水下連接器扭轉疲勞特性研究及測試裝置設計.pdf

1、水下連接器扭轉疲勞測試裝置是工業(yè)和信息化部的“水下連接器及其配套工機具測試技術和裝備研究”的子課題“水下連接器扭轉疲勞測試系統(tǒng)研究”的研究項目。我國的海洋工程裝備系統(tǒng)的研制還處于起步階段，雖然在水下連接器的技術研發(fā)上取得了一定的成果進展，但在水下連接器的測試方法及測試裝置的研發(fā)上還是處于技術空缺的狀態(tài)。課題的主要研究內容是研制出一種水下連接器扭轉疲勞測試裝置，該裝置可以模擬工況條件完成對水下連接器的扭轉疲勞性能測試。本文以水下連接器扭轉

2、疲勞特性與測試裝置為研究對象，從運動載荷、裝置機械結構和液壓系統(tǒng)等方面進行研究。
　　在實際工況下跨接管道會受到環(huán)境載荷沖擊作用，主要包括波、浪、流和地殼移動等，其中最主要是由海流和波浪引起的載荷沖擊。當海流和波浪作用在跨接管道時會形成沖擊載荷作用，由于水下連接器起到連接海底井口與跨接管道的樞紐作用，因此作用在跨接管道上的沖擊載荷會對水下連接器形成扭轉力矩。通過對實際海況進行分析，同時將機械振動、流體力學及海洋工程相關理論知識相結

3、合，對跨接管道進行載荷分析與計算，得出水下連接器所受扭轉力矩及頻率。
　　通過對水下連接器在實際工況下的扭轉特性分析，確定了扭轉疲勞測試裝置的關鍵技術要求及設計指標。根據(jù)水下連接器扭轉疲勞測試裝置所確定的基本技術要求，結合實際應用工況完成了水下連接器扭轉疲勞測試裝置的機械結構、液壓及控制系統(tǒng)的總體設計方案。
　　在測試裝置總體方案設計的基礎上，對裝置的機械結構進行詳細的方案設計。利用UG NX8.0軟件對機械結構進行三維建模

4、，并且使用有限元軟件對機械結構的關鍵部件進行模態(tài)分析。將機械結構部件模態(tài)分析得出的六階固有頻率數(shù)值與扭轉頻率數(shù)值進行比較驗證，確定機械結構的安全性與合理性。
　　根據(jù)水下連接器扭轉疲勞測試裝置總體方案，對裝置的液壓伺服系統(tǒng)進行研究并設計，根據(jù)實際工作需求擬定出液壓伺服系統(tǒng)的工作原理圖。對液壓伺服系統(tǒng)元件的參數(shù)進行準確計算并合理選型。通過仿真軟件 AMESim對液壓系統(tǒng)進行模型創(chuàng)建與仿真，根據(jù)實際要求擬定相應的指令信號，模擬水下連接