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对不锈钢弯头进行的受力分析

浏览: 发表时间:2021-06-01 09:15:36 来源:文章来自网络,如有侵权,请联系删除。

  对不锈钢弯头进行受力分析,采用微元法选取长为d的微元段进行分析。令与不锈钢弯头中心线相切的方向为z方向,垂直于弯管中心线所在平面为x方向,根据右手定则可以确定y方向的位置,三维直角坐标系与微元段所受到的力如图2所示。假设计算模型为均质、各向同性的等截面弯管,流体也为均质的单***体。忽略流体的内摩擦与流体与管壁的摩擦作用。流固耦合对地面管汇产生的扭转作用非常小,扭转振动基本可以忽略不计。因此誓不考虑弯管的扭转式中表示弯管在z方向上的运动速度,m/s;h表示管壁的厚度示流体流动的加速度, m/s2:;表示弯管的治松比;E表示弯管的弹性模量,Pa;R表示弯管轴线的半径,m由于穹头尺寸较大,管线长度较长,压裂管线中流体在经过弯头时流体的流动方向和形态被迪改变,流体压力的作用对弯头有“拉直”的效应,属于" Bourdon"耦合。

  因此在考虑不锈钢弯头的效应后得到内径弯管的连续方程为式中u、V分别表示管单元在x与y轴方向上的位移,m;l与份别表示弯管与流体截面的惯性矩m4;G表示切变模量,n1,吩别表示弯管绕、轴的转角速度,(°)/:MyM2分别表示y、轴由弯曲管线的平面运动方程解得的u、V、w是与位移和时间有关的解析解,弯管运动解析式可近似表达为式中a表示弯管在两端国定时的***振幅,m;b表示随着刚度的增大而减小常数值;u表示弯管通过求解运动方程即可求得弯管的振动频率与振动幅值由理论公式可以计算得到弯管在各个平面内的振动频率与振动幅值,但是在计算时认为各个平面内的振动互不影响,且不考虑其他因素的影响,因此计算结果与实际测量会存在一定误差。而随着个平面方向上振动强度增大,对其他平面方向振动影响也越大,因此由理论公式计算得到的弯管的振动频率曲线与实际情况会存在一定误差,振动频率越高,相对误差也会略有培大。

  因此需要验证理论公式在压裂现场的适用性,通过将压裂管汇材料的物理参数与管内流体压力为60MPa等施工参数代入式y、z平面内弯管的振动频率进行计算得到其振动频率约为863Hz,将其与现场图3所示点测量数值进行对比可知管线振动频率误差***约为1702%。误差小于20%,在工程中尚可接受该误差,因此可以认为对压裂管振动计算的理论公式基本适用于指导压裂现场的振动计算裂管汇的共振会严重影响压裂管件的使用寿命,为了防止管线共振,需要通过仿真方法计算压裂有频率从而在施工中使激振频率遥开压裂管的固有频率。2双弯头弯管数值模型建立与仿真分析21模型及参数为了验证仿真方法的可靠性,首先用设备状态综合分析系统与高频振动探头对中石油四川长宁天然气开发责任有限公司长宁1号H10-2压裂井随机抽取多根压裂管线的不同点对其垂直方向上的振动进行测量。

  


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