轴向拉力作用下复合钻柱允许扭转圈数的计算方法

钻柱分析

钻柱一、钻柱的作用与组成二、钻柱的工作状态与受力分析三、钻柱设计一、钻柱的组成与功用（一）钻柱的组成钻柱(Drilling String)是钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称. 它包括方钻杆(Square Kelly)、钻杆(Drill Pipe)、钻挺(Drill Collar)、各种接头(Joint)及稳定器(Stabilizer)等井下工具。（二）钻柱的功用 (1)提供钻井液流动通道； (2)给钻头提供钻压； (3)传递扭矩； (4)起下钻头； (5)计量井深。 (6)观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）； (7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）； (8)钻杆测试 ( Drill-Stem Testing),又称中途测试。 1. 钻杆（1）作用：传递扭矩和输送钻井液，延长钻柱。（2）结构：管体+接头（3）规范：壁厚：9 ～ 11mm 外径：长度：根据美国石油学会(American Petroleum Institute,简称API)的规定，钻杆按长度分为三类：第一类 5.486～ 6.706米(18～22英尺)；第二类 8.230～ 9.144米(27～30英尺); 第三类 11.582～13.716米(38～45英尺)。常用钻杆规范（内径、外径、壁厚、线密度等）见表2-12 ?丝扣连接条件：尺寸相等，丝扣类型相同，公母扣相匹配。 ?钻杆接头特点：壁厚较大，外径较大，强度较高。 ?钻杆接头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）； NC系列 ?

内平式：主要用于外加厚钻杆。特点是钻杆通体内径相同，钻井液流动阻力小；但外径较大，容易磨损。贯眼式：主要用于内加厚钻杆。其特点是钻杆有两个内径，钻井液流动阻力大于内平式，但其外径小于内平式。正规式：主要用于内加厚钻杆及钻头、打捞工具。其特点是接头内径<加厚处内径<管体内径，钻井液流动阻力大，但外径最小，强度较大。三种类型接头均采用V型螺纹，但扣型、扣距、锥度及尺寸等都有很大的差别。 NC型系列接头NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77 NC—National Coarse Thread，（美国）国家标准粗牙螺纹。 xx—表示基面丝扣节圆直径，用英寸表示的前两位数字乘以10。如：NC26表示的节圆直径为2.668英寸。 NC螺纹也为V型螺纹, 表2-17所列的几种NC型接头与旧API标准接头有相同的节圆直 2. 钻铤结构特点：管体两端直接车制丝扣，无专门接头；壁厚大(38-53毫米），重量大，刚度大。主要作用：(1)给钻头施加钻压; (2)保证压缩应力条件下的必要强度; (3)减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳； (4)控制井斜。类型：光钻铤、螺旋钻铤、扁钻铤。常用尺寸：6-1/4〃，7 〃，8 〃，9 〃 3.方钻杆类型：四方形、六方形特点：壁厚较大，强度较高主要作用：传递扭矩和承受钻柱的全部重量。常用尺寸：89mm(3.5英寸)，108mm (4.5英寸)，133.4mm (5.5英寸)。 4.稳定器类型：刚性稳定器、不转动橡胶套稳定器、滚轮稳定器。

梁箍筋加密区和箍筋根数计算公式(1)

梁箍筋加密区和箍筋根数计算公式 N＝（加密区长度/加密区间距）×2＋（非加密区长度/非加密区间距）＋1 加密区长度怎么确定？公式N＝（1.5Hb－50/加密区间距）×2＋（Ln—2×1.5Hb/非加密区间距）＋1 加密区长度＝1.5Hb－50 非加密区长度＝Ln—2×1.5Hb是这样吗？还是取梁净跨长的1/3？梁的箍筋设置加密区域主要为抵抗剪力，在梁端部剪力是较大的区域所以加密箍筋。在箍筋的设置上一般情况下在设计图纸中注明在梁端多长的区域设置加密钢筋，计算方法为由竖向承重结构的边缘向外50mm为第一个箍筋设置位置，然后用设计注明的长度减去50再除以箍筋间距加1即为现场实际所用箍筋的根据，但在注意是几肢箍筋。如在设计中未注明加密范围可按照施工手册中构造的箍筋加密区域进行计算，方法同上面一样。梁的加密区长度：一级抗震结构，为2倍梁高，500mm二者取较大者； 2-4级抗震结构，为1.5倍梁高，500mm二者取较大者。框架梁箍筋有加密区是因为在抗震设计中，对梁端有强剪弱弯的要求，设置箍筋加密区以增强梁端部的抗剪能力，并起到约束端部纵向钢筋和混凝土的作用，而次梁不参与抗震计算，所以并没有加密区和非加密区，仅根据抗剪计算和最小配箍率进行配筋。砖混结构的梁要求同框架次梁，满足锚固长度即可。加密区长度＝1.5Hb（500）取大值（算箍筋个数应每边-50），非加密区长度＝Ln—加密区长度

