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工程钻机桅杆载荷谱的试验研究

作　者: 陈璨
导　师: 李强
学　校: 北京交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 工程钻机桅杆仿真分析载荷识别载荷谱损伤一致性校准
分类号: TU631
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 25次
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内容摘要

桅杆是工程钻机的重要结构组成部分,桅杆结构设计的优劣、技术性能的好坏和使用寿命的长短,对钻机本体至关重要。而在实际工程使用中,工程钻机桅杆总体故障率较高,为了降低故障率、延长其使用寿命,使桅杆的结构强度能够满足实际工程作业情况,需要对桅杆进行载荷谱测试,编制其在实际工况下的载荷谱。本论文以SR280RII型工程钻机桅杆为研究对象,根据桅杆的结构与工作特点,在倒立桅、钻进和起拔三种典型工况下对桅杆进行载荷分析及有限元仿真分析的基础上,结合桅杆的实际运用情况,对桅杆进行动应力测试与分析,进而对桅杆的疲劳强度进行了评估；根据桅杆在钻进和起拔这两种典型工况下的受力情况,对桅杆的扭转载荷、加压载荷以及桅杆提升力进行载荷识别研究,将动力头连接杆与桅杆鹅头制作成测力传感器,并完成了相关载荷识别系数的标定；根据在实际工况下采集的桅杆载荷-时间数据,借助Mycode数据处理软件,对数据进行去零漂、排除干扰等处理后,利用雨流计数法编制工程钻机桅杆在三种载荷系下的载荷谱,并利用Origin软件对载荷谱进行了函数模型分布拟合,了解了载荷谱母体的分布形态；根据载荷谱的编制原则,对各个载荷谱进行损伤一致性校准,得出具有实际应用意义的载荷谱。本论文为工程钻机桅杆的疲劳强度评估、结构优化设计及延寿损伤数据提供有价值的参考,为开发新型钻机提供可靠的依据。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 工程钻机概述  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 论文研究内容  14-17
    1.3.1 研究目的及意义  14-16
    1.3.2 研究的方法和目标  16-17
  1.4 本章小结  17-19
2 工程钻机桅杆的有关分析  19-39
  2.1 桅杆的理论分析  19-22
    2.1.1 桅杆的结构与作用  19-20
    2.1.2 桅杆典型工况下的受力分析  20-22
  2.2 桅杆的仿真分析  22-37
    2.2.1 桅杆的载荷特性研究  23-30
    2.2.2 桅杆的有限元分析  30-37
  2.3 本章小结  37-39
3 工程钻机桅杆动应力测试与分析  39-51
  3.1 工程钻机桅杆布点方案  39-42
  3.2 工程钻机桅杆试验测试方案  42-45
    3.2.1 试验条件  42
    3.2.2 试验测试仪器设备  42-43
    3.2.3 桅杆动应力测试数据处理方法  43-45
  3.3 工程钻机桅杆动应力测试结果  45-46
  3.4 工程钻机桅杆应力谱编制与等效应力计算  46-48
  3.5 工程钻机桅杆疲劳强度分析  48-50
  3.6 本章小结  50-51
4 工程钻机桅杆载荷识别方案研究  51-67
  4.1 载荷识别方法简介  51
  4.2 工程钻机桅杆载荷测试方案  51-60
    4.2.1 动力头有限元分析  52-55
    4.2.2 动力头连接杆测力传感器的制作  55-58
    4.2.3 桅杆鹅头测力传感器的制作  58-60
  4.3 载荷识别研究  60-61
  4.4 载荷识别系数的标定  61-65
    4.4.1 动力头扭转载荷的标定  61-62
    4.4.2 动力头加压载荷的标定  62-64
    4.4.3 桅杆动力头的耦合度分析  64-65
    4.4.4 桅杆提升力的标定  65
  4.5 桅杆载荷识别相关计算式  65-66
  4.6 本章小结  66-67
5 载荷谱的编制与分布特征研究  67-87
  5.1 载荷谱试验条件  67
  5.2 载荷谱的编制方法  67-69
    5.2.1 一维载荷谱的编制方法  68
    5.2.2 二维载荷谱的编制方法  68-69
  5.3 实测载荷谱的编制  69-76
    5.3.1 桅杆动力头扭转载荷谱的编制  69-71
    5.3.2 桅杆动力头加压载荷谱的编制  71-74
    5.3.3 桅杆提升力载荷谱的编制  74-76
  5.4 载荷识别与载荷理论分析结果对比  76
  5.5 载荷谱分布特征研究  76-86
    5.5.1 扭转载荷谱分布的确定  76-81
    5.5.2 加压载荷谱分布的确定  81-84
    5.5.3 提升力载荷谱分布的确定  84-86
  5.6 本章小结  86-87
6 损伤一致性检验  87-95
  6.1 载荷谱编制准则  87
  6.2 疲劳关键点的选择  87-88
  6.3 桅杆实测应力谱损伤  88-89
  6.4 桅杆实测载荷谱损伤  89-91
  6.5 桅杆损伤一致性检验  91-94
  6.6 本章小结  94-95
7 结论与展望  95-97
参考文献  97-99
作者简历  99-103
学位论文数据集  103

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