基于局部网格细化的泵头体强度有限元分析.pdf

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1、石油机械一98一CHINAPETROLEUMMACHINERY2013年第4l卷第7期油气田开发工程基于局部网格细化的泵头体强度有限元分析方惠军杜道军4周海军郑贞(1．中国科学院广州地球化学研究所2．中石油煤层气有限责任公司3．中国科学院研究生院4．中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司5．冀东油田钻采工艺研究院)摘要：泵头体内部形状复杂，难以用材料力学公式得到应力的解析解。为此，对某三缸压泵泵头体强度进行有限元分析。在取对称模型的条件下，发现多处应力集中位置。各处应力最值较接近，在结构改进时需全盘考虑。为保证应力分析精度，提出一种局

2、部网格细化的方法，网格节点数不超出计算机内存限制的情况下，该方法以迭代计算的方式减小网格尺寸。计算结表明，该网格细化方法可有效提高应力集中处的应力计算精度。采用Python和VB开发了通用较好的网格细化及流程控制程序，该程序也可用于解决其他有限元分析中出现的应力集中问题。关键词：压裂泵；泵头体；应力集中；强度；网格细化；有限元分析中图分类号：TE934文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．07．025LocalMeshRefinement．basedFiniteElementAnalysisofP

3、umpHeadStrengthFangHuijun^DuDaojunZhouHaijunZhengZhen(1．GuangzhouInstituteofGeochemistry2．PetroChinaCoalbedMethaneCompanyLimited3．GraduateSchoolofChineseAcade—myofScience4．CNOOCEnergyTechnology&Services，OieldTechnologyServicesCo．5．ResearchInstituteofDrillingandPro—ductionT

4、echnology，JidongOield)Abstract：TheinternalformofpumpheadisSOcomplexthatitisdifficulttousethemechanicalformulatoob—taintheanalyticsolution．Therefore，thefiniteelementanalysisofthestrengthofsomethree-cylinderfracturepumpheadwasconducted．Quiteafewpositionsofstressconcentration

5、werefoundwiththesymmetricalmodelasthecon—裂大在果性dition．Themaximumvaluesofstressatthepositionsareclosetoeachother，whichshouldbeconsideredcompre—hensivelyinstructuralimprovement．Toensuretheprecisionofstressanalysis，themethodoflocalmeshrefinementwasformulated．Undertheconditiont

6、hatthenumberofmeshnodesiswithintheconstraintofcomputermemory，themethodreducedthemeshsizethroughiterativecomputation．Thecalculationshowsthatthemethodofmeshre—finementcaneffectivelyimprovethestresscalculationprecisionatstressconcentrationpositions．ThePythonandVBwereadoptedto

7、developtheprogramofmeshrefinementandprocesscontrolwithdesirableuniversality．Thepro—gramcanbeappliedtodealwithstressconcentrationinotherfiniteelementanalyses．Keywords：fracturepump；pumphead；stressconcentration；strength；meshrefinement；finiteelementanalysis不规则的内表面形状会导致应力集中，应力集

8、中的0—口L位置相比于其他位置会较早产生疲劳开裂，导致泵头体的破坏J。因此，确定泵头体应力集中的位压裂泵是石油矿场机械中的重要设备，泵头体置和应力值，以便有针对性地采取预防措施J