施加约束和边界条件,定义载荷和接触普通液压钳夹持接箍厂紧端时的有限元计算模型假设液压钳夹持接箍的厂紧端时,现场端接箍上的受力可以忽略。此时对模型中油管和接箍的2个端部的节点施加轴方向约束,以过盈量模拟上螺纹扭矩,即机紧接箍2圈的工况。计算模型如。
有限元计算结果分析给出了使用普通液压钳夹持接箍厂紧端上螺纹时的等效应力和接触应力云图,由a可以看出,油管上螺纹时*大等效应力发生在油管小端,*大值为336MPa.为油管螺纹接触压力的分布图,从图中可以看出,油管齿面接触压力呈规则的/马鞍型0分布。
有限元模型及载荷施加根据APIRP5C1<5>规定,J55<73.03mm@7182mmAPI不加厚圆螺纹油管的机紧圈数为2圈,*佳扭矩142316Nm,*小扭矩107111Nm,*大扭矩为1776Nm.假设上螺纹扭矩控制在*佳扭矩,钳的夹持力可通过以下2式计算:T=fd2f=LN式中,T为上扣扭矩;f为液压钳与接箍之间的摩擦力;L为静摩擦因数;N为正压力,也即液压钳的夹持力。
油管螺纹接触压力分布图根据假设的上螺纹扭矩计算出夹持力,在夹持位置相应的节点上施加平均的径向力载荷。同时,在油管端部节点施加轴向约束,在夹持点位置上施加周向约束,以过盈量模拟上螺纹扭矩。计算模型如。
有限元计算结果分析给出了使用普通液压钳夹持接箍现场端上螺纹的有限元计算结果,与比较,螺纹联接的平均等效应力和*大等效应力都有很明显增大,*大应力值由336MPa升高至474MPa,增加了41%.*大应力出现的位置也由原来的油管小端移至施加夹持力的位置。接触应力的平均水平和*大值也有明显增大,*大值由66.4MPa升高至14917MPa,增加了125%,说明接箍夹持位置对油管螺纹应力的分布有很大的影响,这是因为液压钳夹持在接箍的现场端,螺纹联接部位由于夹持力的存在,易造成接箍变形。