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基于ANSYS与nCode的损伤钻杆疲劳寿命分析

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现代制造工程 2023年第5期 85-90页

作者：李长江周井玲许波兵南通大学机械工程学院南通226019 江苏如通石油机械股份有限公司南通226499

在钻采过程中,钻杆管体关键部位的腐蚀坑或作业损伤受循环复合载荷后易发生疲劳失效导致钻杆断裂。以钻采工况下直径为127 mm的钻杆为例,基于疲劳失效理论,利用ANSYS Workbench和nCode Design-Life软件建立损伤钻杆CAE模型并对其进行疲... 详细信息

在钻采过程中,钻杆管体关键部位的腐蚀坑或作业损伤受循环复合载荷后易发生疲劳失效导致钻杆断裂。以钻采工况下直径为127 mm的钻杆为例,基于疲劳失效理论,利用ANSYS Workbench和nCode Design-Life软件建立损伤钻杆CAE模型并对其进行疲劳寿命预测,在给定不同载荷谱参数、不同损伤压痕位置与深度的情况下,得到各参数影响损伤钻杆疲劳寿命循环次数的规律。结果表明:较高水平的平均应力与应力幅会大幅度降低损伤钻杆的疲劳寿命;损伤压痕位于内加厚过渡段消失点时,损伤疲劳钻杆寿命循环次数最小。该结果为钻杆的探伤检修及判废提供了理论指导。

关键词：作业损伤 nCode Design-Life软件疲劳寿命探伤检修

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损伤钻杆断裂的有限元仿真分析

机械设计与制造 2023年第5期387卷 69-72,76页

作者：张坤周井玲许波兵南通大学机械工程学院江苏南通226019 江苏如通石油机械股份有限公司江苏南通226499

钻杆在作业过程中,需要通过卡瓦夹持,才能顺利作业,但卡瓦在钻杆表面会留下作业损伤。为了防止损伤导致的钻杆断裂,影响结构安全性,以某深井作业钻杆实际工况为例,创建含横向半椭圆形表面裂纹的钻杆有限元模型,数值研究拉扭复合载荷下,... 详细信息

钻杆在作业过程中,需要通过卡瓦夹持,才能顺利作业,但卡瓦在钻杆表面会留下作业损伤。为了防止损伤导致的钻杆断裂,影响结构安全性,以某深井作业钻杆实际工况为例,创建含横向半椭圆形表面裂纹的钻杆有限元模型,数值研究拉扭复合载荷下,3种类型的形状因子沿裂纹前缘的变化规律;通过多项式拟合得到形状因子表达式中对应的系数,进而推导出等效应力强度因子的表达式。仿真计算结果表明,在(0.6~0.8)之间存在一临界形状比,裂纹最深点和边界相邻点处的等效应力强度因子值在此处相等。拟合得到的等效应力强度因子表达式,为进一步研究损伤钻杆表面裂纹扩展和寿命预测提供参考。

关键词：钻杆表面裂纹临界形状比等效应力强度因子断裂

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CDZ500钻杆吊卡结构优化设计

机械设计与制造 2022年第4期374卷 30-32,36页

作者：陈东周井玲许波兵张坤南通大学机械工程学院江苏南通226019 江苏如东通用石油机械股份有限公司江苏南通226499

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明:当b为98mm,R为81... 详细信息

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明:当b为98mm,R为81mm,吊臂的最大弯曲应力降低了4.8%,有限元、贴片试验结果验证了结构优化的合理性。计算结果为提高吊卡安全性能提供了依据,为海洋石油钻井设备的设计提供了理论基础,确保其在深海石油开采平台安全使用。

关键词：机械强度吊卡吊臂优化设计海洋石油

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基于响应面法的钻杆吊卡结构优化设计

机械设计与制造 2023年第5期387卷 73-76页

作者：尹茂周井玲许波兵南通大学机械工程学院江苏南通226019 江苏如东通用机械有限公司江苏南通226499

吊卡作为钻井提升系统的重要结构,强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性,对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析;在此分析基础上,对吊臂结构优化设计参数进行了灵... 详细信息

吊卡作为钻井提升系统的重要结构,强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性,对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析;在此分析基础上,对吊臂结构优化设计参数进行了灵敏度分析与实验设计;并基于响应面法建立了优化的数学模型,再通过遗传算法得到最优设计方案。结果表明:当吊臂截面厚度b为94mm,吊臂截面半径R为87mm,吊臂截面偏离角度β为37°时,吊臂的最大应力值降低12.5%,并通过试验进行了验证。提高了吊卡的强度与安全储备,为吊卡结构改进设计提供了理论指导。

关键词：钻杆吊卡有限元响应面优化设计

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激光微织构对V型卡箍回弹影响的研究

机械设计与制造 2022年第12期 159-163页

作者：夏蒙蒙吴国庆吴树谦周井玲南通大学机械工程学院江苏南通226019 南通大学电气工程学院江苏南通226019 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

为了抑制V型卡箍冲压卸载后产生的回弹,在V型卡箍模具表面加工激光微织构以改变模具与板料间的摩擦系数。利用有限元模拟不同摩擦系数下V型卡箍的回弹,对V型卡箍模具表面摩擦系数对卡箍回弹的影响进行分析,最后进行了实验验证。研究结... 详细信息