回答人的补充2010-01-20 22:00 其中加密区间距为100，非加密区间距为200，图中两端为加密区，中间为非加密区：图中加密区的长度为600，箍筋间距为100，如图所示，需要7根箍筋，因为加密区的两端都需要布置箍筋，所以多了一根箍筋。而非加密区的两端已经布置了箍筋，所以只需中间部分布置箍筋即可，所以应该在长度/间距的基础上减去1。图中红色的加密区的箍筋，蓝色的为非加密区的箍筋。加密区的根数 =600/100+1=7根，非加密区=1200/200-1=5根。总结：加密区两端都加1，非加密区减1，总体上在长度/间距的基础上增加了一个箍筋。螺旋箍筋计算公式螺旋箍筋计算公式 1、螺旋箍筋计算方法：在圆柱形构件（如图形柱、管柱、灌注桩等）中，螺旋箍筋沿主筋圆周表面缠绕，其每米钢筋骨架长的螺旋箍筋长度，可按下式计算： l=2000лa/p×[1-e^2/4-3/64(e^2)^2 – 5/256(e^2)^3] 其中 a=√（p^2+4D^2）/4 e2=(4a^2-D^2)/( 4a^2) 式中 l——每1m钢筋骨架长的螺旋箍筋长度（㎜）；

疲劳强度的计算

摘要：零件的疲劳强度是一个值得深刻探讨的问题，在众多领域有着至关重要的地位，零件的疲劳强度决定了其疲劳寿命，也就决定了对零件的选择和对这个器件的设计。本论文在参考多方资料，以及在平日学习中积累总结的经验之后，对零件疲劳强度的计算有了一些结论，得出影响导致零件疲劳的原因有破坏应力与循环次数之间量的变化影响，静应力的影响，应力集中的影响，零件绝对尺寸的影响，表面状态与强化的影响等方面。在分析零件疲劳产生原因之后，得出许多关系变化图与计算方法。运用这些计算方法，对零件疲劳极限进行了计算上的确定。并总结出疲劳强度在一些条件下的相关计算方法，如在简单应力状态，复杂应力状态下的不同。对疲劳强度安全系数的确定也进行了一系列分析，最后，尝试建立了疲劳强度的统计模型。 Abstract：The fatigue strength of parts is a worthy of deep discussion, have a vital role in many fields, the fatigue strength of parts determines its fatigue life, also decided on the part of the selection and the device design.This paper in reference to various data, and after the usual study accumulation experience, calculation of the fatigue strength of parts have some conclusion, that caused damage should change between force and the number of cycles of the causes of fatigue parts, the influence of static stress, effect of stress concentration, affects the absolute size, surface state and strengthening effect etc.. After the analysis of fatigue causes, draw many relationship graph and calculation method. Using the calculation method of fatigue limit, determined the calculation. And summarizes the related calculation under some conditions the method of fatigue strength, as in the simple stress state, the complex stress state under the different. Determination of the fatigue strength safety factor is also carried out a series of analysis, finally, try to establish a statistical model of fatigue strength. 关键词：零件疲劳寿命疲劳强度 Key word:Spare parts Fatigue life Fatigue strength

注射模具设计强度和刚度计算例_.

注射模具设计的习题 10、有一壳形塑件，如图7-37所示，所用模具结构如图7-38所示，选用HDPE 塑料成型，型腔压力取40MPa，模具材料选45钢，其许用应力[σ]=160MPa，其余尺寸见图7-38。计算定模型腔侧壁厚度S和型芯垫板厚度H。 1

1、定模型腔侧壁厚度的计算：分析：该零件为矩形零件，凹模置于定模侧，且采用了底部镶拼组合式结构，模板形状为矩形，所以采用组合式凹模的侧壁厚度的计算公式。刚度计算公式为P156中（6.20） p?H1?l4 S= 32?E?H?[δ] 参数取值 p=40MPa；H1=80mm，l=120mm E=2.06*105Mpa，H=120mm [δ]=？其中：许用变形量[δ]的确定，满足以下三个原则型腔不发生溢料 HDPE的许用变形量为0.025~0.04mm，HDPE的粘度相对较高，取为0.03mm 保证塑件精度塑件的外轮廓尺寸中长度尺寸为120mm，没有标公差等级，按MT7取公差，即

δ=?i/[5(1+?i)]=2.4/[5(1+2.4)]，所以保证塑件精度的许用变形量为0.14mm 保证塑件顺利脱模 [δ]≤2?2%+4% 2=0.06mm 所以许用变形量[δ]=0.03mm 6.20）可得到 S=40?80?1204 32?2.06?105?120?0.03=30.35mm 4 由刚度计算公式（强度计算公式：（公式6.22） S=p?H1?l2 2?H?[σ] 参数取值[σ]=160MPa，p=40MPa；H1=80mm，l=120mm =40?80?1202 S2?120?160=34.64mm 但考虑应力中第二项的影响，S稍放大，取为40mm 比较强度和刚度计算的结果，将定模型腔的侧壁厚度暂取为40mm 因此凹模周界尺寸为：B0=65+2*40=145mm L=120+2*40=200mm 查看中小型标准模架，将本模具与模架模型对比： 6

