一、ZJ30/1700CZ钻机井架设计中有限元分析软件的应用（论文文献综述）
师晓晓[1]（2021）在《桅型石油修井机井架力学分析与性能评价》文中研究说明修井机是井下作业的主要关键设备之一,井架是石油钻机和修井机的关键组成部分,主要由空间桁架结构组成,工作环境及承受载荷较大,经常因其强度破坏、稳定性不足而发生严重事故。因此,有必要对修井机井架结构进行研究。本文利用有限元软件分析了JJ80-29W桅型石油修井机井架结构特性。首先,应用有限元软件ANSYS建立井架有限元几何模型,以材料力学及有限元理论为基础,对桅型石油修井机井架最大钩载800k N工况下进行强度分析,根据美国API安全标准系数1.67,井架应力值超过许用应力值,井架最大应力主要发生于井架顶部缩口处及井架大腿底端,采用现有杆件对井架薄弱位置进行结构改进,直至井架安全系数提高为1.69,结构改进后强度约提高了42%,并且计算得出井架不同大钩载荷工况下应力及位移分布规律。其次,利用软件ANSYS对井架进行模态分析,得出井架的前8阶固有频率及振型,分析结果表明井架属于大型低频振动结构,并且不会与外界发生共振现象;对修井机转盘及绞车等旋转系统转速及档位设计提出建议;研究得出井架左右方向刚度大于其前后方向刚度及井架各阶模态与各个方向最大位移关系。最后借助ANSYS软件对井架进行单一杆件及井架整体稳定性分析,分析表明井架局部稳定性足够;当井架不考虑自重时,对其整体稳定性分析得出临界载荷值为7849.50k N,井架临界载荷值远大于最大钩载,表明井架不会发生失稳现象;井架考虑自重时临界载荷值为7949.11k N,对两种情况进行对比分析可知,井架考虑自重临界载荷值大于不考虑自重临界载荷值;井架自重为88.32k N,表明井架自重对其整体稳定性影响较小。论文研究结果为其它井架设计提供一定的理论指导意义。
伍晓龙,刘凡柏[2]（2021）在《4000m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析》文中进行了进一步梳理桅杆是钻机的重要组成部分,本文对勘探技术所自主研制的4000 m地质岩心钻机桅杆进行了结构设计分析,为确保桅杆满足强度、风载等使用工况要求,在Solid Works中完成桅杆的建模,运用ANSYS Workbench对桅杆装配体进行有限元分析,完成对桅杆结构强度和刚度的校核,并对其进行模态分析,得到前10阶固有频率和振型。与激振源进行对比,分析发现第1阶、第2阶固有频率与钻机转盘和起升系统频率有重叠,可能会发生共振。通过调节钻机转盘和起升系统转速避免发生共振,振动时最大变形处变形量较小,说明桅杆结构设计合理,能够满足实际应用要求,具有一定的工程应用价值。
张彤[3]（2020）在《3000m电动顶驱钻机模块化井架关键技术研究》文中指出新一代顶驱钻机钻井深度可达3 000 m,解决了深孔复杂地层钻探对高效能钻机的迫切需要,井架作为钻机重要组成部分,在勘探工作中承载复杂载荷的同时还用于安放天车、游车等设备。现常用井架主要是水平低位安装,整体起升,移运不便,为了提高新型钻机使用效率,设计了一款占地面积小,起升节约空间,适用于丘陵、山峦地带,运输成本低的新型井架。使用ANSYS Workbench有限元分析软件对设计的井架进行静态分析、动态分析、稳定性分析,从而验证井架结构设计的可靠性。主要研究内容如下:（1）新型井架基于K型井架优点,将其改进为一款垂直起升模块化井架,井架设计符合API Spec 4F《钻井和修井井架、底座规范》等规范要求,根据钻机的工作要求,对井架主体和附件进行设计,同时确定井架起升和连接方式。（2）对井架进行静力学分析。确定井架不同环境工况,在其相应位置施加载荷,得到井架不同工况下的变形、应力分布情况,分析结果得出各工况下井架应力安全系数均大于API标准规定,满足强度要求。（3）对井架进行动态特性分析。井架模态分析得出前十阶固有频率和自振型,调试钻井工作中旋转设备的转速,避免共振危险发生;使用完全法完成谐响应分析,井架可以避开危险频率,克服共振发生;井架进行瞬态动力学分析时,在井架施加冲击钩载的基础上耦合风载,响应结果得出:井架结构本身存在系统阻尼,导致瞬态振动响应会有延迟,振动幅值在波动过程中变化,分析井架抵抗冲击载荷的能力。（4）对井架整体进行稳定性理论折算,得到整体结构稳定性应力小于井架材料的许用应力,井架整体稳定性满足符合使用要求,通过有限元分析计算得到井架的失稳临界载荷大于井架顶部承受的最大载荷,两种方法证明井架的稳定性能良好。分析结果表明,研制的新型井架刚度、强度和整体稳定性满足安全设计要求,性能可靠,使用前景广泛。
程毅[4]（2020）在《JJ170/45-K型井架的力学分析和稳定性优化研究》文中提出目前由于各个国家对于油气资源的大量开采,造成浅层地表的油气资源已经不能满足需求,所以超深井钻机在油田中的应用比例开始不断增加。而对于较深层的石油开采必须要拥有强大的井架做基础。故此,长期以来对井架性能水平的钻研提升到首要战略位置。而其在钻井提升系统,悬挂游动系统中发挥了多方面的功能,如可进行下钻具,排放立根、下套管及相关的操作。在钻井井架研究领域,石油钻机井架整体结构的稳定性一直是此方面的重点。本文结合ANSYS分析平台具体分析了JJ170/45-K型钻机井架,在平面和空间刚架结构模型分析的基础上,根据其结构和受力情况,利用井架的模型简化原理和各部分参数表达式在beam44平台上建立一个井架系统的数学仿真模型。分析了最大设计钩载荷和起升载荷条件下井架的静力学性能,找到了受载井架的危险区域。