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| 基于贝壳表面仿生螺纹研究 摘 要 粘扣是油管螺纹的主要失效形式之一，严重影响石油生产。本文从油管螺纹粘扣的机理入手将贝壳表面沟槽状仿生非光滑结构的耐磨特点应用在油管螺纹上以达到抗粘扣的目的。 利用有限元仿真的方法对普通油管螺纹、仿生非光滑沟槽结构油管螺纹在拧紧力矩作用下与轴向力作用下的齿面载荷分布进行模拟。结果表明，仿生油管螺纹齿面接触应力全面低于普通螺纹，有效地减小螺牙应力集中现象。 采用激光加工的手段，运用合理地工艺方法将贝壳表面的沟槽结构加工在油管螺纹表面。针对仿真结果进行了试验验证，制备了两组不同面积大小的仿生沟槽结构油管螺纹试件，与未加工仿生结构的普通螺纹试件在实际工况下进行了拧扣对比试验，结果表明，带有仿生非光滑结构的油管螺纹在拧扣过程中所需拧紧力矩相较于普通螺纹降低，拧扣次数增加，热量上升速度减缓，仿生沟槽结构起到了油管螺纹抗粘扣的作用。面积大的仿生沟槽结构油管螺纹在抗粘扣性能上优于面积小的仿生沟槽油管螺纹。 关键词：油管螺纹 粘扣 仿生非光滑 有限元仿真 拧接试验 目 录 摘 要 ABSTRACT 目 录 第一章 绪论 1 1.1 研究的目的及意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 仿生非光滑表面研究现状 5 1.4 本文主要研究内容 7 第二章 螺纹粘扣的机理分析 9 2.1 油管螺纹连接受力计算 9 2.2 油管螺纹有限元仿真分析 16 2.3 本章小结 20 第三章 基于贝壳表面结构的仿生油管螺纹结构研究 22 3.1 基于贝壳表面仿生结构的油管螺纹优化 22 3.2 油管螺纹仿生结构油管螺纹试件加工 26 3.3 油管螺纹仿生结构加工结果及其分析 32 3.4 本章小结 35 第四章 仿生油管螺纹的拧接试验 37 4.1拧接试验设计 37 4.2拧接试验方法 38 4.3拧接试验结果及其分析 41 4.4本章小结 44 第五章 结论 45 5.1 结论 45 5.2 本文的创新点 46 5.3 展望 46 致 谢 48 参考文献 49 |
