旋转抽油杆柱接触非线性有限元分析

目录

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第一章 绪 论

1.1研究的目的与意义

1.2.1国外发展现状

1.2.2螺杆泵旋转抽油杆柱的国内研究现状

1.3有限元法的介绍

1.4主要研究内容

1.5 题目来源

第二章 螺杆泵旋转抽油杆柱基本理论分析

2.1旋转抽油杆柱与油管柱接触非线性基本理论分析

2.1.1法向接触条件

2.1.2切向接触条件—摩擦力条件

2.1.3接触面力条件

2.2接触非线性有限元分析

2.2.1接触界面条件

2.2.2 接触单元分析

2.2.3 增广Lagrange乘子

2.2.4 接触约束算法

2.3螺杆泵旋转抽油杆柱瞬态动力学基本理论分析

2.4螺杆泵旋转抽油杆柱瞬态非线性有限元分析

2.4.1动力学方程分析

2.4.2运动方程的求解

2.5非线性有限元的解法

2.6本章小结

第三章 旋转抽油杆柱基本受力及横扭耦合振动分析

3.1.1螺杆泵排量计算

3.1.2螺杆泵产生的轴向载荷计算

3.1.3泵的反向扭矩Mb

3.2旋转抽油杆柱受力分析

3.2.1螺杆泵旋转抽油杆柱在井液中的摩擦阻力矩计算

3.2.2轴向载荷计算

3.3旋转抽油杆柱静力学计算实例

3.4旋转抽油杆柱横-扭耦合振动分析

3.4.1基本假设

3.4.2局部坐标系中空间抽油杆柱单元与间隙元分析

3.4.3间隙元单元的刚度矩阵

3.4.4旋转抽油杆柱横-扭耦合振动动力学矩阵方程

3.5应用实例

3.6本章小结

第四章 直井内旋转抽油杆柱接触非线性有限元分析

4.1引言

4.2.1接触模型

4.2.2建立旋转抽油杆柱接触非线性有限元方程

4.2.3接触非线性迭代算法

4.2.4接触非线性算例分析

4.3旋转抽油杆柱有限元模型

4.3.1载荷简化

4.3.2 边界条件的简化

4.4.1研究方法

4.4.2构造杆管接触边界模型

4.5.1旋转抽油杆柱屈曲特征值分析

4.5.2用ANSYS软件建立有限元模型

4.5.3转速、杆柱尺寸、下泵深度对抽油杆柱接触力的影响

4.6本章小结

第五章 转动摩擦功分析

5.1转动摩擦功数学模型

5.2体积磨损量

5.3.1油管柱磨损计算

5.3.2抽油杆柱的磨损计算

5.4实际算例

5.5影响转动摩擦功的因素分析

5.5.1转速对转动摩擦功的影响分析

5.5.2抽油杆柱尺寸对转动摩擦功的影响分析

5.5.3下泵深度对转动摩擦功的影响分析

5.6抽油杆柱磨损寿命预测计算

5.7 影响抽油杆柱磨损量的因素分析

5.7.1 接触正压力对抽油杆柱磨损量的影响

5.7.2 抽油杆柱转速对抽油杆柱磨损量的影响

5.7.3 摩擦系数对抽油杆柱磨损量的影响

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

(1)主要研究内容

(2)研究成果结论

6.2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