接着基于线性屈曲分析理论对其稳定性进行计算并讨论。按照单自由度振动系统理论,分析了其模态情况,在此基础上确定出井架固有频率和振型。接着通过有限元方法进行应力模态研究,确定出其前6阶固有振型。对比分析结果表明其基本振型为第一阶振型,在运行过程中发现一定载荷条件下主要产生受压变形,同时出现局部扭转振动。最后计算出这种井架的结构固有频率为1.58Hz,处于较低水平。通过该固有频率,可指导改变引起井架振动的转盘或大钩频率,避免发生共振,以保障人身和财产安全。最终,选择主大腿变截面加焊钢板方法对其进行优化,对比分析优化前后结果,优化后的井架最大应力下降40%左右,相应的承载性能显着改善,且整体强度也有一定幅度提高。随后对其进行实验室测试,对比分析结果发现模拟值和实测值有高重合度,由此说明其承载性能可满足要求。然后可在设计载荷条件下现场指导钻探施工。本文研究结果可为这种类型石油钻机井架的应用和设计提供支持,有一定参考价值。
邵婷[5]（2017）在《考虑局部细节特征的钻机井架多尺度模拟研究》文中研究表明钻机井架作为完成钻井任务的重要工具,其安全性能对整个钻机系统都具有十分重要的意义。以往对钻机井架的计算都是基于梁单元的线性模型,这种模型由于过多的简化使得分析结果比较局限、较表面化,很难反映某些关键部位的节点破坏、法兰接触等问题,无法全面有效的进行分析,为此本文在考虑钻机井架局部细节问题的基础上建立结构多尺度模型进行其承载性能的分析,主要研究内容和成果如下:首先,基于多尺度有限元理论提出了钻机井架多尺度模型的建模策略。应用MPC多点约束法建立钻机井架多尺度模型,其中井架整体采用传统的“大尺度”梁单元,局部细节采用“小尺度”实体单元,利用MPC接触向导解决了界面连接问题,实现了跨尺度之间力的有效传递。同时,并对同一工况下钻机井架全梁模型与多尺度模型进行了对比验证,结果表明了该多尺度方法应用在钻机井架上的可行性。以ZJ70DB钻机井架实验室模型为研究对象进行多尺度模型试验研究。采用两种不同的传感元件,进行两种不同的测试方案设计和测点布置,分别进行了全梁模型试验与多尺度模型试验,对测试结果进行对比分析,分析结果表明多尺度模型试验更为全面地反映局部细节的应力分布情况,由此确定了多尺度模型的必要性。基于钻机井架多尺度模型的可行性和必要性,选取钻机井架的“TK”节点区域、销轴连接结构、底部大支座结构这三个典型位置进行局部细节的多尺度模拟分析。并针对“TK”局部位置,对杆件初弯曲和立柱穿孔两种损伤形式其进行多尺度损伤模拟,证明了多尺度模型能够反映应力在局部小尺度范围内的变化梯度。基于上述理论,将钻机井架的多尺度模拟进行工程应用。根据现场7000米钻机井架的静载试验数据,对全梁模型进行修正,建立基准数值模型,在此基础上建立钻机井架多尺度模型。根据载荷工况设计标准,对工作工况和预期风暴两种情况进行了钻机井架多尺度分析,重点考虑了背面和侧面两种不同风向方向,并分别对位移、轴力、弯矩、强度应力等几个参数做了对比分析,分析结果详细反映局部杆件在工况载荷下的应力分布情况,从而实现了多尺度模拟方法在钻机井架承载性能中的推广应用。
许定江[6]（2017）在《K型井架与底座结构强度分析及可靠性评估》文中指出K型井架是使用最广的一种钻机井架类型,其结构强度和可靠性直接影响着整台钻机系统的安全作业。针对K型井架及其配套底座存在应力集中以及特定工况下可靠度较低等问题,本文主要采用随机有限元方法进行了多种型号K型井架、底座的结构强度分析及可靠性评估。在广泛收集国内外大量相关文献以及现场调研的基础上,本文提出了以随机有限元方法为主,辅以区间有限元方法、扩展有限元方法作为对比和补充的分析思路。研究主要针对 JJ170/41-K、JJ250/45-K、JJ225/45-K、JJ315/45-K、JJ450/45-K 这 5 种井架类型以及5000m滑轨式底座、5000m步进式底座、7000m滑轨式底座、7000m步进式底座这4种底座类型进行。主要研究成果包括:所建立的井架、底座力学及可靠性计算模型,大量有限元计算所形成的数据库,在数据库基础上编制的K型井架及底座可靠性评估软件,应用该软件所进行的多种工况分析,修改后的井架、底座操作手册。在所取得研究成果的基础上,得出以下主要结论及认识:（1）结合分布参数估计、Monte Carlo模拟法、应力-强度分布干涉等可靠性理论,提出了采用随机有限元方法作为K型井架及底座结构强度分析和可靠性评估的基本流程及方法,能够有效的分析和评估多种型号及工况下的井架、底座可靠性。（2）仿真计算得到了大钩作业、井架起升、井架倾斜、主梁缺陷等多个工况下的井架、底座应力分布及位移分布,并对主要的应力集中部位进行了重点分析。（3）对仿真结果数据库进行统计学分析,得到了一系列随机变量的分布特征参数,计算得到了井架、底座的可靠度,并绘制了相关函数分布曲线;利用相关系数计算公式得到了所有输入参数和输出参数间的相关系数,并进行了敏感性分析。（4）开发《K型井架与底座可靠性评估软件》时采用APDL语言进行参数化建模,十分方便进行模型的修改;同时软件利用VB语言强大的数据库功能和可视化的设计平台,极大的降低了软件的使用门槛,提高了软件的可扩展性。（5）结合所开发软件,对现场所使用的井架操作手册和底座操作手册进行了修改和完善,建立了相应的评分机制,并加入了可靠性评估的相应指标项。
