单金属密封结构优化及热结构耦合研究
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第9-19页 |
| 1.1 研究的背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-16页 |
| 1.2.1 牙轮钻头井下动密封的国外发展现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 牙轮钻头井下动密封的国内发展现状 | 第12-14页 |
| 1.2.3 单金属密封的国外研究现状 | 第14-15页 |
| 1.2.4 单金属密封的国内研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 论文研究目的、研究内容和技术路线 | 第16-17页 |
| 1.3.1 研究目的 | 第16页 |
| 1.3.2 研究内容 | 第16-17页 |
| 1.3.3 技术路线 | 第17页 |
| 1.4 主要创新点 | 第17-19页 |
| 第2章 单金属密封的失效机理及力学特性分析 | 第19-29页 |
| 2.1 单金属密封的主要工况和失效原因及形式 | 第19-21页 |
| 2.1.1 主要工况 | 第19页 |
| 2.1.2 主要失效原因及形式 | 第19-21页 |
| 2.2 单金属密封失效的主要判断准则 | 第21-22页 |
| 2.3 单金属密封的结构力学分析 | 第22-28页 |
| 2.3.1 装配后的力学分析 | 第23-25页 |
| 2.3.2 受压后的力学分析 | 第25-28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 单金属密封结构参数对密封性能的影响 | 第29-49页 |
| 3.1 非线性有限元分析的基本理论 | 第29-31页 |
| 3.1.1 材料非线性 | 第29-30页 |
| 3.1.2 几何非线性 | 第30页 |
| 3.1.3 接触非线性 | 第30-31页 |
| 3.2 橡胶材料的本构模型及参数确定 | 第31-33页 |
| 3.2.1 橡胶材料的本构模型 | 第31-32页 |
| 3.2.2 橡胶材料参数的确定 | 第32-33页 |
| 3.3 单金属密封有限元分析模型 | 第33-39页 |
| 3.3.1 几何模型 | 第33-34页 |
| 3.3.2 材料模型 | 第34页 |
| 3.3.3 基本假设 | 第34-35页 |
| 3.3.4 有限元模型的建立及接触对的设置 | 第35-36页 |
| 3.3.5 边界条件的施加 | 第36页 |
| 3.3.6 有限元仿真结果 | 第36-39页 |
| 3.4 单金属密封轴向装配位移与轴向载荷的关系 | 第39-43页 |
| 3.4.1 装配位移与轴向载荷关系的有限元分析 | 第40页 |
| 3.4.2 装配模型验证 | 第40-42页 |
| 3.4.3 装配位移与轴向载荷的拟合关系 | 第42-43页 |
| 3.5 主要参数对单金属密封性能的影响 | 第43-47页 |
| 3.5.1 橡胶O型圈硬度 | 第43页 |
| 3.5.2 橡胶支撑环硬度 | 第43-44页 |
| 3.5.3 静环倾斜面角度 | 第44页 |
| 3.5.4 静环楔入角径向长度 | 第44-45页 |
| 3.5.5 静环与动环密封面宽度 | 第45页 |
| 3.5.6 静环小端宽度 | 第45-46页 |
| 3.5.7 密封内外压差 | 第46-47页 |
| 3.5.8 初始压缩量 | 第47页 |
| 3.6 本章小结 | 第47-49页 |
| 第4章 单金属密封的密封性能优化 | 第49-70页 |
| 4.1 单金属密封多参数正交分析 | 第49-56页 |
| 4.1.1 正交分析法简介 | 第49页 |
| 4.1.2 单金属密封多参数正交设计及评价目标 | 第49-51页 |
| 4.1.3 单金属密封泄漏量的理论计算方法 | 第51-52页 |
| 4.1.4 单金属密封正交法结果及评价 | 第52-56页 |
| 4.2 单金属密封结构参数优化模型 | 第56-58页 |
| 4.2.1 单金属密封结构参数优化的基本原则 | 第56-57页 |
| 4.2.2 密封优化的数学模型 | 第57-58页 |
| 4.3 基于BP神经网络模型目标函数的建立 | 第58-63页 |
| 4.3.1 BP神经网络简介 | 第58-59页 |
| 4.3.2 单金属密封BP神经网络的建立 | 第59-60页 |
| 4.3.3 单金属密封目标函数的建立 | 第60-63页 |
| 4.4 基于遗传算法的多目标密封关键参数优化 | 第63-69页 |
| 4.4.1 遗传算法简介 | 第63-64页 |
| 4.4.2 密封关键参数的优化流程 | 第64-65页 |
| 4.4.3 结构参数的优化结果 | 第65-69页 |
| 4.5 本章小结 | 第69-70页 |
| 第5章 单金属密封的稳态热结构耦合有限元分析 | 第70-87页 |
| 5.1 稳态热结构耦合分析基本理论 | 第70-71页 |
| 5.1.1 稳态热分析基本理论 | 第70-71页 |
| 5.1.2 热结构耦合分析简介 | 第71页 |
| 5.2 计算模型假设和计算流程 | 第71-72页 |
| 5.2.1 模型假设 | 第71-72页 |
| 5.2.2 计算流程 | 第72页 |
| 5.3 热结构耦合有限元模型的建立及边界条件确定 | 第72-77页 |
| 5.3.1 有限元模型的建立 | 第72-73页 |
| 5.3.2 材料的热物理性参数 | 第73-74页 |
| 5.3.3 摩擦热的计算及分配 | 第74页 |
| 5.3.4 对流换热系数的计算 | 第74-76页 |
| 5.3.5 边界条件的施加 | 第76-77页 |
| 5.4 热结构耦合有限元仿真结果分析 | 第77-80页 |
| 5.4.1 动静环结构场分析结果 | 第77-78页 |
| 5.4.2 动静环稳态温度场分析结果 | 第78-80页 |
| 5.5 工况参数对密封面温度分布的影响 | 第80-86页 |
| 5.5.1 转速 | 第80-81页 |
| 5.5.2 环境压力 | 第81-83页 |
| 5.5.3 地层深度 | 第83-86页 |
| 5.6 本章小结 | 第86-87页 |
| 第6章 总结与展望 | 第87-89页 |
| 6.1 总结 | 第87-88页 |
| 6.2 展望 | 第88-89页 |
| 致谢 | 第89-90页 |
| 参考文献 | 第90-94页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 | 第94页 |
