基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测

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作业井架极限承载能力的分析与研究

作业井架极限承载能力的分析与研究

作业井架极限承载能力的分析与研究陈 聪(大庆油田有限责任公司第四采油厂,黑龙江大庆 163511) 摘 要:井架是修井机的关键部件,承受主要的载荷,地锚桩是修井安全作业中的薄弱环节,固定修井机井架绷绳的地锚桩,其安装位置及安装数量对修井机井架承载能力都有十分重要的影响。

研究出一套具有科学依据的修井机井架桩基础安装标准,为修井作业系统的安全运转提供有力的理论依据。

关键词:井架;地锚桩;安装;安全;理论依据 中图分类号:TE358+.4 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2016)06—0031—02 修井机井架进行受力分析评价,工程上常用的方法是现场测试井架应力、位移及结构动态特性,以测试数据为基础按线性外推方法确定井架的承载力。

但由于其恶劣的工作环境和复杂的受力情况,应用常规力学方法进行力学分析已经不能满足设计的需要,因为这种方法只能对有限的危险部位进行布置测点,很难取得全面、合理的评价结果。

伴随计算机技术和计算方法的发展,复杂的工程问题可以采用离散化的数值计算技术并借助计算机得到满足工程要求的数值解,有限元法也因此得到高速发展和普遍应用。

因此,将有限元技术应用于修井机井架的设计中,不但能缩短开发周期,而且使产品重量轻,满足强度、受压失稳和振动要求。

1 井架极限承载能力分析对于钢结构的极限承载力研究,常用的分析方法有线性屈曲法、凡何非线性分析方法、几何和材料双重非线性分析法以及试验分析等。

线性有限元平衡方程的推导过程中,应用了弹性力学的基本方程及虚功原理。

弹性力学中的二个基本方程分别是几何方程、本构方程和平衡方程。

井架相似模型就是根据相似理论,要求模型所用材料与实物相同、几何相似、边界条件相似和物理量相似。

几何相似就是要求原型与模型各相应部分的长度成比例边界条件相似即模型实验时的边界条件必须是原型与模型相似或一致而物理量相似则要求模型与原型对应点的集中载荷、均布载荷等参数成比例。

该井架是一个由型钢焊接件构成,以梁为主的空间杆系刚架结构。

井架承载能力测试加载装置研究及应用

井架承载能力测试加载装置研究及应用

井架承载能力测试加载装置研究及应用
田志新;李宇键;杨健琪;路通
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2024()10
【摘要】模块钻机和修井机井架是钻井和修井作业过程中的主要承重结构,其本身的稳定性与承载能力水平直接关乎钻井作业过程中的安全。

按照标准要求需定期进行应力测试,以检查井架的承载能力,确认其满足现场实际作业需要。

测试过程中需要对井架进行加载,同时由于井架的形式不同,需要采用不同承载能力的工装实施作业,以适应现场井架的特点。

针对井架承载能力测试中遇到的安全性较差和效率较低的问题,通过开展技术研究,解决现场井架承载能力测试作业的应用困难,提升井架应力测试作业的综合能力。

本文介绍了一种井架承载能力测试加载装置,详细阐述了该装置的技术原理与作业特点。

【总页数】3页(P149-151)
【作者】田志新;李宇键;杨健琪;路通
【作者单位】中海石油技术检测有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM75
【相关文献】
1.井架和底座承载能力测试及安全性评估方法研究
2.基于应力测试的海洋修井机井架承载能力评价
3.井架承载能力测试及智能化监控系统的设计
4.井架承载能力在
线测试与钩载监控技术研究5.电磁力加载法桥架承载能力测试技术标准化的研究及应用
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基于有限元方法的井架承载力安全评定

基于有限元方法的井架承载力安全评定

基于有限元方法的井架承载力安全评定
刘汉光;张士超;吴奇兵;饶茜
【期刊名称】《石油工业技术监督》
【年(卷),期】2018(034)002
【摘要】W平台修井机已服役近15年,结构承载能力大幅降低.通过现场检测获得井架结构具体参数,采用ABAQUS软件建立其结构分析模型,从结构强度、动态响应、稳定性及局部腐蚀杆件应力4个方面系统地对结构进行安全评定.评估结果表明:该井架结构强度降低较大,已不能满足设计要求;结构自振频率低,在设计和使用修井机时,要避免与之相同或相近;稳定性好,井架发生破坏时因为强度不够而非整体结构失稳;局部的腐蚀穿孔会造成应力集中;有限元分析可以得出井架的受力状态,优势明显.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】刘汉光;张士超;吴奇兵;饶茜
【作者单位】中海油安全技术服务有限公司天津300450;中海油安全技术服务有限公司天津300450;中海油安全技术服务有限公司天津300450;中海油安全技术服务有限公司天津300450
【正文语种】中文
【相关文献】
1.井架结构安全承载力动态参数评定方法
2.井架结构安全承载力动态参数评定方法
3.基于振动参数的钻井井架安全承载力评定
4.JJ30/18型修井井架的振动测试与安全评定
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基于静力安定理论的刚性结构抗风极限承载力概率性评价方法