为了抑制V型卡箍冲压卸载后产生的回弹,在V型卡箍模具表面加工激光微织构以改变模具与板料间的摩擦系数。利用有限元模拟不同摩擦系数下V型卡箍的回弹,对V型卡箍模具表面摩擦系数对卡箍回弹的影响进行分析,最后进行了实验验证。研究结果表明抑制V型卡箍头部凸台部位各处产生的回弹,可以减小凸模凸台竖直边区及圆角区的摩擦系数,增加凹模凸台竖直边区及圆角区的摩擦系数;抑制V型卡箍V型底槽圆弧的回弹,可以减小凸模圆弧沟槽圆角区的摩擦系数,增加凹模圆弧沟槽圆角区的摩擦系数。为在V型卡箍模具表面加工激光微织构以抑制回弹提供理论依据。

关键词： V型卡箍激光微织构回弹模具冲压

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氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

机械工程学报 2008年第2期44卷 37-42页

作者：周井玲吴国庆陈晓阳南通大学机械工程学院南通226007 上海大学轴承研究室上海200072

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型。经与不... 详细信息

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型。经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力—寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想。通过与L-P切应力—寿命模型预测结果的比较,表明拉应力—寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测。

关键词：陶瓷球氮化硅寿命预测

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试验机结构参数对被试球接触应力影响

工程力学 2011年第6期28卷 226-230页

作者：周井玲陈建春吴国庆陈晓阳南通大学机械工程学院南通226607 上海大学轴承研究室上海200072

利用轴承球三点接触纯滚动疲劳试验机,以氮化硅陶瓷球作为被试球,根据Hertz弹性接触理论,针对于纯滚动接触状态,分析了试验机滚轮直径、凹弧直径、陪试滚子直径对被试球三点最大接触应力相对差值的影响;数值结果表明:当滚轮半径为25mm,... 详细信息

利用轴承球三点接触纯滚动疲劳试验机,以氮化硅陶瓷球作为被试球,根据Hertz弹性接触理论,针对于纯滚动接触状态,分析了试验机滚轮直径、凹弧直径、陪试滚子直径对被试球三点最大接触应力相对差值的影响;数值结果表明:当滚轮半径为25mm,凹弧半径为40mm,陪试滚子半径为12.5mm,被试球半径变化范围为4.25mm―10.5mm时,三接触点的应力相对差值小于1%。适当减小被试球半径变化范围,能够降低三接触点的应力相对差值。三接触点的应力相对差值越小,其对被试球的测试寿命影响越小。

关键词：接触应力相对差值陶瓷球纯滚动试验机

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镍钴双阳极对电铸合金铸层性能的影响

有色金属工程 2023年第12期13卷 37-42页

作者：范嘉杰钱双庆付新峰万晓峰周井玲章勇南通大学机械工程学院江苏南通226000 沙洲职业工学院机电工程系江苏张家港215600

采用镍钴双阳极电铸工艺制备镍钴合金铸层,研究不同钴阳极面积及电流密度对铸层钴含量和显微硬度的影响。结果表明:随着钴阳极面积的增加,电铸液中钴离子的浓度升高,铸层的钴含量和显微硬度逐渐增加。随着钴阳极电流密度的增加,铸层的... 详细信息

采用镍钴双阳极电铸工艺制备镍钴合金铸层,研究不同钴阳极面积及电流密度对铸层钴含量和显微硬度的影响。结果表明:随着钴阳极面积的增加,电铸液中钴离子的浓度升高,铸层的钴含量和显微硬度逐渐增加。随着钴阳极电流密度的增加,铸层的钴含量和显微硬度先下降后升高,钴阳极电流密度3 A/dm^(2)时对铸层钴含量和显微硬度影响最显著。在镍阳极电流密度为3 A/dm^(2)、钴阳极电流密度为1 A/dm^(2)、镍钴双阳极面积相等时,铸层的钴含量最多,显微硬度最高,为523.5 HV。

关键词：镍钴合金电铸双阳极显微硬度

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点接触纯滚动被试轴承球润滑性能研究

润滑与密封 2006年第12期31卷 89-91页

作者：周井玲吴国庆丁锦宏陈晓阳南通大学机械工程学院江苏南通226007 南通纵横国际股份有限公司江苏南通226007 上海大学轴承研究室上海200072

润滑工况是滚动接触疲劳寿命的主要影响因素之一,而润滑剂、接触形式等因素都对润滑状态有所影响。采用新研制的三点接触纯滚动轴承球加速疲劳试验机,研究了被试球钢球和陶瓷球在润滑油N32润滑下的润滑性能,并计算了最小油膜厚度及润滑... 详细信息

润滑工况是滚动接触疲劳寿命的主要影响因素之一,而润滑剂、接触形式等因素都对润滑状态有所影响。采用新研制的三点接触纯滚动轴承球加速疲劳试验机,研究了被试球钢球和陶瓷球在润滑油N32润滑下的润滑性能,并计算了最小油膜厚度及润滑膜参数,分析了润滑状态。结果表明,所用的润滑油N32是合适的,被测试的钢球和陶瓷球工作在弹性流体动力润滑(EHL)状态。分析结果为钢球和陶瓷球的对比滚动接触疲劳性能试验提供了理论基础。

关键词：轴承球滚动接触疲劳弹性流体动力润滑