海洋鉆井絞車水冷盤式制動(dòng)器失效機(jī)理分析.pdf

1、盤式制動(dòng)器是海洋鉆井絞車制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件,其在制動(dòng)工作時(shí)由于熱疲勞而出現(xiàn)裂紋甚至斷裂,因此開(kāi)展海洋鉆井絞車盤式制動(dòng)器熱疲勞失效機(jī)理研究,對(duì)確保鉆井作業(yè)人員和設(shè)備的安全具有重要的意義。本文以水冷盤式制動(dòng)器為研究對(duì)象,運(yùn)用有限元的方法研究了水冷盤式制動(dòng)器的熱-機(jī)耦合特性,并以此為基礎(chǔ)分析了制動(dòng)盤熱疲勞裂紋形成機(jī)理。論文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新工作如下:
　　(1)闡述了論文研究的基礎(chǔ)理論,包括摩擦生熱理論、熱傳導(dǎo)理論和熱-機(jī)耦合分析理論

2、,給出了溫度場(chǎng)熱傳導(dǎo)的有限元求解方法和熱-機(jī)耦合條件下溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的有限元描述。
　　(2)根據(jù)水冷盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了制動(dòng)系統(tǒng)的熱-機(jī)耦合理論分析模型,并確定了其熱分析的初始條件和邊界條件。利用Pro/E軟件建立了制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際尺寸三維建模,利用有限元前處理軟件Hypermesh對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并運(yùn)用非線性有限元分析軟件ABAQUS建立了制動(dòng)器的熱-機(jī)耦合分析模型。
　　(3)根據(jù)海洋鉆井絞車的緊急制動(dòng)工況和連續(xù)制

3、動(dòng)工況各自的特點(diǎn),運(yùn)用ABAQUS軟件,分別對(duì)兩種工況進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了制動(dòng)盤溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布特性和變化規(guī)律,并通過(guò)改變工況參數(shù)和材料參數(shù)等方式,研究了溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響因素。
　　(4)基于制動(dòng)過(guò)程的熱-機(jī)耦合分析結(jié)果,分析了水冷式制動(dòng)盤的失效機(jī)理,并確定了制動(dòng)盤的危險(xiǎn)部位和載荷譜,應(yīng)用局部應(yīng)力應(yīng)變法建立制動(dòng)盤熱疲勞壽命預(yù)測(cè)模型,分析了不同制動(dòng)形式下制動(dòng)盤熱疲勞壽命和影響因素。
　　研究表明:在制動(dòng)過(guò)程中,制動(dòng)盤