箍筋表示与计算

一、箍筋表示方法： ⑴φ10@100/200(2)表示箍筋为φ10 ，加密区间距100，非加密区间距200，全为双肢箍。 ⑵φ10@100/200(4)表示箍筋为φ10 ，加密区间距100，非加密区间距200，全为四肢箍。 ⑶φ8@200(2)表示箍筋为φ8，间距为200，双肢箍。 ⑷φ8@100(4)/150(2)表示箍筋为φ8，加密区间距100，四肢箍，非加密区间距150，双肢箍。一、梁上主筋和梁下主筋同时表示方法： ⑴3Φ22，3Φ20 表示上部钢筋为3Φ22,下部钢筋为3Φ20。 ⑵2φ12，3Φ18表示上部钢筋为2φ12,下部钢筋为3Φ18。 ⑶4Φ25，4Φ25表示上部钢筋为4Φ25,下部钢筋为4Φ25。 ⑷3Φ25，5Φ25表示上部钢筋为3Φ25,下部钢筋为5Φ25。二、梁上部钢筋表示方法：（标在梁上支座处） ⑴2Φ20表示两根Φ20的钢筋，通长布置，用于双肢箍。 ⑵2Φ22+（4Φ12）表示2Φ22 为通长，4φ12架立筋，用于六肢箍。 ⑶6Φ25 4/2表示上部钢筋上排为4Φ25，下排为2Φ25。 ⑷2Φ22+ 2Φ22表示只有一排钢筋，两根在角部，两根在中部，均匀布置。三、梁腰中钢筋表示方法： ⑴G2φ12表示梁两侧的构造钢筋，每侧一根φ12。 ⑵G4Φ14表示梁两侧的构造钢筋，每侧两根Φ14。

⑶N2Φ22表示梁两侧的抗扭钢筋，每侧一根Φ22。 ⑷N4Φ18表示梁两侧的抗扭钢筋，每侧两根Φ18。四、梁下部钢筋表示方法：（标在梁的下部） ⑴4Φ25表示只有一排主筋，4Φ25 全部伸入支座内。 ⑵6Φ25 2/4表示有两排钢筋，上排筋为2Φ25，下排筋4Φ25。 ⑶6Φ25 （-2 ）/4 表示有两排钢筋，上排筋为2Φ25，不伸入支座，下排筋4Φ25，全部伸入支座。 ⑷2Φ25 + 3Φ22（-3）/ 5Φ25表示有两排筋，上排筋为5根。2Φ25伸入支座，3Φ22，不伸入支座。下排筋5Φ25，通长布置。五、标注示例： KL7（3）300×700 Y500×250 φ10@100/200(2) 2Φ25 N4Φ18 （-0.100） 4Φ256Φ25 4/26Φ25 4/26Φ25 4/24Φ25 □———————————□———————□———————————□ 4Φ252Φ254Φ25 300×700 N4φ10 KL7(3) 300×700 表示框架梁7，有三跨，断面宽300，高700。 Y500×250 表示梁下加腋，宽500，高250。

暗柱箍筋计算

暗柱箍筋要计算长度和根数,长度的计算方法我们在《算量就这么简单》框架实例篇框架柱一节已经讲过,但因2010 规范保护层变化,当时推导的箍筋长度计算公式有所变动,这里将变动部分重新推导给大家,至于135°弯钩的延伸长度1. 9 d 的推导过程仍按《算量就这么简单》一书进行计算。 ( 一) 箍筋长度计算我们仍以复合箍筋5 ×4 为例, 在老规范公式的基础上来推导新规范各种箍筋长度的计算公式。 1. 外围封闭箍筋1 ( 2 ×2) 长度计算公式 ( 1) 老规范推导出的计算公式

老规范因保护层为主筋外皮到构件外皮, 外围封闭箍筋1 ( 2 ×2)长度计算公式如图2. 5. 19 所示。图2. 5. 19 老规范外围封闭箍筋1 ( 2 ×2) 长度计算图注：上式中b 为截面b 边尺寸,h 为截面h 边尺寸, c 为主筋保护层厚度, d 为箍筋直径 2. 新规范箍筋长度计算公式新规范因保护层为箍筋外皮到构件外皮, 在老规范的基础上减去8 d , 就是新规范2 ×2 外围封闭箍筋1长度的计算公式, 如图2. 5. 20所示。

图2. 5. 20 新规范外围封闭箍筋1 ( 2 ×2) 长度计算图注: 上式中b为截面b边尺寸,h为截面h边尺寸, c为箍筋保护层厚度,d为箍筋直径。 2. 非外围封闭箍筋2 ( 2 ×2) 长度计算公式 ( 1) 老规范推导出的计算公式老规范因保护层为主筋外皮到构件外皮, 非外围封闭箍筋2 ( 2 ×2)长度计算公式如图2. 5. 21 所示。 ( 2) 新规范推导出的计算公式新规范因保护层为箍筋外皮到构件外皮, 非外围封闭箍筋2 ( 2 ×2)长度计算公式如图2. 5. 22 所示。