基于静力安定理论的刚性结构抗风极限承载力概率性评价方法

基于静力安定理论的刚性结构抗风极限承载力概率性评价方法摘要:本文针对刚性结构在风荷载作用下的极限承载力进行了研究。

基于静力安定理论,建立了刚性结构抗风极限承载力的概率性评价方法。

首先,给出了刚性结构在风场作用下的受力分析和自然振动频率的计算方法。

然后,利用静力安定理论,对刚性结构在极限荷载下的破坏形式进行分类,并推导了承载力的概率分布函数。

最后,通过实例分析,验证了该方法的可行性和实用性。

关键词:静力安定理论;刚性结构;风荷载;极限承载力;概率性评价1. 引言刚性结构是现代建筑和工程结构中广泛使用的一种类型。

在地震、风等自然灾害以及重载荷载等情况下,刚性结构的安全稳定性是必须要考虑的问题。

其中,风荷载是影响建筑和工程结构稳定性的重要因素之一。

目前,针对刚性结构在风荷载作用下的稳定性问题,已经有了大量的研究成果。

但是,研究现有的抗风设计准则和规范,我们可以发现,这些规范主要是基于经验或半经验公式,无法满足精细化设计和风险评价的需求。

因此,如何通过可靠的方法评估刚性结构在风荷载作用下的极限承载力是当前研究领域的一个热点问题。

2. 刚性结构的受力分析和自然振动频率计算刚性结构在风荷载作用下所受的力分为静力和动力两种。

其中,静力是指风场对立面所产生的压力和吸力,而动力则包括风振和涡脱落等因素。

为了研究极限承载力问题,本文主要考虑静力因素对刚性结构的影响。

静力压力的作用,使结构的拉伸区域形成,对应于结构的竖向强度,静力浮力的作用,使结构的压缩区域形成,对应于结构的横向强度。

刚性结构的自然振动频率是指结构未受到外力时,结构以自身某一特定形式振动的频率。

因此,自然振动频率也是判断结构安全稳定性的一个重要指标。

本文给出的自然振动频率计算方法是通过有限元方法求解结构的刚度矩阵和质量矩阵,然后利用求解得到的矩阵,进行特征值分析。

3. 基于静力安定理论的刚性结构极限承载力概率性评价方法静力安定理论是描述纤维材料的屈曲问题的经典理论之一。

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

近于零时,轴向力 $ 趋近于临界值。
!" 有限元分析验证
对 22*-# 3 ,*45 型井架模型进行有限元计算,结 构计算简图如图 * 所示( 图中标注尺寸单位为 6 ) , 井架大钩的最大设计载荷为 * &71 89,将井架杆件简 化为梁单元进行有限元离散,共 !-* 个节点,#:- 个 单元。 在大钩载荷为 & ; * &71 89 时分别对理想井架和
架安全承载能力,是保证钻井安全的重要措施之一。 目前普遍采用的是以应力应变测试为主,辅以结构变 形测量、腐蚀测厚、焊缝探伤等的综合测试方法来评 定井架安全承载能力。但由于在井场进行井架应力测 试,测点多,工作难度大,还需多方面协作,要耗费 大量的人力、物力和财力;而测试频率的优点则在于 测试简单,分析方法成熟,测试精度高。因此,笔者 提出了一种以振动频率为基础的诊断井架结构安全承 载能力的理论和方法。
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可求得简支梁的各阶固有频率为: +! !! *! +
#$ %" 井架结构载荷与振动参数间的关系
由于井架一阶固有频率易于识别,测试精度也较 高,因此笔者以一阶固有频率为研究对象,分析井架 作用载荷与其振动参数间的关系。 由式( # ) ,可得井架结构的一阶固有频率为: ") % ! *! +
!" 振动参数与井架的承载能力
!# !" 井架结构简化
C 型井架由两个等截面的空间杆件结构体— — —大 腿靠天车台与井架上部联结架和二层台连接成 C 字 形空间结构。在轴向载荷作用下,井架顶部的侧移很 小,井架整体变形为反对称形式 ( 见图 &D ) ,因此 [ "] ( 见图 井架一根大腿可折算成两端铰支的简支梁 &E) 。根据稳定等效原理,引入折算长度 ! F 的概念,

井架结构安全承载力动态参数评定方法

井架结构安全承载力动态参数评定方法

架承 载力 。这些 仅仅从 井 架上有 限的测点 数据 ,通
过 线性外 推来 评 价井架 整体性 能 的方法 还欠 全面 与
科学 。
本 文 提 出了 以实 测井 架结 构 固有 频率 为基础 来 诊 断其 承载 能力 的理论 和方 法 。该方法 可 以真实 地
2 Qih a g a vso , Da ig Per lu I siu e Qih a g a 6 0 4, Chn ) . n u n d oDiii n qn toe m n tt t , n u n d o0 6 0 i a
Ab ta t Th s pa e t d e her l tons p b t e r qu n y o r ik s r c u e a d l d a tng o t sr c : i p rs u i s t ea i hi e we n f e e c fde rc t u t r n oa c i n i by u i g v b a i n t or s n i r to he y, a d t ume ia i u a i n na y i or d r ik m o e — i n he n rc lsm l to s a l ss f e rc d l n— u e i a re s s c r id. So t i e rr l to hi t e hel a tn hede rc n hes ua eo heba i r q e y i e heln a e a i ns p be we n t o d ac i g on t r ik a d t q r ft scf e u nc s d — du e c d. On t i a i a m e ho v l a i g t e be rng c pa iy o he de rc s pr s n e e tn h s b ss, t d ofe a u tn h a i a c t f t r i k i e e t d by t s i g fe ue i s u e fe e o d a to . Thi t d i p i d t t c i n a e y e a ua i n o r r q nce nd rdif r ntl a c i ns s me ho s a ple o de e ton a d s f t v l to fde —