张颖,练章华,周兆明,周谧[7]（2016）在《石油钻井井架安全性评价可视化软件设计》文中进行了进一步梳理井架作为石油钻机设备的关键部分,其承载能力直接关系到整个钻井作业施工的安全,而现场技术人员难以应用通用计算机仿真软件直接对井架进行力学强度、稳定性和安全评价。针对上述问题,在Visual Basic 2010开发平台的基础上,通过APDL程序语言对ANSYS软件进行二次开发,核心是在不进入ANSYS软件界面情况下,所开发软件能够跟踪ANSYS解算器的整个运行过程,提取相关的计算结果数据和ANSYS图形显示数据。运用开发的钻机井架安全性可视化仿真软件可以直观显示井架各个部位的应力、应变和位移云图,也可以提取关键位置点的最大应力、应变和位移数值,为井架安全性评价提供简便而可靠的手段。利用上述软件开发成果对现场井架安全性评价,分析了井架的危险点位置、最大承载能力及井架的失稳状态,结果表明,上述软件可以为石油井架安全性评价提供依据。
潘娜娜[8]（2013）在《JJ170型钻机井架的整体结构稳定性分析方法》文中指出井架与钻机配套用于安放天车,悬挂游动系统进行起下钻具,排放立根、下套管、处理井下事故等作业,是石油钻机提升系统的重要组成部分之一。所以对石油钻机井架整体结构的稳定性分析一直是钻机研究领域的重要课题。本论文主要以JJ170/42-K型井架为研究对象,主要内容包括：（1）井架整体结构力学模型的建立。通过对该井架结构和尺寸的研究,利用Expert Framework （Pro/E的钢结构框架设计专用模块）对井架建立整体结构的三维模型。将Pro/E建立的井架模型导入到ANSYS软件中,在该软件中建立井架的有限元分析模型。（2）对该井架进行静力分析。首先确定井架所承受载荷的类型和计算各种载荷的大小；其次根据石油钻机井架实际作业环境,将需要计算分析以下四种井架载荷工况：正常钻井工况（正常吊重+70%风载荷）、严重钻井工况、大风载荷等候天气工况和特殊载荷工况（最大风载荷）,并确定井架在各种工况下载荷的大小及施加的方向；最后运用ANSYS软件中静力分析方法对井架各种工况进行分析,得出井架在各种工况下合理的分析方法和最危险工况。静力分析为井架的整体结构稳定性屈曲分析奠定了基础。（3）通过井架的整体结构稳定性理论折算法计算出井架整体结构稳定性应力,分析井架的整体结构是否发生失稳问题。（4）井架的整体结构稳定性有限元分析（屈曲分析）。综合静力分析的各种数据,运用屈曲分析中的线性屈曲分析和非线性屈曲分析分别得出井架的临界载荷,并对井架进行了稳定性分析。研究表明,通过理论折算法和屈曲分析对JJ170/42-K型井架的整体结构进行稳定性分析,及对井架进行准确计算和快速的建模,为井架的设计者提供了理论基础,将加快石油钻机井架产品的研发速度。分析出了井架的临界载荷和发生危险工况的地方,提高了井架在使用过程中的安全性。
向锋[9]（2012）在《JJ170型钻机井架力学行为分析与安全评定》文中研究说明JJ170型石油钻机井架是大庆油田在役井架中比重较大的机型之一。随着大庆外围钻探需要的增加，对其强度、承载力等综合性能的要求日益提高。本文以JJ170型井架为研究对象，模拟该类型井架的各种载荷，通过理论计算、现场试验和仿真计算方法，对其井架整体力学性能和承载能力进行全面评价，为油田现场安全钻井施工提供理论支持。论文通过对大庆油田在役的JJ170/41-K型钻机井架进行调研，以空间刚架结构模型和平面结构模型为基础，建立了井架系统数学模型。完成了井架结构的静力学仿真，实现了该井架在最大设计钩载荷作用和起升载荷两种工况下的有限元静力计算。按照理论折算方法和有限元线性屈曲分析理论分别对JJ170井架进行了稳定性计算。按照单自由度振动系统理论，完成了井架系统模态分析，获得了井架固有频率和基本振型。论文采用在工字钢翼缘板加焊钢板的措施，实现了井架的优化设计。通过优化前后的计算结果对比，优化后井架最大应力值降幅38.3%，大大改善了工字钢截面承载能力，提高了井架的整体强度和安全性。对JJ170型井架进行了现场测试，测试数据与计算机仿真试验数据具有很好的重合度，说明该井架具备较好的承载力，可按照原设计载荷的设备状态进行现场钻探施工。论文研究结论为JJ170型石油钻机井架的现场使用和结构再设计提供了实验数据和理论依据。
费洪海[10]（2012）在《在役JJ160/41-K井架承载能力检测与评定研究》文中进行了进一步梳理石油井架是石油钻机的重要组成部分之一,在役石油井架因损伤缺陷承载力下降,对安全生产造成影响,建立科学、合理的石油井架承载力评定体系,成为亟待解决的问题。本文根据石油钻机井架结构和钻井工艺,进行了JJ160/41-K型石油钻机井架的载荷分析和计算。阐述了针对钻机井架的承载力评定理论。利用实验力学相似理论,设计并制作了JJ160/41-K型石油钻机井架相似模型,并对实际钻井工况进行模拟,实现了室内模型的静载试验研究和动载试验研究,利用强度评定理论和线性外推手段实现了该模型井架的承载力评定。论文建立了空间梁单元刚度矩阵和结构平衡方程,利用大型有限元软件I-DEAS进行了在役JJ160/41-K型石油钻机井架的有限元建模和静力计算,获得了最大设计载荷作用下的静强度。并按照稳定性理论对在役JJ160/41-K型井架进行了稳定性评定。论文以大庆油田钻探工程公司钻井五公司在役JJ160/41-K型石油钻机井架为对象,进行现场加载测试,完成了该井架的承载力评定。评定结果说明,该JJ160/41-K型井架石油井架相对于出厂时其承载力下降约2.87%。试验进一步验证：将石油井架现场测试和有限元仿真手段相结合,使用强度评定理论和线性外推手段进行承载力的综合评价方法,可全面、客观的进行在役结构的承载力评定。