柱钢筋计算公式

抗震框架柱计算公式一、基本参数： 1、柱净高hn Hn：柱净高=本层层高-梁高底层柱净高=底层层高+基础顶至嵌固部位高度-梁高 2、连接长度：机械连接：短筋：0 长筋：35d 焊接短筋：0 长筋：Max(35d,500) 柱纵筋中长筋和短筋各50%。 3、非链接区长度：底部非连接区嵌固部位高度=Hn/3 （注：首层必为嵌固部位，看标注。）非嵌固部位高度=max(Hn/6,Hc,500) （二层及以上柱根部位）顶部非连接区高度=梁高+max(Hn/6,Hc,500) Hc＝柱长边尺寸非连接区箍筋加密，箍筋起步：50mm 二、基础插筋长度＝弯折长度+纵筋插入长度+底部非连接区长度+连接长度弯折长度取值： 1、Hj>laE(la) 弯折长度=Max(150,6d) 2、Hj<=laE(la) 弯折长度=15d Hj为基础高度，LaE=38d 纵筋插入长度=基础高度Hj-基础保护层基础内箍筋（简单的2肢箍，矩形封闭箍筋，非复合箍筋）基础内箍筋的作用仅起一个稳固作用，也可以说是防止钢筋在浇注时受到挠动。一般是按2 根进行计算（软件中是按三根）。箍筋基础顶面下起步：100mm 三、首层柱纵筋纵筋长度＝首层层高-首层非连接区Hn/3+max(Hn/6，hc，500)+连接长度四、中间层柱纵筋纵筋长度＝中间层层高-当前层非连接区+（当前层+1）非连接区+连接长度非连接区＝max（1/6Hn、500、Hc） Hc＝柱长边尺寸五、顶层柱纵筋顶层KZ 因其所处位置不同，分为角柱、边柱和中柱，各种柱纵筋的顶层锚固各不相同。 1、中柱中柱顶层纵筋的锚固长度为弯锚（≦Lae）：梁高－保护层＋12d 直锚（≧Lae）：梁高－保护层中柱纵筋长度=层高-梁高－非搭接区长度+锚固长度-连接长度 2、边柱、角柱

钻柱强度计算新方法

钻柱强度计算新方法韩志勇（石油大学石油工程系，山东东营257062）摘要提出了一种钻柱强度计算新方法。可用于钻柱的强度设计和强度校核。新方法和传统方法相比，有以下五个特点：（1）对钻柱每一个断面都进行强度校核；（2）对管的内壁和外壁分别进行强度校核；（3）利用计算机进行断面上有关内力的计算；（4）用“液压系数”处理液压环境对钻柱轴向力的影响；（5）考虑液压环境引起的附加剪应力的影响。作者认为，“浮力系数”一次不甚恰当，应该用“液压系数”。详细地给出了各种液压环境下钻柱液压系数的计算公式及算例。并指出了新方法所属概念和共识的适用范围。主题词钻柱力学；钻井设计；强度；计算 0 引言对钻柱在垂直井眼、倾斜井眼、弯曲井眼内，以及在循环条件下的轴向力计算问题，以有详细的论述和相关计算公式[1 ～4] 。但对一些问题的论述和钻柱强度计算公式的推导，还有不完善的地方，本文对此作进一步阐述。文中给出的所有公式，均可按法定计量单位运算。使用常用单位时，应进行换算。 1 钻柱强度计算公式 1．1 安全系数和相当应力计算公式微段的上断面的内缘处： N i =σs/σei )(3)(2 22ni mi bi a ei ττσσσ+++= 微段的上断面的外缘处： N o =σs/σeo )(3)(222no mo bo a eo ττσσσ+++= 式中，Ni 和No —分别为钻柱计算断面内缘、外缘处的强度安全数；

σs —钻柱钢材的最小屈服极限； σei 和σeo —分别为钻柱计算断面内、外缘处的相当应力； σa —钻柱计算断面上的轴向应力； σbi 和σbo —分别为钻柱计算断面内、外缘处的弯曲应力； τmi 和τni —分别为钻柱计算断面内缘处的扭应力和附加剪应力； τmO 和τnO —分别为钻柱计算断面外缘处的扭应力和附加剪应力； 1．2 轴向应力σa 的计算 σa =σz +σf +σp 式中，σz —由重力和液压力引起的轴向力； σf —钻柱轴向运动摩阻力引起的轴向应力； σp —钻压引起的轴向应力； 1．3 弯曲应力σbo 和σbi 的计算若已知断面上的弯矩，可用下式计算： )(324 4i o i b bi D D D M ?=πσ ) (3244i o o b bo D D D M ?= πσ 若已知井眼曲率，可用下式计算： K ED i bi 21 =σ K ED o bo 2 1 =σ 若考虑接头影响，可用下式计算： )tanh(2U U K ED i bi =σ ) tanh(2U U K ED o bo =σ 其中，ρ??= L U 2 1 EI F z = ρ 式中，M b —计算断面的弯矩；