煤矿主井井架承载能力验算

煤矿主井井架承载能力验算

煤矿主井井架承载能力验算于建兵;贾勇;朱旦育【摘要】以安徽省一煤矿主井为例,主井原打算每年提升煤为300万t,现为了增加年提升量,年提升量改为350万t.对其采用有限元软件ANSYS分析了井架的主腿1、主腿2、牛腿1、牛腿2等的主要构件在新荷载作用下的最大应力情况.可以看出工况4情况下结构应力增加最大,并对在工况4情况下的地基进行验算.最后经过验算,井架结构基本可以满足改造后的提升要求.通过对该井架的分析可以给以后相类似井架的分析提供参考.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P134-136)【关键词】井架;荷载;应力;ANSYS;工况【作者】于建兵;贾勇;朱旦育【作者单位】中国矿业大学,建筑工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,建筑工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,建筑工程学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TU272;TU328该矿2004年11月8日正式建成投产,矿井设计能力年产原煤300万t,按照要求,该煤矿将进一步提高到年产350万t。

主井提升及地面原煤运输能力不能满足实际生产需求,需要对主井提升及地面运输系统进行扩能改造。

根据《该煤矿主井系统(含地面生产系统)改造可行性方案》,提升机卷筒保持现状,单勾装载量由16 t提高到20 t,提升主钢丝绳单根最小钢丝破断拉力总和由945.131 kN提高到1 001.627 kN,超过了该煤矿主井井架设计的钢丝绳破断力。

该煤矿主井井架结构设计型式为钢井架L-A型;第一层天轮平台(高程 40.900 m),第二层天轮平台高程46.300 m,井架总高52.950 m。

井架结构为空间框架体系,主副斜腿、框架梁均采用箱形梁,部分为焊接工字形梁。

井架所用钢材为Q235钢。

基础采用C25混凝土,整体现浇基础。

井架基础置于第三层粉土上,地基承载力标准值fk=220 kPa。

在用井架剩余承载能力极限状态评定方法

在用井架剩余承载能力极限状态评定方法

在用井架剩余承载能力极限状态评定方法
周国强;郭奕珊
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】1998(026)011
【摘要】钻井井架因长期使用。

各构件,构件间连接及井架整体都会产生不同程度的损伤与缺陷,严重影响井架的承载能力,与承载能力降低的同时,井架结构的应变参数也发生相应的变化,对此,为提高井架的使用安全性提出以实测应变参数为基础的井架科承载能力极限状态评定方法,即采用以应变参数测试为主,辅以为形测量,腐蚀测量,焊缝探伤等综合测试方法检测用井架结构性能,应用极际状态理论评定在用井架剩余承载能力,应用该方法已测试与评
【总页数】3页(P15-17)
【作者】周国强;郭奕珊
【作者单位】大庆石油学院秦皇岛分院;大庆石油学院秦皇岛分院
【正文语种】中文
【中图分类】TE923
【相关文献】
1.在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用 [J], 吴文秀;陈勇;韩兴
2.在用7000m钻机井架可靠性评定 [J], 李学彤;周国强
3.在用F320A型井架可靠性评定方法研究 [J], 万夫
4.在用钻机井架可靠性评定 [J], 韩树江
5.在用钻机井架可靠性的模糊故障树评定 [J], 张玉斌
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基于有限元的JJ225/43-K型井架承载能力分析

基于有限元的JJ225/43-K型井架承载能力分析

基于有限元的JJ225/43-K型井架承载能力分析作者:余利徐小兵韩兴来源:《科技资讯》 2012年第7期余利1 徐小兵1 韩兴2(1.长江大学机械工程学院湖北荆州 434000; 2.北京康布尔石油技术发展有限公司北京 100000)摘要:基于ANSYS建立了JJ225/43-K型井架的有限元分析模型,分别进行了在最大钩载及风载、立根载荷、自重的组合作用下JJ225/43-K型井架的计算分析。

应用ANSYS软件建立了井架模型,对模型施加不同载荷,分析得出井架最大应力部位,据此推断井架的极限载荷。

运用模型修正理论结合现场实测的应力应变数据,对井架的仿真模型进行了修正,得出了井架的极限载荷数据,实现了对井架的承载能力的评定。

关键词:井架有限元承载能力结构分析安全评估中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0068-021 JJ225/43-K型井架JJ225/43-K型井架钢结构总高43m,这种井架前扇敞开,整个井架本体由数段构架组成,各段均为焊接结构,段与段之间采用销子或螺栓联结。

这种井架一般都可采用水平分段拆装,整体起放和分段运输的方法;拆装方便、迅速、安全。

井架为钢结构总高43m,分为上段、中上段、中段、中下段、下段。

其各段截面如表1。

下段横撑:方钢340×250×16;下段斜撑:H型钢340×250×9×14。

井架材料为Q235,弹性模量E为206GPa,泊松比为0.3密度为7830kg/m3,屈服强度为235MPa。

最大设计钩载为2250kN,5×6轮系。

井架钢结构各段与各杆件之间焊接可靠,处理为刚性连接;工作时底部与支座间的销联接简化为铰支座;忽略二层台、天车、人字架及底部连接等附属结构的影响。

2 计算工况2.1 此井架的计算工况有2种(1)井架最大额定静负荷2250kN(5×6 轮系),不考虑自重、风载、立根载荷及各种设备的作用,JJ225/43-K型井架的计算与分析。

煤矿中的钢结构井架结构设计分析以湖南新星煤矿井架结构设计为例

煤矿中的钢结构井架结构设计分析以湖南新星煤矿井架结构设计为例

128YAN JIUJIAN SHE煤矿中的钢结构井架结构设计分析Mei kuang zhong de gang jie gou jing jia jie gou she ji fen xi蒋超煤矿是现阶段我国主要的能源矿产,是大部分建筑材料的生产原材料和主要的电力原材料。

