特殊螺紋接頭密封面接觸壓力概率分布數(shù)值分析-文庫吧資料
2025-07-01 11:59本頁面
【正文】 大接觸壓力接近正態(tài)分布，密封接觸長度則基本穩(wěn)定在較大值。結(jié)果顯示，在一定的載荷、接頭參數(shù)與材料參數(shù)組合條件下，密封面上的接觸壓力很為0，密封面接觸長度也是0mm。176。176。176。176。經(jīng)過對單元尺寸的優(yōu)化處理，在保證精度的基礎(chǔ)上，把每次分析過程耗時控制在2個小時以內(nèi)，共進(jìn)行了50次分析。經(jīng)過對建模過程優(yōu)化，本文保證了所有黑皮螺紋齒頂部位的鈍化處理，避免了有尖銳角度的單元存在，實現(xiàn)了特殊螺紋接頭有限元分析模型的自動建立。有限元模型如圖4，在接箍中部施加對稱位移約束，在管體端部施加拉伸載荷。建立有限元模型時，忽略螺紋螺旋升角的影響，將接頭視為軸對稱結(jié)構(gòu)，采用大變形彈塑性非線性有限元方法進(jìn)行分析，選用的面單元類型為軸對稱三角形單元，接觸類型為有摩擦的自由滑動，采用稀疏矩陣求解器。根據(jù)對大量全尺寸試驗結(jié)果的分析，拉伸載荷對密封性能的影響最大，多數(shù)泄漏現(xiàn)象是在較大的拉伸載荷作用時發(fā)生的。7）對目的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，確認(rèn)分布類型，計算密封可靠度。5）利用蒙特卡羅方法進(jìn)行模擬分析。分布參數(shù)可根據(jù)工廠大量檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析得到。2）進(jìn)入PDS模塊，指定利用上述靜力計算文件為概率分析文件。PDS認(rèn)為分析模型的任何一個輸入數(shù)值都是某個范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)（或者說存在某種程度上的不確定性），這種隨機(jī)情況主要由設(shè)計及加工控制能力確定。目前有幾個大型有限元分析軟件都提供了數(shù)值分析目的參數(shù)概率分布的功能。為了分析金屬密封面密封的可靠性，首先要知道在上述參數(shù)隨機(jī)變化的條件下，接頭密封性能的分布，也即密封面接觸壓力和接觸長度的概率分布情況。因此接觸壓力必須達(dá)到一定程度，才能完全阻塞密封面上的凸凹不平。為了保證阻塞這些空隙，接頭上扣時要涂抹帶金屬填料的螺紋脂，同時要保證密封面上有足夠的密封壓力，使接觸點產(chǎn)生較大的彈性或塑性變形，建立密封面的全接觸狀態(tài)。除上述材料、結(jié)構(gòu)與載荷參數(shù)外，密封面的光潔度及處理方法也是很重要的因素。密封面接觸壓力分布數(shù)值分析方法影響金屬密封接頭密封可靠性的因素較多，接頭的錐度、中徑、材料強(qiáng)度等參數(shù)變化時，都將導(dǎo)致密封面密封性能的變化。文獻(xiàn)[5]研究了靜態(tài)載荷作用下改變接觸壓力后密封性能的改變，分析了螺紋脂、密封面狀態(tài)、載荷歷史等對密封性能的影響。同等條件下，接觸壓力和接觸長度越大，密封性能越好[5]。由于密封面長度有限，不是理想光滑，密封面上必須有一定的密封壓力，克服由于表面的凸凹不平，才能實現(xiàn)接頭的可靠密封。在接頭結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化時，密封面的密封性能肯定也會發(fā)生變化。實際生產(chǎn)加工過程中，接頭螺紋及密封面的參數(shù)是變化的，不同類型的特殊螺紋接頭參數(shù)控制的范圍也不相同，如密封直徑公差有的為177。研究發(fā)現(xiàn)，特殊螺紋的結(jié)構(gòu)一旦確定，確定螺紋和密封的加工參數(shù)公差范圍尤為重要。主要表現(xiàn)為：在密封試驗中，有的試樣通過了試驗，另有一些試樣卻未能通過試驗；檢測評價合格的特殊螺紋接頭，井下應(yīng)用一段時候后，仍然有泄漏發(fā)生。為此各大油套管生產(chǎn)廠開發(fā)了帶金屬對金屬密封的特殊螺紋接頭，并得到廣泛應(yīng)用。使用本文的特殊螺紋接頭可靠性分析方法有助于優(yōu)化螺紋密封結(jié)構(gòu)與參數(shù)加工公差設(shè)
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