石油钻采设备及工艺处理在线作业任务(第二次在线作业任务)

第二次在线作业单选题 (共40道题) 1.（ 2.5分）作用在钻头上的压力简称钻压。钻压大小由司钻控制（）进行调节。 ? A、钻具高度 ? B、钻井泵排量 ? C、钻具悬重 ? D、钻井泵压力我的答案：C 此题得分：2.5分 2.（2.5分）钻头转速，对转盘钻而言，即（）转速。 ? A、水龙头 ? B、大钩 ? C、转盘 ? D、井下动力钻具的转子我的答案：C 此题得分：2.5分

3.（2.5分）钻井液性能通常用（）表示 ? A、比重、粘度和切力 ? B、比重、温度和切力 ? C、比重、粘度和拉力 ? D、比重、温度和拉力我的答案：A 此题得分：2.5分 4.（2.5分）平衡压力钻井是指钻井过程中保持井内（）相等。 ? A、钻井液动压力与地层孔隙压力 ? B、钻井液静压力与钻井液动压力 ? C、钻井液静压力与地层孔隙压力 ? D、地层膨胀压力与地层孔隙压力我的答案：A 此题得分：2.5分 5.（2.5分）钻机有（）项主要参数。 ? A、2 ? B、4 ? C、6 ? D、8 我的答案：D 此题得分：2.5分

6.（2.5分）方钻杆由（ )悬持。 ? A、控制系统 ? B、循环系统 ? C、传动系统 ? D、起升系统 ? E、辅助系统我的答案：D 此题得分：2.5分 7.（2.5分）以下说法，（）正确。 ? A、转盘旋转钻井法中，起升系统由井架、天车及游车组成，以悬持、提升和下放钻柱。 ? B、转盘旋转钻井法中，起升系统由井架、天车、游车、大钩及绞车组成，以悬持、提升和下放钻柱。 ? C、转盘旋转钻井法中，起升系统由天车、游车、大钩及绞车组成，以悬持、提升和下放钻柱。 ? D、转盘旋转钻井法中，起升系统由天车、游车、大钩及水龙头组成，以悬持、提升和下放钻柱。我的答案：B 此题得分：2.5分 8.（2.5分）以下说法，（）正确。 ? A、转盘旋转钻井法中，工作时，动力机驱动绞车，通过水龙头带动井中钻杆柱，从而带动钻头旋转。 ? B、转盘旋转钻井法中，工作时，动力机驱动水龙头带动井中钻杆柱，从而带动钻头旋转。

第5章钻柱

第五章钻柱第一节钻柱的工作状态及受力分析一、工作状态起下钻时：钻柱处于悬持状态－－受拉伸(自重)，直线稳定状态正常钻进：Ｐ＜Ｐ1 直线稳定Ｐ1≤Ｐ＜Ｐ2 一次弯曲Ｐ2≤Ｐ＜Ｐ3 二次弯曲钻柱旋转→扭矩离心力→下部弯曲半波缩短上部弯曲半波增长（上部受拉）结论：变节距的空间螺旋弯曲曲线形状钻柱在井内可能有4种旋转形式：(P96) a.自转： b.公转：沿井壁滑动。 c.自转和公转的结合：沿井壁滚动。 d.整个钻柱作无规则的摆动：二、钻柱在井下的受力分析 (1) 轴向拉应力与压应力拉应力：由钻柱自重产生，井口最大，起钻和卡钻时产生附加拉力。压应力：由钻压产生，井底最大。应力分布(P97，图3-2) 轴向力零点：钻柱上即不受拉也不受压的一点。中和点：该点以下钻柱在液体中的重量等于钻压。 (2) 剪应力(扭矩)：旋转钻柱和钻头所需的力，井口最大。 (3) 弯曲应力：钻柱弯曲并自转时产生交变的拉压应力。井眼弯曲→钻柱弯曲 1 32

(4) 纵向、横向、扭转振动 (5) 其他外力：起下钻动载（惯性）,井壁磨擦力，钻柱旋转时因离心力引起的弯曲。综合以上分析：工况不同，应力作用不同，需根据实际工况确定应力状态。 (1) 钻进时钻柱下部：轴向压力、扭矩、弯曲力矩、交变应力； (2) 钻进和起下钻时井口钻柱：拉力、扭力最大＋动载 (3) 钻压、地层岩性变化引起中和点位移产生交变载荷。第二节钻井过程中各种应力的计算一、轴向应力计算（一）上部拉应力计算 1、钻柱在泥浆中空悬浮力：αρ????=F L g B m α——考虑钻杆接头和加厚影响的重量修正系数，1.05～1.10 钻柱在空气中的重力：αρ????=F L g Q s a 井口拉力：B Q Q a -= a f Q K Q ?= 浮力系数：)1(s m f K ρρ-= ρs －－钢的密度，7.85 g/cm 3 拉应力：F Q t =σ 注意计算井口以下任一截面上的拉力不能直接用浮力系数法计算。 2、钻进时 F P B Q a t --=σ