随着钢结构设计在建筑行业的普遍运用,煤矿的井架也由混凝土结构逐渐采用钢结构,本文结合湖南新星煤矿的井架结构设计,分析钢结构井架的结构设计。

一、新星煤矿概况新星煤矿位于湖南省永兴县马田镇,隶属于湖南省煤业集团马田矿业有限公司,属于国有中型煤矿,其设计生产能力为45万t 每年;保有资源储量901.5万t,其中基础储量:542.5万t,资源量:278.8万t。

矿井现生产水平为-400m,矿井为准采深度-600m。

生产水平布置有226、216下两个生产采区,工作面采用走向长壁后退式采煤方法,主采6煤,回采工作面支护采用单体配π梁、两梁五柱迈步式,工作面炮采落煤。

主井承担矿井原煤提升任务,设计选择JKMD-2.25×4落地多绳摩擦式提升机,装备一对GDS1/6/2/2型双层二车罐笼,配套电动机YTS400S3-8、355kW、380V 交流电动机一台。

副井承担矿井辅助提升任务,安装一台2JK-3.5×1.7/11.5双滚筒缠绕式提升机,配JR1512-10电动机,功率480 kW,配套双层二车罐笼提升容器,承担矿井的全部提升任务。

此次改造后设计提升任务改为辅助提升,担负矿井煤矸石、设备、材料以及人员等提升任务。

暗副斜井采用双钩串车提升作业,利用已安装的一台2JTPB1.6×1.2防爆双滚筒提升绞车,配套YBRO400M-8,132kW,660V 电动机一台,采用变频电控装置,减速比1:20,最大提升速度3.0m/s。

此次设计暗副斜井承担矿井矸石、材料、设备的提升任务。

本次项目的钢结构井架主要用于煤矿主井和副井的罐笼提升。

在役作业井架安全承载能力评价方法研究

在役作业井架安全承载能力评价方法研究

在役作业井架安全承载能力评价方法研究周悦琴【摘要】Aiming at structure feature of workover mast,mast-guy model is built, in which, three-dimensional beam element is used to simulate the bar of mast and the uniaxially pulled link element is used to simulate the guy. The damage equivalent functions are deduced. The loading test is necessarilly carried out. Combined the measured data, its safety bearing capacity is evaluated. The results indicate the dangerous position and safety bearing capacity can be obtained. It provides some valuable suggestions for the prediction and evaluation of safety load capacity of workover mast in-service, and is suitable for engineering applications.%针对在役作业井架的结构特点,采用三维空间梁单元模拟井架各杆件,采用单轴向受拉杆单元模拟绷绳,建立井架-绷绳模型。

考虑常见的几种损伤形式,推导了等效处理关系式。

开展了必要的加载试验,并与实测数据相结合对该井架安全承载性能进行了评定。

结果表明:应用该方法可以确定井架的薄弱部位、安全承载能力,为在役作业井架承载能力的预测和评价提供有价值的建议,适于工程应用。

基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测

基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测
关 键 词 :井架 钢结 构 ; 动 测 试 ; 限 元 模 型 ; 化 ; 限承 载 力 振 白 优 极
中 图分 类 号 :0 2 ;E 2 39T93
文 献 标 识 码 :A
Uli a e be rng c p c t e c i n o r i k s e l tm t a i a a iy pr dito fde rc t e sr c ur s b s d O ld na i e s e e a a e e s t u t e a e i y m c m a ur m ntp r m t r
b s d o d n m i p r mee s d n i e fo a e n y a c a a t r i e tf d r m v b ai n i i rto me s r m e t F rty, a mi g t e in e tr s n fr e a u e n . isl i n a d sg fau e a d o c c I ee itc fad n c te tu t r ha’ t rsi so e d k se lsr cu e.i wa i l e sasmp y s p o td b a 1 a t ssmp i d a i l u p re e n .Ac o d n ot e r lto ewe n i f c r i g t h e ain b t e
( . 山大 学 , 皇 岛 1燕 桊 06 0 ;. 北 油大 学 秦 阜 岛分 校 , 皂 岛 6 04 2 东 秦 0 60 ) 60 4
摘 要 :提l了基于振动测试参数预测井架钢结构极限承载力的两种新方法。第一种方法是针对井架钢结构的 叶 I
结 构 形式 和受 力 特 征 , 其 简 化 为 简 支梁 , 将 m载 荷 与 振 动 频 率 之 间 的 关 系 , 导 山振 动 频 率 直 接 确 定 极 限 承 载力 的简 易表 推 达 式 。该 方 法 简 单 易 行 , 需 要 建 立 系 统 的模 型 。第 二 种 方 法 是 心 』 阶 搜 索 优 化 算 法 修 正 动 力 有 限 元 模 型 , 后 进 行 不 I 卜一 然 线 性 屈 曲 、 何 非 线性 和双 重 非 线 性 分 析 从 而 确 定 井 架 钢 结 构 的极 限 承 载 力 , 种 方 法 计 算 复 杂 些 , 提 高 了 预 测 准 确 几 这 但 度 。最 后 利 用 近 似 平稳 随机 激 励 , 某 型 号井 架 钢 结 构 进 行 了振 动参 数 测 试 , 别 用 这 两 种 方 法 对 极 限 承 载 力 进 行 r 对 分 预测 。结 果 表 明 这 两种 基 于 动 力参 数 的预 测 值 相 差 不 大 , 能 真 实 预 测 井 架 钢 结 构 的 极 限 承 载 性 能 , 复 杂 承 载 钢 结 构 均 为 的极 限承 载 力 预 测 和 安 全评 u —in L i eg , i e m n A og yn , H U G oqa g ,IZ - n Sl P i ig g f l —