二、ZJ30/1700CZ钻机井架设计中有限元分析软件的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ZJ30/1700CZ钻机井架设计中有限元分析软件的应用（论文提纲范文）
（1）桅型石油修井机井架力学分析与性能评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题意义及背景 |
| 1.2 国内外研究进展及现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 选题来源、主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 选题来源 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 1.4 论文的创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 修井机井架强度分析与结构改进 |
| 2.1 强度评估分析理论 |
| 2.1.1 强度理论 |
| 2.1.2 有限元梁单元特性 |
| 2.2 井架有限元模型建立 |
| 2.2.1 材料特性 |
| 2.2.2 节点及单元 |
| 2.2.3 井架载荷及边界条件的确定 |
| 2.3 强度计算 |
| 2.4 井架工作工况 |
| 2.4.1 不同大钩载荷井架静力计算 |
| 2.4.2 不同大钩载荷井架计算结果讨论 |
| 2.4.3 不同大钩载荷修井深度计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 井架固有振动特性分析 |
| 3.1 模态分析理论 |
| 3.2 井架固有振动特性分析 |
| 3.2.1 前8阶固有频率 |
| 3.2.2 各方向最大位移结果分析 |
| 3.2.3 前8阶振型 |
| 3.3 井架固有振动计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 井架稳定性分析 |
| 4.1 稳定性理论 |
| 4.2 井架单一杆件屈曲分析 |
| 4.3 井架整体稳定性分析 |
| 4.3.1 井架线性屈曲计算 |
| 4.3.2 井架线性屈曲结果讨论 |
| 4.3.3 井架线性屈曲振型分析 |
| 4.3.4 两种不同屈曲分析比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（2）4000m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析（论文提纲范文）
| 1 总体方案设计 |
| 2 工况与载荷分析 |
| 3 静力学分析 |
| 3.1 无风载最大钩载 |
| 3.2 有风载额定钩载 |
| 3.3 最大风载 |
| 4 模态分析 |
| 5 结语 |
（3）3000m电动顶驱钻机模块化井架关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 钻井设备发展现状 |
| 1.2.2 研究方法发展现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 KZ31模块化井架的设计 |
| 2.1 井架类型的确定 |
| 2.2 井架起升方式的确定 |
| 2.3 井架主体设计 |
| 2.3.1 井架总体及各段尺寸确定 |
| 2.3.2 井架起升和各段连接设计 |
| 2.4 井架附件设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 井架静力学分析 |
| 3.1 KZ31型井架有限元模型的建立 |
| 3.1.1 有限元静力学分析基础 |
| 3.1.2 井架结构模型简化的基本假设 |
| 3.1.3 井架的有限元模型的建立 |
| 3.2 载荷确定 |
| 3.2.1 恒定载荷 |
| 3.2.2 工作载荷 |
| 3.2.3 自然载荷 |
| 3.3 静力计算工况选择 |
| 3.3.1 作业工况a |
| 3.3.2 作业工况b |
| 3.3.3 预期风暴工况 |
| 3.3.4 非预期风暴工况 |
| 3.4 井架静力学计算结果分析 |
| 3.4.1 作业工况a分析 |
| 3.4.2 作业工况b分析 |
| 3.4.3 预期风暴工况分析 |
| 3.4.4 非预期风暴工况分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 井架动力学分析 |
| 4.1 模态分析 |
| 4.1.1 模态分析基本理论 |
| 4.1.2 井架模态结果分析 |
| 4.2 谐响应分析 |
| 4.2.1 基本原理 |
| 4.2.2 井架谐响应结果分析 |
| 4.3 井架瞬态动力学分析 |
| 4.3.1 瞬态动力学分析方法 |
| 4.3.2 井架瞬态响应结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 井架稳定性分析 |
| 5.1 井架稳定性的概念 |
| 5.2 井架整体稳定计算的理论折算法 |
| 5.2.1 折算长细比计算方法 |
| 5.2.2 井架整体结构稳定性的计算 |
| 5.3 井架的屈曲分析 |
| 5.3.1 结构屈曲分析理论 |