钢筋疲劳计算

这部分要求大家掌握：影响疲劳强度的主要因素包括，应力幅，应力循环次数，结构构造细节（构造细节决定了应力集中程度，教材按照规范把不同的构造分成了8种类型），疲劳强度的计算。疲劳破坏属于脆断。 GB50017-2003规定，小结如下： 1、直接承受动力荷载重复作用的钢结构及其连接，当应力变化的循环次数n 等于或大于5万次时（美国规范是2万次），应进行疲劳计算； 2、应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳； 3、计算疲劳时，应采用荷载的标准值； 4、对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值不乘动力系数； 5、疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算。区分为常幅疲劳和变幅疲劳。常幅疲劳计算如下：Δσ≤[Δσ] Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax -σmin 对非焊接部位为折算应力幅，Δσ=σmax -0.7σmin βσ/1][?? ? ??=?n C ，n ——应力循环次数；C 、β参数，查表确定。 6、规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周-高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。规范存在的问题：（1）不出现拉应力的部位可不计算疲劳。但对出现拉应力的部位，例如 σmax =140MPa 、σmin =-10MPa 和σmax =10MPa 、σmin =-140MPa 两种应力循环，Δσ都是150，按规范计算疲劳强度相同，显然不合理。（2）螺栓受拉时，螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予补充。

【计算例题】某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝如图所示。焊缝质量为一级，焊缝表面加工磨平，。钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0,1365min max ==N kN N ，荷载设计值kN N 1880=。试进行疲劳计算。提示：容许应力幅βσ/1][?? ? ??=?n C ，4,1061.812=?=βC ，2/295mm N f =。更详细些的规定（不需要大家掌握）：GB50017-2003规范对疲劳计算所作的说明 6.1一般规定 6.1.1本条阐明本章的适用范围为直接承受动力荷载重复作用的钢结构，当其荷载产生应力变化的循环次数4105?≥n 时的高周疲劳计算。需要进行疲劳计算的循环次数，原规范规定为510≥n 次，考虑到在某些情况下可能不安全，参考国外规定并结合建筑钢结构的实际情况，改为4105?≥n 次。 6.1.2本条说明本章的适用范围为在常温、无强烈腐蚀作用环境中的结构构件和连

柱箍筋的长度以及根数计算详解课件

（一）柱箍筋的长度计算案例（一）中已知： KZ1 750*700 24B25 A10@100/200 柱保护层为25mm 1. 1号箍筋长度计算箍筋计算公式 1号箍筋长度＝（b-2*保护层+d*2）*2+（h-2*保护层+d*2）*2+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 ＝（b+h）*2-保护层*8+8d+1.9d*2+ max（10d，75mm）*2 案例中 1号箍筋长度＝（750+700）*2-25*8+8*10+1.9*10*2+100*2＝3018mm 2. 2号箍筋长度计算

箍筋计算公式 2号箍筋长度＝（间距j*2+1/2D*2+2d）*2+（h-保护层*2+2d）*2+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 ＝[（b-保护层*2-D）/6*2+D]*2+（h-保护层*2）*2+8d+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 案例中 2号箍筋长度＝（（750-25*2-25）/6*2+25）*2+（700-25*2）*2+8*10+1.9*10*2+100*2＝2118mm 3. 3号箍筋长度计算（图4）

箍筋计算公式推导 3号箍筋长度＝（间距j*2+1/2D*2+2d）*2+（b-保护层*2+2d）*2+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 ＝[（h-保护层*2-D）/6*2+D]*2+（b-保护层*2）*2+8d+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 案例（一）中 3号箍筋长度＝（（700-25*2-25）/6*2+25）*2+（750-25*2）*2+8*10+1.9*10*2+100*2＝2184 mm 4. 4号钢筋长度计算（图5）箍筋计算公式推导 a) 单支筋同时勾住主筋和箍筋 4号箍筋长度＝（h-保护层*2+d*2+d*2）+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 ＝（h-保护层*2+4d）+1.9d*2+max（10d，75mm）*2 b) 单支筋只勾住主筋