基于随机共振的石油井架钢结构损伤识别

基于随机共振的石油井架钢结构损伤识别

摘要摘要石油井架钢结构作为钻井过程中的重要承载设备,使用相当广泛,作用也很重大。

但在复杂的工程环境中,由于承受巨大外力,加之环境腐蚀,在拆装和使用过程中不可避免地会出现损伤,对人身和财产安全产生很大隐患,因此尽早判断出石油井架钢结构的安全状态是十分必要的。

基于振动响应来识别损伤是一种常见的损伤识别方法,但在实际采集振动信号过程中,由于工程中强烈的背景噪声的影响,使得通过弱信号来识别损伤变得困难,因此本文提出了基于随机共振的石油井架钢结构损伤识别方法。

首先研究了随机共振基本理论,从一阶非线性Duffing方程的角度描述了随机共振现象的动力学机理。

接着研究了随机共振的系统参数、噪声强度和信号参数对随机共振的影响,并结合二次采样法,实现了对噪声环境中石油井架钢结构加速度响应的提取。

提出了随机共振与瞬时能量曲率差值相结合的损伤识别方法,通过随机共振识别出强噪声背景下石油井架钢结构加速度响应的固有频率,以此确定带通滤波的截止频率,滤去噪声后进行经验模态分解,计算损伤前后的1阶IMF瞬时能量曲率差值作为损伤指标。

通过对有限元模型的损伤工况设计,对用此方法进行损伤识别做了仿真研究,从理论上验证了该方法的可行性。

以石油井架钢结构实验室模型为研究对象,利用加速度传感器和信号采集系统采集了损伤前后的石油井架钢结构加速度响应,并按照理论方法计算了相应的损伤指标,并对实验结果与实际损伤进行了对比分析,在实验中验证了该方法的可行性。

关键词:石油井架;损伤识别;随机共振;二次采样法;瞬时能量曲率差值燕山大学工程硕士学位论文AbstractAs an important bearing equipment in drilling process, oil derrick steel structure is widely used and plays an important role. However, in complex engineering environment, due to the tremendous external forces and environmental corrosion, damage will inevitably occur in the process of disassembly, assembly and use, which will cause great hidden dangers to personal and property safety. Therefore, it is necessary to judge the safety state of derrick as soon as possible. Damage identification based on vibration response is a common method of damage identification. However, in the process of collecting vibration signals, it is difficult to identify damage by weak signals because of the strong background noise in engineering. Therefore, a method of damage identification for oil derrick steel structure based on stochastic resonance is proposed in this paper.Firstly, the basic theory of stochastic resonance is studied, and the dynamic mechanism of stochastic resonance is described from the point of view of the first-order nonlinear Duffing equation. Secondly, the influence of SR system parameters, noise intensity and signal parameters on SR is studied, and the acceleration response of derrick steel structure in noise environment is extracted by using the second sampling method.A damage identification method combining stochastic resonance with instantaneous energy curvature difference is proposed. The natural frequency of acceleration response of derrick steel structure under strong noise background is identified by stochastic resonance. The cut-off frequency of band-pass filtering is determined. After filtering out noise, empirical mode decomposition is carried out, and the instantaneous energy curvature difference of first order IMF before and after damage is calculated as damage index. Through the design of the damage condition of the finite element model, the damage identification method is simulated, and the feasibility of the method is verified theoretically.Taking the derrick steel structure laboratory model as the research object, the acceleration response of derrick steel structure before and after damage was collected by acceleration sensor and signal acquisition system, and the corresponding damage index was calculated according to the theoretical method. The experimental results were comparedwith the actual damage, and the feasibility of the method was verified in the experiment.Keywords:oil derrick; damage identification; stochastic resonance; twice sampling;instantaneous energy curvature difference燕山大学工程硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究动态 (2)1.2.1 结构损伤识别研究动态 (2)1.2.2 石油井架钢结构损伤识别研究动态 (4)1.2.3 随机共振理论的发展 (5)1.3 存在问题 (6)1.4 课题来源和主要内容 (6)1.4.1 课题来源 (6)1.4.2 主要内容 (7)第2章随机共振的理论基础及改进 (8)2.1 引言 (8)2.2 随机共振理论基础 (8)2.2.1 郎之万方程 (8)2.2.2 双稳态系统绝热近似理论 (10)2.2.3 随机共振中的信噪比 (12)2.3 基于改进的随机共振理论降噪方法的研究 (15)2.3.1 非线性系统参数对随机共振的影响 (15)2.3.2 大参数对随机共振的影响 (19)2.3.3 二次采样法 (21)2.4 本章小结 (24)第3章基于随机共振与瞬时能量曲率差值的损伤识别 (25)3.1 引言 (25)3.2ZJ70型石油井架钢结构有限元模型 (25)3.3 有限元模型的模态分析 (27)3.4 有限元模型的瞬态动力学分析 (28)3.5 基于随机共振的瞬时能量曲率差值提取 (30)3.5.1 随机共振检测强噪声背景下固有频率 (31)3.5.2 提取节点的IMF瞬时能量并计算瞬时能量曲率差值 (33)3.5.3 计算瞬时能量曲率差值 (34)目录3.6.1 损伤工况设计 (35)3.6.2 有限元模型的损伤识别仿真算例 (36)3.7 本章小结 (39)第4章石油井架钢结构实验室模型的损伤识别实验 (40)4.1 引言 (40)4.2 实验设备、模型、传感器布置和损伤设置 (40)4.3 响应信号采集及分析 (42)4.4 实验结果及分析 (45)4.5 本章小结 (47)结论 (48)参考文献 (49)攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 (53)致谢 (54)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义我国油气资源储量丰富,石油工业在国民经济中占有重要地位,油气资源如同国民经济命脉中的新鲜血液,为经济持续增长提供强劲动力。