| 5.3.2 井架结构屈曲分析结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）JJ170/45-K型井架的力学分析和稳定性优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 有限元及ANSYS软件概述 |
| 2.1 静强度概念 |
| 2.2 有限单元法概述 |
| 2.2.1 有限单元法的特点 |
| 2.2.2 有限单元法的求解过程 |
| 2.3 ANSYS软件介绍 |
| 2.3.1 ANSYS软件特点 |
| 2.3.2 ANSYS软件功能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 JJ170/45-K型井架结构计算模型与载荷分析 |
| 3.1 JJ170/45-K型井架的工作工况 |
| 3.2 前开口石油井架的载荷概述 |
| 3.2.1 前开口井架的结构组成 |
| 3.2.2 前开口石油井架载荷形式 |
| 3.3 石油钻机井架力学模型 |
| 3.3.1 石油井架静力计算模型 |
| 3.3.2 石油井架整体稳定性计算模型 |
| 3.3.3 石油井架模态计算模型 |
| 3.4 JJ170/45-K型井架的载荷计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 JJ170/45-K型井架的力学行为分析 |
| 4.1 JJ170/45-K型石油井架有限元模型 |
| 4.1.1JJ170/45-K型石油井架实际结构如图4.1 |
| 4.1.2 K型石油井架的有限元模型 |
| 4.2 JJ170/45-K型石油井架的静力分析 |
| 4.2.1 载荷条件 |
| 4.2.2 最大钩载工况下的静力计算 |
| 4.2.3 井架起升工况下的静力计算 |
| 4.3 JJ170/45-K型石油井架的稳定性分析 |
| 4.3.1 结构失稳的主要类型 |
| 4.3.2 屈曲分析 |
| 4.3.3 井架稳定性的理论折算 |
| 4.3.4 井架稳定性的有限元计算 |
| 4.4 JJ170/45-K型石油井架的模态分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 JJ170/45-K型井架的结构优化方案与评价 |
| 5.1 井架结构的优化思想 |
| 5.2 JJ170/45-K型井架的结构优化方案 |
| 5.3 井架优化后的有限元静力计算 |
| 5.3.1 定义材料属性 |
| 5.3.2 边界条件 |
| 5.3.3 计算结果 |
| 5.3.4 优化前后结果对比 |
| 5.4 JJ170/45-K型井架的承载力测试与评价 |
| 5.4.2 测试测试结果 |
| 5.4.3 井架测试钩载下仿真试验 |
| 5.4.4 仿真试验结果对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）考虑局部细节特征的钻机井架多尺度模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的意义 |
| 1.2 国内外研究的现状 |
| 1.2.1 钻机井架研究现状 |
| 1.2.2 多尺度模拟研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 钻机井架结构多尺度建模方法 |
| 2.1 多尺度计算理论基础 |
| 2.2 结构多尺度建模策略 |
| 2.2.1 多尺度模型构造方法 |
| 2.2.2 多尺度界面连接方法 |
| 2.2.3 MPC技术的实现 |
| 2.3 钻机井架多尺度模型的建立 |
| 2.3.1 多尺度模型单元选择 |
| 2.3.2 建模步骤 |
| 2.3.3 钻机井架多尺度模型 |
| 2.3.4 多尺度模型对比验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钻机井架多尺度模型试验 |
| 3.1 试验设备及检测方案 |
| 3.1.1 试验设备 |
| 3.1.2 测点方案 |
| 3.1.3 试验程序 |
| 3.2 试验数据采集 |
| 3.2.1 传感器应变曲线 |
| 3.2.2 应变片应变曲线 |
| 3.3 试验结果分析 |
| 3.3.1 传感器试验结果 |
| 3.3.2 应变片试验结果 |
| 3.3.3 对比试验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钻机井架局部细节多尺度模拟和力学分析 |
| 4.1“TK”型节点结构的模拟和分析 |
| 4.1.1“TK”型节点结构模拟 |
| 4.1.2 杆件对比分析 |
| 4.1.3“TK”型节点细节分析 |
| 4.2 销轴连接结构的模拟和分析 |
| 4.2.1 销轴连接结构模拟 |
| 4.2.2 杆件对比分析 |
| 4.2.3 销轴结构细节分析 |
| 4.3 大支座结构的模拟和分析 |
| 4.3.1 大支座结构模拟 |
| 4.3.2 杆件对比分析 |
| 4.3.3 大支座细节分析 |
| 4.4 局部损伤的模拟和分析 |
| 4.4.1 杆件初始弯曲模拟 |
| 4.4.2 立柱穿孔模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 钻机井架多尺度分析工程应用 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 ZJ70DB井架数值模型的建立 |
