海洋石油鉆井平臺(tái)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(tái)是目前應(yīng)用最廣泛的海洋石油開(kāi)發(fā)、勘探的重大裝備。由于工作環(huán)境的限制,對(duì)安全性要求嚴(yán)格,然而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、精密程度都對(duì)整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全性能造成了影響。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜,再加上鋼材的用量較多,造成了整個(gè)平臺(tái)的重量高達(dá)數(shù)千噸。這些重量主要通過(guò)樁腿傳到海底,樁腿的機(jī)械結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度特性是海洋平臺(tái)整體安全性的重要保障。據(jù)統(tǒng)計(jì)平臺(tái)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(tái)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的樁腿架結(jié)構(gòu)中的半弦管熱壓模具為研

2、究對(duì)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(jìn)行分析工作,避免了實(shí)際中大量重復(fù)修改模型工作,節(jié)省模具開(kāi)發(fā)的時(shí)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(wèn)題解決上有所欠缺。特別是材料庫(kù)的缺乏,在DEFORM提供的材料庫(kù)中,沒(méi)有對(duì)應(yīng)ASTM-517這種鋼的材料模型。在DEFORM中要進(jìn)行模具應(yīng)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(kù)中,在分析時(shí)調(diào)用即可。另一種做法是在材料庫(kù)中找到近似的材料模型替代,這種方法分析指導(dǎo)意義不大,分析精度低等缺點(diǎn)。
　　文中擬采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EUROCODE3)對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變模型進(jìn)行線性逼近的方法,得出折線模型。并加載到 DEFORM材料庫(kù)中進(jìn)行數(shù)值模擬。經(jīng)過(guò)材性模型的加載、網(wǎng)格劃分、后處理等,通過(guò)對(duì)比分析驗(yàn)證了方法的可行性。為模具設(shè)計(jì)節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。