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

. 工具 与设备 .
基 于振 动 参数 的钻 井 井 架 安全 承 载 力评 定
韩 东颖 李 子 丰 周 国强 赵 庆 梅 。
(.燕 山 大 学 机械 程 学 院 , 北 秦 岛 1 河
2l l 4) 6 3
0 60 2 6 04: .大 庆 石 油学 院秦 岛分 院 . 七 河』 秦 岛
院 ,2 0 0 4年 获 大庆 石 油 学 院 安 全技 术 及 工 程 专 业 硕 士 学位 , 现 为
井 架一根 大 腿 可 折 算 成 两 端 铰 支 的简 支 梁 ( 图 见 1) b 。根 据稳定 等 效原 理 ,引入 折 算 长 度 L 的概 念 ,
陷 ,可能 引起 结 构 尺 寸 、材 料 性 能 及 振 动 特 征 的变
即将 变刚 度 、铰支 座及 空腹组 合杆 的井 架结 构折算 成

根 沿长 度 f质量 均匀 分布 、刚度 恒定 的简 支梁 :
Lz— z ( 1)
式 中 ,L 为折 算 长度 ,I; n
转 半径 ,I 。 n
1 1 井架 结构 简 化 .
A 型井架 由两个 等截 面 的窄问杆 件结 构体 ~ 大 腿 靠天车 台与井 架 上 部 联 结 架 和 二 层 台 连 接 成 A 字 形 空 间结 构 。在 轴 向载荷作 用下 ,井 架顶 部 的侧移很
小 ,井架 整体变形 为 反对 称 形式 一( 图 l ) 见 a ,因此
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第 3 d卷 第 6ຫໍສະໝຸດ 20 0 6年 1 1月






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利用振动加速度预测转向架构架载荷的方法

利用振动加速度预测转向架构架载荷的方法

利用振动加速度预测转向架构架载荷的方法
八木毅;彭惠民
【期刊名称】《国外铁道车辆》
【年(卷),期】2015(052)001
【摘要】介绍了日本铁道综合技术研究所利用简单易测的振动加速度预测转向架构架载荷的方法,该载荷可用于转向架的强度评估.
【总页数】6页(P35-40)
【作者】八木毅;彭惠民
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U270.331+.8
【相关文献】
1.基于振动加速度信号与应力信号的掘进机载荷识别方法 [J], 李臻;贾洪钢;范旭峰
2.外部载荷对轨道车辆转向架构架结构静强度影响程度的评估方法 [J], 董博;王萌
3.二轴转向架构架扭曲载荷试验方法研究 [J], 李培行
4.一种转向架构架扭曲载荷测试方法 [J], 张忠凯;肖楠;宋婕;张锐
5.转向架构架试验载荷谱编制方法 [J], 孙晶晶;孙守光;李强;王曦
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地震区居民建筑钢结构极限承载力测试与分析

地震区居民建筑钢结构极限承载力测试与分析

地震区居民建筑钢结构极限承载力测试与分析崔路苗;郭志宇【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2018(040)001【摘要】传统方法一般依据静力检测数据测试居民建筑钢结构的极限承载力,对构件数量的要求较高,无法量测隐蔽构件,测试结果精度低.因此提出基于振动参数以及动力模型修正的地震区居民建筑钢结构极限承载力预测与分析方法,分析建筑钢结构振动参数与极限承载能力的关系,塑造地震区居民建筑钢结构简化以及振动方程,获取其极限载荷与振动参数间的关系.采用基于动力模型修正的极限承载力评估方法,基于动力模型修正理论,采用线性屈曲法、几何非线性法以及双重非线性分析法,对地震区居民建筑钢结构极限承载力进行检测.实验结果说明,所提方法能对居民建筑钢结构立柱轴向性和大钩荷载关系以及荷载-扰度曲线,且实施数值运算效果好,预测获取的极限承载力值精度高,建筑的钢结构状态比较稳定.%Traditional methods used to test the ultimate bearing capacity of residential building steel structures are generally based on static test data and have high requirements for several of their components.However,these methods cannot measure hidden components,thus providing low-accuracy test results.Therefore,a method based on vibration parameters and dynamic model updating is proposed to predict and analyze the ultimate bearing capacity of residential building steel structures in a seismic area in this study.The relationship between vibration parameters and the ultimate bearing capacity of building steel structures was analyzed,and thesimplified vibra-tion equation was derived to determine the relationship between vibration parameters and limit load.Based on the dynamic model updating theory,the linear buckling method,geometric non-linear method,and double nonlinear analysis method were adopted to detect the ultimate bearing capacity of residential building steel structures in an earthquake area.The experimental results show that the proposed method is effective in analyzing the hook load and load-deflection relation curve of residential building steel structures.Furthermore,the effect of numerical calculation is good,and the precision of predicted ultimate bearing capacity is high.【总页数】6页(P54-59)【作者】崔路苗;郭志宇【作者单位】长治职业技术学院,山西长治046000;西安市勘察测绘院,陕西西安710000【正文语种】中文【中图分类】TU391.02【相关文献】1.某工业化钢结构建筑动力特性的测试与分析 [J], 陈颖2.居民建筑钢结构材料的使用现状及问题研究 [J], 孙磊3.高层建筑钢结构振动阻尼比测试与分析 [J], 黄本才4.抓住新机遇谋划新布局引领推进装配式钢结构建筑发展2017年中国建筑金属结构协会建筑钢结构分会副会长暨钢结构专家组组长会议在聊城召开 [J], 周瑜5.地震区居民建筑钢结构极限承载力测试与分析 [J], 崔路苗;部志宇;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于VC++的井架承载能力评估程序设计