| 5.2.1 现场实测 |
| 5.2.2 数值模型修正 |
| 5.2.3 多尺度数值模型的建立 |
| 5.3 基于多尺度模型的钻机井架性能分析 |
| 5.3.1 分析工况 |
| 5.3.2 作业工况下井架性能分析 |
| 5.3.3 预期风暴下井架性能分析 |
| 5.3.4 性能分析结果 |
| 5.3.5 局部细节分析结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介、发表文章及研究成果目录 |
| 致谢 |
（6）K型井架与底座结构强度分析及可靠性评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 井架、底座的分类 |
| 1.2.2 井架、底座的使用概况 |
| 1.2.3 国外井架、底座研究现状 |
| 1.2.4 国内井架、底座研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及工作量 |
| 1.4 本文研究技术路线 |
| 第2章 井架、底座力学理论及计算模型 |
| 2.1 井架、底座结构设计基本参数 |
| 2.1.1 井架结构设计基本参数 |
| 2.1.2 底座结构设计基本参数 |
| 2.2 井架、底座静力学理论及模型 |
| 2.3 井架动力学理论及模型 |
| 2.3.1 系统运动方程 |
| 2.3.2 阻尼 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 井架、底座可靠性理论及计算模型 |
| 3.1 分布参数估计 |
| 3.1.1 点估计 |
| 3.1.2 区间估计 |
| 3.2 假设检验 |
| 3.3 MONTE CARLO模拟法及拉丁超立方抽样 |
| 3.4 应力-强度分布干涉理论 |
| 3.5 敏感性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于随机有限元方法的井架、底座分析 |
| 4.1 基于随机有限元的可靠性分析原理 |
| 4.2 仿真过程的实现 |
| 4.3 大钩变载工况下的分析 |
| 4.3.1 静力学分析 |
| 4.3.2 随机变量敏感性分析 |
| 4.3.3 可靠性计算结果 |
| 4.3.4 区间有限元分析 |
| 4.4 井架起升及倾斜工况下的分析 |
| 4.4.1 起升原理 |
| 4.4.2 起升过程分析 |
| 4.4.3 井架倾斜与起升过程的区别 |
| 4.4.4 力学结果分析 |
| 4.4.5 参数敏感性分析 |
| 4.4.6 可靠性分析 |
| 4.5 主梁缺陷问题下的分析 |
| 4.5.1 主梁研究的必要性 |
| 4.5.2 扩展有限元方法 |
| 4.5.3 基于随机有限元法的主梁缺陷研究 |
| 4.5.4 基于扩展有限元法的主梁缺陷研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 井架与底座可靠性评估软件开发 |
| 5.1 软件的开发 |
| 5.2 软件界面及功能介绍 |
| 5.2.1 软件功能简介 |
| 5.2.2 软件主界面 |
| 5.2.3 软件的功能及使用 |
| 5.3 软件测试报告及软件的可扩展性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
| 附录C |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（7）石油钻井井架安全性评价可视化软件设计（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 钻机井架强度仿真分析原理 |
| 2. 1 井架结构的静力学分析 |
| 2. 2 井架结构的整体模态分析 |
| 3 井架安全性评价可视化软件 |
| 3. 1 K型井架有限元模型库建立 |
| 3. 2 基于ANSYS二次开发的可视化软件 |
| 4 钻机安全评价可视化软件的应用 |
| 4. 1 静力学分析 |
| 4. 2 模态分析 |
| 5 结论 |
（8）JJ170型钻机井架的整体结构稳定性分析方法（论文提纲范文）
| 目录 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 井架的概述 |
| 1.2 石油钻机井架的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本论文所研究的井架基本技术参数 |
| 1.4 课题的来源及背景 |
| 1.5 本文研究的目的及意义 |
| 1.6 本文研究的主要内容 |
| 第2章 有限元分析原理及ANSYS软件 |
| 2.1 有限元分析方法 |
| 2.1.1 概述 |
| 2.1.2 有限元方法的特点 |
| 2.1.3 有限元法的基本思想 |
| 2.1.4 有限元法的一般步骤 |
| 2.2 杆系结构的有限元法 |
| 2.3 有限元技术的应用 |
| 2.4 ANSYS软件 |
| 2.4.1 ANSYS的特点 |
| 2.4.2 ANSYS的主要功能概述 |
| 2.4.2.1 结构分析 |
| 2.4.2.2 热分析 |
| 2.4.2.3 电磁场分析 |
| 2.4.2.4 流体动力学分析 |
