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冲压弯头振动幅值的对比分析

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  冲压弯头通过对压裂车与交流管汇之间的管线进行长度尺寸的测量,利用三维软件建立了压裂车与交流管汇之间的管线仿真计算模型。根据对现场实用压裂管切割制作标准佳件进行试验得到压裂管线密度为7850kg/m3,弹性模量(E)为209GPa,泊松比为0.3,管线内径(d)为70mm,直管享(h1)为11mm,弯管壁厚(h2)为19mm。并在图2所建立的坐标系内对弯头在yz平面上的振动率利用 ANSYS Workbench软件进行分析计算,基于现场流速排量的计算,仿真计算时设置管内流速为(03m2y)m压裂车出囗处压力为60M选取弯头处的计算点与振动方向如图4中箭头所示,位置与方向与图3-b中的测量点的位置基本相同。由于压裂管线抗拉刚度较大,其沿径向或轴向上变形量较小,但是在作业过程中压袭液与管壁摩擦产生的压降较大,因此在仿真过程中采用摩掠耦全的方式进行计算,并在此基础上以压裂车的振动频率作为管汇诣响应激振频率。

  模型中箭头所示点进行仿真计算,所得结果与冲压弯头高频振动探头测量振动测量点的振动频率与振动幅值进行对比,结果仿真计算结果与现场测量结果进行对比可看出,该点振动在10H时弯管的振动幅值出现峰值约为0.50563mm,现场测量的该点的振动频率约104Hz时出现振帽峰值为0.35mm,振动幅现场所使用的管道无法完全实现不同位置的材料均匀性与各向力学特性均保持不变,且压裂现场施工环境复杂,外界对管道振动存在较强的干扰以及在对管道振动强度进行现场测量的过程中误差等因素的存在,导致压现场测量所得谐响应频率与激振频率之间存在一定误差,但误差在可接受范围内,而由于仿真计算过程中不存在以上任何因素的干扰。因此计算所得谐响应频率与激振频率保持一致。

  由冲压弯头振动幅值的对比分析可以得知振动唱值可知,模型的计算振唱要略大管道的测量振幅,且误差值约为221%。这是由于在压裂现场不存在完全国定,在对模型出入口两端施加固定约束与现场实际情况存在一定误差,可以认为误差在合理范围内。因此可以认为仿真计算方法可以用于计算管汇的固有须率与谐振率为了减小仿真计算误差,使方程更加容易收效,模型使用六面体划分网格,由于压裂液与管汇之间的作用状态可以认为是固液处于可分离状态、切向处于可滑动状态且只有一个接触面。因此采用Frictional液表面非对称接触的接触类型10,进而得到如图6所示的带网格的双弯头弯管模型。

  


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