钻柱设计

第二节钻柱与下部钻具组合设计一、钻柱设计与计算合理的钻柱设计是确保优质、快速、安全钻井的重要条件。尤其是对深井钻井，钻柱在井下的工作条件十分复杂与恶劣，钻柱设计就显得更加重要。钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计两方面内容。在设计中，一般遵循以下两个原则：第一，满足强度（抗拉强度、抗击强度等）要求，保证钻柱安全工作；第二，尽量减轻整个钻柱的重力，以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。（一）钻柱尺寸选择具体对一口井而言，钻柱尺寸的选择首先取决于钻头尺寸和钻机的提升能力。同时，还要考虑每个地区的特点，如地质条件、井身结构、钻具供应及防斜措施等。常用的钻头尺寸和钻柱尺寸配合列于表2-21供参考。表2-21 钻头尺寸与钻柱尺寸配合从上表可以看出，一种尺寸的钻头可以使用两种尺寸的钻具，具体选择就要依据实际条件。选择的基本原则是： 1．钻杆由于受到扭矩和拉力最大，在供应可能的情况下，应尽量选用大尺寸方钻杆。 2．钻机提升能力允许的情况下，选择大尺寸钻杆是有利的。因为大尺寸钻杆强度大，水眼大，钻井液流动阻力小，且由于环空较小，钻井液上返速度高，有利于携带岩屑。入境的钻柱结构力求简单，以便于起下钻操作。国内各油田目前大都用127mm(5 in)钻杆。 3．钻铤尺寸决定着井眼的有效直径，为了保证所钻井眼能使套管或套铣筒的顺利下入，钻铤中最下部一段（一般应不少一立柱）的外径应不小于允许最小外径，其允许最小钻铤外径为允许最小钻铤外径＝2×套管接箍外径－钻头直径当钻铤柱中采用了稳定器，可以选用稍小外径的钻铤。钻铤柱中选用的最大外径钻铤应以保证在可能发生的打捞作业中能够被套铣为前提。在大于241.3mm的井眼中，应采用复合钻铤结构。但相邻两段钻铤的外径一般以不超过25.4mm为宜。 4．钻铤尺寸一般选用与钻杆接头外径相等或相近的尺寸，有时根据防斜措施来选用钻铤的直径。近些年来，在下部钻具组合中更多的使用大直径钻铤，因为使用大直径钻铤具有下列优点： 1）用较少的钻铤满足所需钻压的要求，减少钻铤，也可减少起下钻时连接钻铤的时间； 2）高了钻头附近钻柱的刚度，有利于改善钻头工况； 3）铤和井壁的间隙较小，可减少连接部分的疲劳破坏； 4）利于放斜。（二）钻铤长度的确定钻铤长度取决于钻压与钻铤尺寸，其确定原则是：保证在最大钻压时钻杆不承受压缩载

螺栓疲劳强度计算分析

螺栓疲劳强度计算分析摘要：在应力理论、疲劳强度、螺栓设计计算的理论基础之上，以疲劳强度计算所采取的三种方法为依据，以汽缸盖紧螺栓连接为研究对象，进行本课题的研究。假设汽缸的工作压力为0~1N/mm2=之间变化，气缸直径D2=400mm，螺栓材料为5.6级的35钢，螺栓个数为14，在F〞=1.5F，工作温度低于15℃这一具体实例进行计算分析。利用ProE建立螺栓连接的三维模型及螺杆、螺帽、汽缸上端盖、下端盖的模型。先以理论知识进行计算、分析，然后在分析过程中借助于ANSYS有限元分析软件对此螺栓连接进行受力分析，以此验证设计的合理性、可靠性。经过近几十年的发展，有限元方法的理论更加完善，应用也更广泛，已经成为设计，分析必不可少的有力工具。然后在其分析计算基础上，对于螺栓连接这一类型的连接的疲劳强度设计所采取的一般公式进行分类，进一步在此之上总结。关键词：螺栓疲劳强度，计算分析，强度理论，ANSYS 有限元分析。

Bolt fatigue strength analysis Abstract:In stress fatigue strength theory， bolt， design calculation theory foundation to fatigue strength calculation for the three methods adopted according to the cylinder lid， fasten bolt connection as the object of research， this topic research. Assuming the cylinder pressure of work is 0 ~ 1N/mm2 changes， cylinder diameters between = = 400mm， bolting materials D2 for ms5.6 35 steel， bolt number for 14， in F "= 1.5 F below 15 ℃， the temperature calculation and analysis of concrete examples. Using ProE establish bolt connection three-dimensional models and screw， nut， cylinder under cover， cover model. Starts with theoretical knowledge calculate，analysis， and then during analysis， ANSYS finite element analysis software by this paper analyzes forces bolt connection， to verify the rationality of the design of and reliability. After nearly decades of development， the theory of finite element method is more perfect， more extensive application， has become an indispensable design， analysis the emollient tool. Then in its analysis and calculation for bolt connection， based on the type of connection to the fatigue strength design of the general formula classification， further on top of this summary. Keywords: bolt fatigue strength， calculation and analysis， strength theory，ANSYS finite elements analysis.

石油钻机的最大钻柱重量与最大钩载的区别要点

石油钻机的最大钻柱重量与最大钩载的区别钻井机械第一章石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。盘钻机是成套钻井设备中的基本形式,也称常规钻机。此外,为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益,近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机,如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机. 现代钻机是一套大型的综合性机组,为了满足油气钻井的需要,整套钻机是由若干系统和设备组成的.本章从整体上,简要介绍关于钻机的基本概念和基本知识。第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点一、钻井工艺对钻机的要求钻机设备的配置与钻井方法密切相关,目前,世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法。即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻柱将钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带出井底岩屑，如右图显然，旋转钻井法要求钻井机械设备具有以下三方面基础能力：（1）旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具（钻杆柱和钻头）提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力）。（2）起下钻具的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度（能起出或下入全部钻杆柱和套管柱）。（3）清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有清洗井底并携带岩屑的能力，能提供较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底，并将岩屑带出井外。此外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输。钻机的使用维修工作必须简便易行，钻机的易损零部件应便于更换。钻机设备的配置和各种设备的工作能力、技术指标都是根据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的。在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求。在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的。在强度满足使用要求的条件下，转盘应具有一定的转速；大钩应具有一定的提升速度；钻井泵应具有一定的排量，否则钻井作业就不能顺利进行。对转矩与转速，起重量与升速，泵压与排量的联合要求，就是工作机对功率的要求。为了保证一定的转速、升速、排量，应该供给一定的功率。

疲劳强度计算.

