海洋鉆井絞車水冷盤式制動器失效機理分析.pdf

1、盤式制動器是海洋鉆井絞車制動系統(tǒng)的核心部件,其在制動工作時由于熱疲勞而出現(xiàn)裂紋甚至斷裂,因此開展海洋鉆井絞車盤式制動器熱疲勞失效機理研究,對確保鉆井作業(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器為研究對象,運用有限元的方法研究了水冷盤式制動器的熱-機耦合特性,并以此為基礎(chǔ)分析了制動盤熱疲勞裂紋形成機理。論文的主要研究內(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-機耦合分析理論

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

3、動工況各自的特點,運用ABAQUS軟件,分別對兩種工況進行了數(shù)值模擬,得到了制動盤溫度場和應(yīng)力場的分布特性和變化規(guī)律,并通過改變工況參數(shù)和材料參數(shù)等方式,研究了溫度場和應(yīng)力場的影響因素。
　　(4)基于制動過程的熱-機耦合分析結(jié)果,分析了水冷式制動盤的失效機理,并確定了制動盤的危險部位和載荷譜,應(yīng)用局部應(yīng)力應(yīng)變法建立制動盤熱疲勞壽命預(yù)測模型,分析了不同制動形式下制動盤熱疲勞壽命和影響因素。
　　研究表明:在制動過程中,制動盤