基于VC++的井架承载能力评估程序设计

基于VC++的井架承载能力评估程序设计
王孟法;韩兴;方太安
【期刊名称】《电脑知识与技术:学术交流》
【年(卷),期】2009(005)008
【摘要】针对井架承载能力评估过程中井架承载能力计算复杂、繁琐等问题,采用计算编程软件计算井架承栽能力有利于简化计算过程、提高评估效率与精度.在介绍井架承载能力评估计算方法的基础上,以VC++为工具,编写了一套功能较为完善的计算评估程序。

整套程序含四个功能模块,能按新、旧两种井架评定标准进行计算,经现场检验,效果良好。

【总页数】0页(P6300-6301,6308)
【作者】王孟法;韩兴;方太安
【作者单位】长江大学机械工程学院,湖北荆州434023;北京康布尔石油技术发展有限公司,北京100011
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.海洋修井机井架承载能力评估及分级研究 [J], 张士超;张臣;吴奇兵;徐光鹏;杨国斌
2.基于VC++的井架承载能力评估程序设计 [J], 王孟法;韩兴;方太安
3.钻修机井架承载能力评估系统软件开发 [J], 管锋;周传喜;魏世忠;阎建桥;马卫国;吴文秀;易先中
4.基于接触刚度法的井架承载能力评估 [J], 罗会亮;成志强;韩兴;柳葆生
5.基于非线性屈曲分析的井架承载能力评估方法 [J], 许茂;冯加权;杜强
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基于极限承载能力和地震延性需求的结构可靠度研究的开题报告

基于极限承载能力和地震延性需求的结构可靠度研究的开题报告

基于极限承载能力和地震延性需求的结构可靠度研究的开题报告一、研究背景和意义在工程结构设计和构建过程中,结构可靠度研究是一个重要的方向,它可以帮助工程师评估结构在各种外部荷载作用下的安全性和稳定性,并指导设计、施工和维护。

随着现代工程建设水平的提高,对于结构可靠度研究的要求也越来越高。

在结构承载能力研究中,极限承载能力是一个重要的参数,它指的是结构在破坏前所能承受的最大荷载,是结构安全性评估的关键指标。

同时,考虑到地震等复杂环境下的荷载影响,地震延性也成为结构可靠性研究的一个关键指标。

因此,本论文将基于极限承载能力和地震延性需求,开展相关的结构可靠度研究。

二、研究内容和方法本文将围绕结构可靠度研究展开,主要研究内容包括:1. 极限承载能力分析:通过分析结构的受力特点和结构材料的物理性质,计算出结构的极限承载能力,并评估结构的安全性和稳定性。

2. 地震延性评估:考虑到地震等复杂环境下的荷载影响,分析结构的地震延性,并评估结构在各种地震荷载下的可靠性。

3. 结构可靠度分析:结合极限承载能力和地震延性需求,使用可靠度分析方法,计算结构在各种荷载和地震条件下的可靠度指标,并评估结构的可靠性和安全性。

本文研究方法主要包括结构数值模拟、可靠度分析、敏感性分析等。

三、预期结果及贡献本论文将基于极限承载能力和地震延性需求,开展结构可靠度研究,预期结果包括:1. 明确结构的极限承载能力及地震延性需求,较为准确地评估结构的安全性和稳定性。

2. 建立结构可靠度模型,并通过敏感性分析,评估不同参数对结构可靠度的贡献度,指导结构设计和优化。

3. 为相关领域提供结构可靠度研究的参考数据和方法,促进结构可靠度研究的进一步发展,推动工程结构设计和施工质量的提高。

四、论文结构本论文将分为以下章节:1. 绪论:介绍论文研究背景、研究目的和研究方法。

2. 理论基础:介绍结构可靠度分析的理论基础,包括极限状态理论、可靠度分析方法等。

3. 极限承载能力分析:介绍结构极限承载能力的计算方法和评估方法。

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基金项 目: 燕 山 大 学 博 士 基 金 项 目 ( B 3 4 7 ) ; 河北省自然科学基金 ( F 2 0 0 8 0 0 0 8 8 2 ) 收稿日期:2 0 0 9- 1 0- 1 2 修改稿收到日期: 2 0 1 0- 0 5- 0 7 第一作者 韩东颖 女, 博士, 讲师, 1 9 7 8年 7月生 万方数据