| 2.4.3 ANSYS软件解决问题的步骤 |
| 第3章 井架的整体结构计算模型与基本载荷分析 |
| 3.1 JJ170/42-K型井架 |
| 3.1.1 井架主体特点 |
| 3.1.2 JJ170/42-K型井架的实体模型 |
| 3.2 前开口型井架的计算模型 |
| 3.2.1 前开口型井架的静力计算模型 |
| 3.2.2 前开口型井架整体稳定性计算模型 |
| 3.3 PRO/E模型导入到ANSYS软件的步骤 |
| 3.4 JJ170/42-K型井架有限元模型的建立 |
| 3.4.1 单位系统的选取 |
| 3.4.2 有限元模型 |
| 3.4.3 材料属性的设定 |
| 3.4.4 设定边界条件 |
| 3.5 约束的确定 |
| 3.6 前开口型石油钻机井架载荷形式 |
| 3.7 JJ170/42-K型井架的载荷计算 |
| 3.8 井架载荷工况的选择 |
| 3.8.1 正常钻井工况 |
| 3.8.2 严重钻井工况 |
| 3.8.3 大风载荷等候天气工况 |
| 3.8.4 特殊载荷工况 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 JJ170/42-K型井架的静力分析 |
| 4.1 正常钻井工况 |
| 4.1.1 正常吊重+正面70%风载荷 |
| 4.1.2 正常吊重+侧面70%风载荷 |
| 4.1.3 正常吊重+背面70%风载荷 |
| 4.1.4 正常钻井工况下的三种结果分析 |
| 4.2 严重钻井工况 |
| 4.3 大风载荷等候天气工况 |
| 4.3.1 侧面大风载荷、无吊重(满立跟)等候天气工况 |
| 4.3.2 背面大风载荷、无吊重(满立跟)等候天气工况 |
| 4.3.3 大风载荷等候天气工况下的结果分析 |
| 4.4 特殊载荷工况 |
| 4.4.1 正面最大风载 |
| 4.4.2 侧面最大风载 |
| 4.4.3 最大风载荷工况下的结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 JJ170/42-K型井架的稳定性理论折算法 |
| 5.1 稳定性规定 |
| 5.2 稳定性分析 |
| 5.3 JJ170/42-K型井架的稳定性分析 |
| 5.3.1 井架稳定性的理论折算法概述 |
| 5.3.2 井架稳定性的理论折算的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 JJ170/42-K型井架的稳定性屈曲分析 |
| 6.1 结构失稳类型 |
| 6.2 屈曲分析 |
| 6.2.1 结构线性屈曲(特征值屈曲) |
| 6.2.2 结构非线性屈曲 |
| 6.3 JJ170/42-K型井架的屈曲分析 |
| 6.3.1 井架的线性屈曲分析 |
| 6.3.2 井架的非线性屈曲分析 |
| 6.4 两种分析结构的比较和计算 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（9）JJ170型钻机井架力学行为分析与安全评定（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 石油钻井井架的研究现状 |
| 1.1.1 国外研究现状 |
| 1.1.2 国内研究现状 |
| 1.2 JJ170前开口石油钻机井架参数 |
| 1.3 课题的来源及背景 |
| 1.4 本文研究的目的和意义 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第二章 JJ170型井架结构计算模型与载荷分析 |
| 2.1 石油钻机井架力学模型 |
| 2.1.1 石油井架静力计算模型 |
| 2.1.2 石油井架整体稳定性计算模型 |
| 2.1.3 石油井架模态计算模型 |
| 2.2 前开口石油井架的载荷类型 |
| 2.2.1 前开口井架的结构组成 |
| 2.2.2 井架中构件的连接方式 |
| 2.2.3 前开口石油井架载荷形式 |
| 2.3 JJ170型井架的载荷计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 JJ170型井架的力学行为分析 |
| 3.1 力学分析的有限元基础 |
| 3.1.1 有限单元法 |
| 3.1.2 有限元软件 |
| 3.2 JJ170型石油井架有限元模型 |
| 3.2.1 JJ170型石油井架的实体模型 |
| 3.2.2 JJ170/型石油井架的有限元模型 |
| 3.3 JJ170型石油井架的静力分析 |
| 3.3.1 载荷条件 |
| 3.3.2 最大钩载工况下的静力计算 |
| 3.3.3 井架起升工况下的静力计算 |
| 3.4 JJ170型石油井架的稳定性分析 |
| 3.4.1 井架稳定性的理论折算 |
| 3.4.2 井架稳定性的有限元计算 |
| 3.5 JJ170型石油井架的模态分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 JJ170型井架的结构优化 |
| 4.1 井架结构的优化思想 |
| 4.2 JJ170型井架的结构优化方案 |
| 4.3 井架优化后的有限元静力计算 |
| 4.3.1 定义材料属性 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 计算结果 |
