确的振动疲劳分析。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE935

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