海洋石油鉆井平臺樁腿熱壓模具有限元分析及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、自升式海洋平臺是目前應用最廣泛的海洋石油開發(fā)、勘探的重大裝備。由于工作環(huán)境的限制,對安全性要求嚴格,然而結(jié)構(gòu)強度、精密程度都對整個機械結(jié)構(gòu)的安全性能造成了影響。海洋平臺結(jié)構(gòu)及其復雜,再加上鋼材的用量較多,造成了整個平臺的重量高達數(shù)千噸。這些重量主要通過樁腿傳到海底,樁腿的機械結(jié)構(gòu)和強度特性是海洋平臺整體安全性的重要保障。據(jù)統(tǒng)計平臺事故大部分是由于樁腿出現(xiàn)屈服破壞。本文以 CJ70自升式鉆井平臺設(shè)計項目中的樁腿架結(jié)構(gòu)中的半弦管熱壓模具為研

2、究對象,利用NX8.0建模二維模型,生成的STL的文件并加載到有限元分析軟件 DEFORM中進行分析工作,避免了實際中大量重復修改模型工作,節(jié)省模具開發(fā)的時間和成本。
　　DEFORM是大型的金屬塑性成形、熱、力耦合等有限元分析軟件,但作為通用有限元軟件,DEFORM在具體的專業(yè)問題解決上有所欠缺。特別是材料庫的缺乏,在DEFORM提供的材料庫中,沒有對應ASTM-517這種鋼的材料模型。在DEFORM中要進行模具應力分析研究,材

3、料模型的加載是基礎(chǔ)。加載完成材料模型后,把生成的文件保存在材料庫中,在分析時調(diào)用即可。另一種做法是在材料庫中找到近似的材料模型替代,這種方法分析指導意義不大,分析精度低等缺點。
　　文中擬采用歐洲標準(EUROCODE3)對應力-應變模型進行線性逼近的方法,得出折線模型。并加載到 DEFORM材料庫中進行數(shù)值模擬。經(jīng)過材性模型的加載、網(wǎng)格劃分、后處理等,通過對比分析驗證了方法的可行性。為模具設(shè)計節(jié)省了大量的時間和成本。