压裂泵泵阀失效机理研究及有限元分析
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 论文研究的背景及意义 | 第10页 |
| 1.2 研究现状 | 第10-13页 |
| 1.3 压裂泵泵阀的工作原理 | 第13页 |
| 1.4 压裂泵泵阀的失效形式 | 第13-15页 |
| 1.5 存在的问题 | 第15页 |
| 1.6 主要研究内容及思路 | 第15-17页 |
| 1.6.1 主要研究内容 | 第15-16页 |
| 1.6.2 论文研究思路 | 第16-17页 |
| 1.7 论文创新点 | 第17-18页 |
| 第2章 压裂泵泵阀运动规律数值模拟 | 第18-27页 |
| 2.1 概述 | 第18页 |
| 2.2 泵阀的基本理论 | 第18-22页 |
| 2.2.1 阀盘运动的基本规律 | 第18-21页 |
| 2.2.2 考虑魏斯特法尔现象后的泵阀理论 | 第21-22页 |
| 2.3 压裂泵阀盘运动特性分析 | 第22-26页 |
| 2.3.1 微分方程求解 | 第22-24页 |
| 2.3.2 结果及讨论 | 第24-26页 |
| 2.3.2.1 泵阀升程和速度分析 | 第24-25页 |
| 2.3.2.2 锥角对泵阀运动的影响 | 第25页 |
| 2.3.2.3 冲次对泵阀运动的影响 | 第25-26页 |
| 2.4 本章小结 | 第26-27页 |
| 第3章 滑动磨料磨损机理研究 | 第27-41页 |
| 3.1 滑动磨料磨损理论 | 第27-29页 |
| 3.1.1 磨料磨损过程 | 第27-28页 |
| 3.1.2 磨料磨损的简单模型 | 第28-29页 |
| 3.2 试验装置 | 第29-30页 |
| 3.3 试验过程 | 第30-31页 |
| 3.3.1 试验方法及参数说明 | 第30页 |
| 3.3.2 试验试件准备 | 第30-31页 |
| 3.4 试验结果及分析 | 第31-35页 |
| 3.4.1 含砂量对磨料磨损影响分析 | 第31-33页 |
| 3.4.2 载荷对磨料磨损影响分析 | 第33-35页 |
| 3.5 磨损预测分析 | 第35-39页 |
| 3.5.1 影响磨损量的主要因素 | 第35-38页 |
| 3.5.2 磨损预测方法 | 第38-39页 |
| 3.6 阀盘关闭时摩擦系数预测 | 第39页 |
| 3.7 本章小结 | 第39-41页 |
| 第4章 冲蚀磨损机理研究 | 第41-59页 |
| 4.1 冲蚀磨损理论 | 第41-43页 |
| 4.1.1 固体颗粒的冲蚀理论 | 第41-42页 |
| 4.1.2 浆体冲蚀理论 | 第42-43页 |
| 4.2 泵阀的流场研究 | 第43-51页 |
| 4.2.1 压裂泵泵阀的建模及前处理 | 第43-47页 |
| 4.2.1.1 泵阀流场模型的建立 | 第44页 |
| 4.2.1.2 有限元模型 | 第44-45页 |
| 4.2.1.3 边界条件 | 第45-47页 |
| 4.2.2 计算结果分析 | 第47-51页 |
| 4.2.2.1 泵阀升程对流场的影响 | 第47-49页 |
| 4.2.2.2 泵阀冲次对流场的影响 | 第49-50页 |
| 4.2.2.3 泵阀凡尔胶皮高度对流场的影响 | 第50页 |
| 4.2.2.4 泵阀凡尔胶皮长度对流场的影响 | 第50-51页 |
| 4.3 材料的冲蚀磨损行为研究 | 第51-57页 |
| 4.3.1 颗粒冲蚀的有限元模型 | 第51-52页 |
| 4.3.2 冲蚀的材料模型 | 第52-53页 |
| 4.3.2.1 冲蚀的颗粒材料 | 第52页 |
| 4.3.2.2 靶体材料 | 第52-53页 |
| 4.3.3 结果与讨论 | 第53-57页 |
| 4.3.3.1 颗粒冲蚀过程研究 | 第53-54页 |
| 4.3.3.2 颗粒入射角对冲蚀性能的影响 | 第54-55页 |
| 4.3.3.3 颗粒速度对冲蚀的影响 | 第55-56页 |
| 4.3.3.4 颗粒大小对冲蚀性能的影响 | 第56-57页 |
| 4.3.3.5 多颗粒冲蚀过程研究 | 第57页 |
| 4.4 本章小结 | 第57-59页 |
| 第5章 冲击疲劳磨损机理研究 | 第59-81页 |
| 5.1 泵阀冲击过程有限元分析 | 第59-64页 |
| 5.1.1 有限元模型 | 第59页 |
| 5.1.2 边界条件 | 第59-60页 |
| 5.1.2.1 约束条件 | 第59-60页 |
| 5.1.2.2 边界初始条件 | 第60页 |
| 5.1.3 计算结果分析 | 第60-64页 |
| 5.1.3.1 泵阀冲击过程分析 | 第60-62页 |
| 5.1.3.2 凡尔胶皮突出高度对冲击的影响 | 第62-63页 |
| 5.1.3.3 凡尔胶皮长度对冲击的影响 | 第63-64页 |
| 5.2 泵阀寿命预测研究 | 第64-79页 |
| 5.2.1 拉伸力学性能测试 | 第64-67页 |
| 5.2.1.1 拉伸试验方案 | 第65-66页 |
| 5.2.1.2 拉伸试验数据处理 | 第66-67页 |
| 5.2.2 材料的疲劳试验 | 第67-77页 |
| 5.2.2.1 疲劳实验结构原理 | 第67-69页 |
| 5.2.2.2 疲劳试验方案 | 第69-70页 |
| 5.2.2.3 疲劳试验数据处理及分析 | 第70页 |
| 5.2.2.4 有限寿命区数据处理 | 第70-74页 |
| 5.2.2.5 无限寿命区数据处理 | 第74页 |
| 5.2.2.6 材料的P-S-N曲线 | 第74-77页 |
| 5.2.3 压裂泵泵阀S-N曲线 | 第77-79页 |
| 5.2.4 压裂泵泵阀的寿命预测 | 第79页 |
| 5.3 本章小结 | 第79-81页 |
| 第6章 压裂泵泵阀优化设计与分析初探 | 第81-86页 |
| 6.1 阀盘与阀座接触面改进 | 第81-83页 |
| 6.1.1 改进前后流场对比分析研究 | 第81-82页 |
| 6.1.2 改进前后冲击性能分析研究 | 第82-83页 |
| 6.2 泵阀缓冲装置的改进 | 第83-85页 |
| 6.2.1 阀盘的凡尔胶皮密封锥角的改进 | 第83-84页 |
| 6.2.2 带减振板结构的压裂泵泵阀 | 第84-85页 |
| 6.3 本章小结 | 第85-86页 |
| 第7章 结论与展望 | 第86-88页 |
| 7.1 结论 | 第86-87页 |
| 7.2 后续工作与展望 | 第87-88页 |
| 致谢 | 第88-89页 |
| 参考文献 | 第89-93页 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表论文及科研情况 | 第93页 |