槡槡
( 8 )
( 1 ) ( 2 ) ( 3 )
=G ( ) / G ( ) ω ω y y f f
U l t i ma t eb e a r i n gc a p a c i t yp r e d i c t i o no f d e r r i c ks t e e l s t r u c t u r e s b a s e do nd y n a mi cme a s u r e me n t p a r a me t e r s 1 2 1 1 H A ND o n g y i n g,Z H O UG u o q i a n g, L I Z i f e n g,S H I P e i m i n g
( 1 .Y a n s h a nU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4 ,C h i n a ; 2 .Q i n h u a n g d a oD i v i s i o no f N o r t h e a s t P e t r o l e u mU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4 ,C h i n a )
2 2 2 y +Py+ Ay=0 E I ρ 2 2 2 2 x x t x 5 ) 解的形式为: 设方程(
, 对动力有限元模型进行修正, 综合分析从
而预测极限承载力的方法。文中最后应用两种方法对 算例进行了分析比较, 结果表明: 利用振动理论直接预 测的极限承载力与利用优化算法修正有限元模型分析 得到的极限承载力相差不大, 因此可以通过测试井架 钢结构的振动参数来预测极限承载力。为承载钢结构 的极限承载力预测和安全评估开辟了新途径。
韩东颖1,周国强2,李子丰1,时培明1
( 1 . 燕山大学, 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 ; 2 . 东北石油大学 秦皇岛分校, 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 )
摘 要:提出了基于振动测试参数预测井架钢结构极限承载力的两种新方法。第一种方法是针对井架钢结构的
结构形式和受力特征, 将其简化为简支梁, 由载荷与振动频率之间的关系, 推导出振动频率直接确定极限承载力的简易表 达式。该方法简单易行, 不需要建立系统的模型。第二种方法是应用一阶搜索优化算法修正动力有限元模型, 然后进行 线性屈曲、 几何非线性和双重非线性分析从而确定井架钢结构的极限承载力, 这种方法计算复杂些, 但提高了预测准确 度。最后利用近似平稳随机激励, 对某型号井架钢结构进行了振动参数测试, 分别应用这两种方法对极限承载力进行了 预测。结果表明这两种基于动力参数的预测值相差不大, 均能真实预测井架钢结构的极限承载性能, 为复杂承载钢结构 的极限承载力预测和安全评估开辟了新途径。 关键词:井架钢结构; 振动测试; 有限元模型; 优化; 极限承载力 中图分类号:O 3 2 9 ; T E 9 2 3 文献标识码:A
态, 准确地预测出极限承载力, 防患于未然, 是保证安 全高效生产的前提。目前对承载钢结构极限承载力的
1 - 3 ] 研究大都基于静力测试数据 [ , 这种方法的预测结
果直接且较为可靠, 但由于构件多, 测试工作量大, 其 中一些隐蔽部分无法进行量测, 而且还需多方面协作, 因此, 这种预测方法存在应用条件限制和工作效率相
[ 7 - 8 ]
沿长度上质量均匀分布、 刚度恒定的简支梁。 2 2 振动方程及求解 如果简支梁在两端受轴向力 P的作用下作弯曲自 x 上所受的力有剪切力 Q ( x , t ) 、 弯 由振动时, 则微段 d x , t ) 和轴向力 P的作用, 见图 1 , 微段在 Y方向的 矩 M( 振动微分方程为:
(
)
( 5 )
y ( x , t ) =y ( x ) s i n ( t +φ ) ω n 根据简支梁的边界条件: 0 , y ( 0 ) =0 , y ″ ( 0 ) =0 {x= x=L, y ( L) =0 , y ″ ( L) =0
Z Z Z
( 6 )
1 振动参数识别
1 1 频响函数识别 当激励为随机激振时, 结构反应也为随机振 动。
振 动 与 冲 击 第3 0卷第 1期 J O U R N A LO FV I B R A T I O NA N DS H O C K V o l . 3 0N o . 12 0 1 1

基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测
A b s t r a c t : I no r d e r t o p r e d i c t u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f d e r r i c ks t e e l s t r u c t u r e s , t w o n o v e l m e t h o d s w e r e p r o p o s e d b a s e do nd y n a m i cp a r a m e t e r si d e n t i f i e df r o mv i b r a t i o nm e a s u r e m e n t .F i r s t l y ,a i m i n ga td e s i g nf e a t u r e sa n df o r c e , i t w a s s i m p l i f i e da s a s i m p l y s u p p o r t e db e a m . A c c o r d i n g t o t h e r e l a t i o nb e t w e e n c h a r a c t e r i s t i c s o f a d e r r i c ks t e e l s t r u c t u r e l o a da n df r e q u e n c y , t h e e x p r e s s i o nf o r u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y d e t e r m i n e dw i t hf r e q u e n c y w a s d e d u c e d . T h i s m e t h o dw a s e a s ya n df e a s i b l ea n dt h es y s t e mm o d e l w a s n o t n e c e s s a r yt ob eb u i l t .T h ef i r s t o r d e r o p t i m i z a t i o nw a s u s e df o r u p d a t i n g t h ed y n a m i cm o d e l w i t ht h es e c o n dm e t h o d ,a n dt h e nt h el i n e a r b u c k l e ,n o n l i n e a r a n dd o u b l en o n l i n e a r a n a l y s i sw e r e c a r r i e do u t t oe v a l u a t et h eu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t y .T h es e c o n dm e t h o dw a s m o r ec o m p l e x ,b u t a c c u r a c y .A t l a s t ,t h e d y n a m i ct e s t o f s o m et y p eo f d e r r i c ks t e e l s t r u c t u r e s w a s p e r f o r m e du s i n ga p p r o x i m a t es t a t i o n a r yr a n d o mm o t i v a t i o n .T h e u l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yw a so b t a i n e du s i n gt h et w om e n t i o n e dm e t h o d s .T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e l a t i v ee r r o r b e t w e e nt h er e s u l t s o f t w om e t h o d s i s s m a l l ,s ot h eu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yc a nb ep r e d i c t e dw i t ht h e s et w om e t h o d s . T h e s et w om e t h o d s a l s oo f f e r e da ne f f e c t i v ew a yt ou l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yp r e d i c t i o na n ds a f e t ye v a l u a t i o no f c o m p l e x s t e e l s t r u c t u r e s . K e yw o r d s :d e r r i c ks t e e ls t r u c t u r e s ;v i b r a t i o nm e a s u r e m e n t ;f i n i t ee l e m e n tm o d e l ;o p t i m i z a t i o n ;u l t i m a t e b e a r i n gc a p a c i t y 采矿、 地质勘察、 建筑等众多 井架钢结构在石油、 工程领域应用广泛。由于设计和安装误差、 材料性能 退化、 超载以及自然灾害作用等, 必然造成各种损伤缺 陷, 导致其承载力、 安全性和可靠性下降。对在用井架 钢结构进行检测和评估, 真正了解井架钢结构实际状
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