导管架调平器实验样机研究

论文摘要

导管架调平器是海洋石油平台导管架安装用到的专用机具,主要功能是调节导管架以实现水平。该项技术长期被国外公司垄断。本文源自中国海油综合科研项目“深水导管架安装液压装具研发”,目的在于研制出具有自主知识产权的导管架调平器。针对课题的研究目的,本论文完成了调平器实验样机的结构设计和有限元分析,并对研制出的样机进行了性能实验。论文介绍了海洋石油平台、水下导管架调平器和夹桩器的国内外发展概况,提出了调平器实验样机的研究内容,并详细分析了导管架的安装过程、导管架调平器夹桩器的工作过程和作业环境。论文对导管架调平器实验样机提出了可行性方案,利用Pro/E设计软件对样机进行了结构设计,利用有限元分析软件ANSYS对样机重要零部件进行了强度分析,并对样机卡爪的接触问题进行了有限元分析,为下一步实验研究提供了理论依据。论文完成了实验样机的加工及调试,并针对24英寸管对样机进行了原理实验及极限载荷实验研究,实验结果表明:所研制的调平器样机能够实现夹桩、调平功能;样机提升力与夹持力的关系能够达到实际调平器的要求。调平器样机的实验性能达到了实际工程的性能指标,为后续的工程设计提供了可靠的技术设计参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源及意义
• 1.3 海洋石油平台国内外发展概况
• 1.3.1 固定式海洋平台
• 1.3.2 浮式海洋平台
• 1.4 导管架调平器夹桩器国内外发展概况
• 1.4.1 导管架调平器夹桩器国外发展概况
• 1.4.2 导管架调平器夹桩器国内发展概况
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 调平器夹桩器实际作业工况研究
• 2.1 引言
• 2.2 导管架安装过程分析
• 2.2.1 导管架的结构形式
• 2.2.2 导管架的安装过程
• 2.3 调平器夹桩器实际作业过程分析
• 2.3.1 水下夹桩器的安装方式
• 2.3.2 调平作业过程分析
• 2.4 调平器夹桩器实际作业环境分析
• 2.4.1 调平器夹桩器的实际作业环境
• 2.4.2 设计时需要考虑的环境因素
• 2.5 本章小结
• 第3章 调平器实验样机的结构设计
• 3.1 引言
• 3.2 实验样机的主要技术指标
• 3.3 实验样机总体方案的设计
• 3.3.1 实验样机的总体构成
• 3.3.2 实验样机本体的建模方法概述
• 3.4 实验样机的结构设计
• 3.4.1 设计要求
• 3.4.2 实验样机总体结构设计
• 3.4.3 实验样机各部分结构设计
• 3.4.4 实验样机各零部件材料的选取
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于 ANSYS的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验样机重要零部件的强度校核
• 4.2.1 ANSYS简介
• 4.2.2 重要零部件的强度校核
• 4.3 基于接触的卡爪有限元分析
• 4.3.1 接触部件有限元非线性求解算法
• 4.3.2 卡爪齿接触有限元模型
• 4.3.3 卡爪齿接触有限元分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 调平器样机实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验原理
• 5.4 实验系统
• 5.4.1 主要技术参数
• 5.4.2 实验装置
• 5.5 实验内容
• 5.5.1 卡桩式夹具动作原理实验
• 5.5.2 调平器动作原理实验
• 5.5.3 卡桩式夹具极限载荷实验
• 5.6 实验结论
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