Совершенствование метода акустической эмиссии при оценке технического состояния вышек подъемных установок для ремонта скважин

• Автор: Смирнов, Антон Леонидович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 242 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ существующих методов контроля технического состояния подъемных вышек
ЕЕ Причины возникновения и развития дефектов в вышечных
металлоконструкциях
Е2. Методики исследования и диагностирования технического состояния
вышечных металлоконструкций
ЕЗ. Существующие методы моделирования
ЕЗ. Е Виды моделирования
Е3.2. Метод конечных элементов
Е4. Исследования изменений структуры металлов методом акустической
эмиссии
Е4.Е Понятие о методе акустической эмиссии
Е4.2. Теоретические основы метода акустической эмиссии
Е4.3. Критерии оценки предельного состояния материала по параметрам

акустической эмиссии
Е5. Опыт экспериментальных исследований и испытаний вышечных

металлоконструкции
Е6. Существующие методики контроля технического состояния
вышечного бурового оборудования
Е7. Цель и задачи исследования
Е8. Выводы
2. Методологическое обеспечение исследований
2.ЕМетодика визуального и измерительного контроля
2.2.Методика определения толщины стенки образцов
2.3.Методика определения поверхностной твердости
2.4. Методика определения прочностных характеристик
2.5. Методика определения химического состава металла образцов
2.6.Методика статистической обработки результатов исследований
2.6.1. Определение оптимального числа измерений

2.6.2. Проверка выборки на наличие грубых ошибок
2.6.3. Проверка выборок на нормальность распределения
2.6.4. Определение ошибки проводимых измерений и статической
обработки результатов
2.7. Выводы
3. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния вышки подъемной установки
3.1. Техника и методика моделирования
3.1.1. Методика моделирования
3.1.2. Оборудование и приборы
3.1.3. Исходные данные для компьютерного моделирования
3.2. Моделирование испытания трубных образцов при осевом

нагружении
3.2.1. Образец без дефектов
3.2.2. Образец с продольной сквозной трещиной
3.2.3. Образец с кольцевой несквозной трещиной
3.2.4. Образец с поперечной сквозной трещиной
3.2.5 Результаты моделирования трубных образцов
3.3. Моделирование процесса испытания вышки подъемной установки..
3.3.1. Объект моделирования
3.3.2 Проведение компьютерного моделирования
3.3.3 Результаты моделирования вышки подъемной установки
3.4. Выводы
4. Лабораторные исследования параметров акустической эмиссии при осевом сжатии элементов вышечных конструкций
4.1. Лабораторная установка и методика испытаний
4.1.1. Испытательная установка, образцы и аппаратура
4.1.2. Визуальный и измерительный контроль
4.1.3. Подготовка эксперимента и статистическая обработка измерений..
4.1.4. Измерение толщины стенки материала образцов
4.1.5. Определение твердости материала образцов

4.1.6.Определение химического состава и уточнение прочностных характеристик материала образцов
4.2. Порядок проведения испытаний
4.3. Исследование параметров акустической эмиссии
4.3.1. Исследование параметра суммарный счет АЭ
4.3.2. Исследование параметра амплитуды сигналов и их распределения.
4.4. Анализ результатов исследований в образцах с трещинами
4.5. Выводы
5. Оценка эффективности метода акустической эмиссии при статических испытаниях вышечных конструкций на промышленном стенде
5.1. Устройство промышленного испытательного стенда
5.2 Методика провиденных испытаний
5.2.1. Объект испытаний
5.2.2. Схема размещения датчиков
5.2.3. Подготовка к испытаниям
5.2.4. Порядок проведения испытаний
5.3. Результаты испытаний и их обсуждение
5.4. Оценка времени наступления предельного состояния вышки по результатам обследования и испытаний
5.4.1. Расчет остаточного ресурса металлоконструкции вышки по утончению стенки
5.4.2. Оценка остаточного ресурса вышки по предельным состояниям
5.5. Выводы
6. Практическая ценность работы
6.1. Новый алгоритм оценки технического состояния вышек подъемных установок
6.2. Комплекс стандартных методик обеспечивающих полноту исследований
6.3. Практическая значимость компьютерного моделирования процесса

испытании вышечных конструкции
6.4. Основные рекомендации по оценке результатов акустикоэмиссионного контроля и идентификации дефектов

Сходимость. Решение, полученное методом конечных элементов, будет сходиться к точному решению с уменьшением размеров элемента при условии, что, как только узловые значения оказываются равными между собой, интерполяционные уравнения приводят к постоянным значениям
рассматриваемых величин внутри элемента. При этом подразумевается, что элементы бесконечно малы.
Непрерывность. Дискретная модель для непрерывной функции строится на множестве кусочно-непрерывных функций, каждая из которых определена на отдельном элементе. Для интегрирования в дальнейшем кусочнонепрерывной функции необходимо сформулировать условие её непрерывности в межэлементной зоне.
С целью детального анализа возможности моделирования оптимальных конструкций, для заданных технических условий их эксплуатации в настоящей работе предполагается разработка современной системы для теоретических исследований напряженного состояния элементов вышечных конструкций подъемных установок. Наиболее актуальной эта проблема стала в связи с возникновением спроса на применение таких агрегатов. Основными критериями при оценке работоспособности вышечной конструкций подъемной установки являются статическая прочность и сопротивление усталости при воздействии статических и динамических нагрузок, связанных с ее работой.
Предварительный этап исследований по оценке эффективности использования МКЭ для математического моделирования вышки подъемной установки и большого объема элементов разбиения определили выбор расчетной системы "АРМ VINMACHINE", разработанной для комплексных исследований прочности деталей летательных аппаратов на базе современных вычислительных методов и ПЭВМ, которая позволяет проводить:
- линейный расчет напряженно-деформированного состояния деталей и узлов в рамках модели тонкостенной конструкции;
- учет влияния изменений в конструкции на его напряженно-деформированное состояние, определение нагрузок в конструкции при разнонаправленной динамике, оценку запасов прочности на основе заданных критериев, расчет полей температурных напряжений;