| 4.3.4 优化前后结果对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 JJ170型井架的承载力测试与评价 |
| 5.1 井架静动载试验 |
| 5.1.1 测点分布图 |
| 5.1.2 测试系统 |
| 5.1.3 测试测试结果 |
| 5.2 JJ170型井架测试钩载下的计算机仿真试验 |
| 5.2.1 仿真试验建模 |
| 5.2.2 试验钩载下的仿真计算 |
| 5.3 仿真试验结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文摘要 |
（10）在役JJ160/41-K井架承载能力检测与评定研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 摘要 |
| 1.1 论文研究的背景、目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 K型井架的基本结构及其参数 |
| 1.4 本课题研究的主要内容 |
| 2 在役石油钻机井架承载能力评定理论 |
| 摘要 |
| 2.1 在役井架结构剩余承载力极限状态评定理论 |
| 2.2 在役石油井架结构剩余承载力模态参数评定理论 |
| 2.3 在役石油井架承载力强度评定理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 JJ160/41-K井架承载能力实验室方法研究 |
| 摘要 |
| 3.1 实验室内相似模型方法研究概况 |
| 3.2 石油井架实验室内模型研究的意义 |
| 3.3 模型试验与相似模型 |
| 3.4 在役JJ160/41-K型石油井架室内模型 |
| 3.5 JJ160/41-K型石油井架室内承载力方法研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 在役JJ160/4 1-K型石油钻机井架承载力仿真计算 |
| 摘要 |
| 4.1 石油钻机井架载荷分析 |
| 4.2 钻机井架及其底座有限元分析理论与方法 |
| 4.3 石油钻机井架计算模型的建立 |
| 4.3.1 I-DEAS有限元分析技术 |
| 4.3.2 在役JJ160/41-K型石油钻机井架有限元模型的建立 |
| 4.4 石油钻机井架静力计算 |
| 4.4.1 石油井架静力计算理论 |
| 4.4.2 在役JJ160/41-K型井架有限元静力计算 |
| 4.5 JJ160/41-K型石油井架模型误差分析 |
| 4.5.1 JJ160/41-K型钻机井架相似模型的有限元模型 |
| 4.5.2 JJ160/41-K型钻机井架相似模型的有限元计算 |
| 4.5.3 JJ160/41-K型钻机井架相似模型的误差分析 |
| 4.6 石油钻机井架稳定性计算 |
| 4.6.1 石油井架稳定性分析理论 |
| 4.6.2 在役JJ160/41-K型井架稳定性计算 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 在役JJ160/41-K型石油钻机井架承载力综合评定 |
| 摘要 |
| 5.1 石油井架检测内容与技术条件 |
| 5.1.1 石油井架检测内容 |
| 5.1.2 石油井架检测的技术条件 |
| 5.2 在役JJ160/41-K型石油钻机井架承载力检测 |
| 5.2.1 测点方案与现场布点 |
| 5.2.2 设备安装与调试 |
| 5.2.3 静动载试验与现场数据采集 |
| 5.2.4 测试数据与曲线 |
| 5.2.5 井架承载力仿真计算 |
| 5.3 在役JJ160/41-K型石油井架承载力综合评定 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究与结论 |
| 6.2 论文研究存在的不足与展望 |
| 参考文献 |
四、ZJ30/1700CZ钻机井架设计中有限元分析软件的应用（论文参考文献）
- [1]桅型石油修井机井架力学分析与性能评价[D]. 师晓晓. 西安石油大学, 2021(09)
- [2]4000m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析[J]. 伍晓龙,刘凡柏. 钻探工程, 2021(01)
- [3]3000m电动顶驱钻机模块化井架关键技术研究[D]. 张彤. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [4]JJ170/45-K型井架的力学分析和稳定性优化研究[D]. 程毅. 兰州理工大学, 2020(12)
- [5]考虑局部细节特征的钻机井架多尺度模拟研究[D]. 邵婷. 东北石油大学, 2017(02)
- [6]K型井架与底座结构强度分析及可靠性评估[D]. 许定江. 西南石油大学, 2017(11)
- [7]石油钻井井架安全性评价可视化软件设计[J]. 张颖,练章华,周兆明,周谧. 计算机仿真, 2016(02)
- [8]JJ170型钻机井架的整体结构稳定性分析方法[D]. 潘娜娜. 兰州理工大学, 2013(S1)
- [9]JJ170型钻机井架力学行为分析与安全评定[D]. 向锋. 东北石油大学, 2012(12)
- [10]在役JJ160/41-K井架承载能力检测与评定研究[D]. 费洪海. 浙江大学, 2012(08)