疲劳强度计算一、变应力作用下机械零件的失效特征 1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。 2、疲劳破坏特征： 1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。 2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5） 3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。 3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱 4、影响因素：除与材料性能有关外，还与γ，应力循环次数N ，应力幅a σ主要影响当平均应力m σ、γ一定时，a σ越小，N 越少，疲劳强度越高二、材料的疲劳曲线和极限应力图疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命（N ）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命 1、疲劳曲线（N γσ-N 曲线）：γ一定时，材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线 0N —循环基数 γσ—持久极限 1）有限寿命区当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳，当043)10(10N N ≤≤时，N γσ随N ↑→N σσ↓ 2）无限寿命区，0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化 γσ——持久极限，对称循环为1-σ、1-τ，脉动循环时为0σ、0τ 注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。 3）疲劳曲线方程))10(10(04 3N N ≤≤ C N N m m N =?=?0γγσσ——常数

斜导柱长度计算

斜度a一般取5--8度左右斜顶脱模行程S= 扣位的距离+ （2--3mm）安全距离计算公式： S=L X tan a 需要别人解答的题目：在斜导柱抽芯中，已知模板H=25，斜导柱大φ12。导柱阶梯大小φ16。抽芯角度为12度，抽芯间隔S=5mm,请计算斜导柱长度。最合适的解答：模具滑块的工作原理以及斜导柱长度的计算要领（公式） 1）滑块的工作原理：就是哄骗成型机的开模动作，使斜导柱与滑块孕育发生相对运动趋势，使滑块沿开模标的目的和水平标的目的孕育发生两种运动情势，使之离开产品倒勾。图中A就是产品的倒勾长度，S就是滑块在水平标的目的上运动的间隔，D是斜导柱倾角度。S=A+3~n 2）斜导柱C段的长度，相当重要，它的是非控制着滑块跑动的间隔S。那么如何计算模具滑块斜导柱的长度？有没有公式呢？斜导柱的长度计算其实就是哄骗“三角函数”来计算。我们可以简化成1个三角形，利便使用“三角函数”式计算。设定S就是图中的滑块滑动间隔S，角度X就是图中的角度D。（这两个数已按照产品、模具预设的需要设定为固定值，是已知数。）长度L相对于上图中的C。高度H，就是滑块滑动到了指定位置时，模具打开的间隔。公式：L=S/ Sin（X）H=S/tan（X）（斜导柱实际长度是L+B，B为斜导柱在模板上的固定段，如图示） 3）当然，这样计算出来的数据只是有理想化的状态下，实际上还要考虑到滑块和斜导柱之间的间隙，以及它们上边的圆角，等等因素。不外，此刻AutoCAD等电脑辅助预设软体已是如此先进，纯粹把许多人从繁杂的计算公式中解放出来，只要通过一些简略的号令，或哄骗一些更快捷的外挂，就能画出所需要的斜导柱，也从而可以得出其长度，还可以摹拟它们在开模后的状态。不消人工去计算这些数据。

钻柱

第三章钻柱（Drill String）钻柱是快速优质钻井的重要工具，它是连通地面与地下的枢纽。在转盘钻井时是靠它来传递破碎岩石所需的能量，给井底施加钻压，以及向井内输送洗井液等。在井下动力钻井时，井底动力机是用钻柱送到井底并靠它承受反扭矩，同时涡轮钻具和螺杆钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底的。在钻井过程中，钻头的工作、井眼的状况、甚至井下地层的各种变化，往往是通过钻柱及各种仪表才能反映到地面上来。合理的钻井技术参数及其他技术措施，也只能在正确使用钻柱的条件下才能实现。除正常钻进外，钻井过程中的其他各种作业，如取心、处理井下复杂情况、地层测试、挤水泥、打捞落物等都是依靠钻柱进行的。钻柱由不同的部件组成，它的组成随着钻井条件和方法的不同而有所区别。其基本组成部分是：方钻杆、钻杆、钻铤、稳定器及接头。方钻杆的作用是将地面转盘的功率传递给钻杆，以带动钻头旋转。钻杆的作用是将地面所发出的功率传递给钻头，并靠钻杆的逐渐加长使井眼不断加深，钻铤位于钻杆的下面，直接与钻头（或井底动力机）连接，依靠其本身的重量进行加压，靠它和稳定器的各种组合来控制井眼的斜度，钻柱的各个不同组成部分的相互连接）是借助钻杆接头或配合接头来实现的。随着近代钻井深度的不断增加，钻井工艺的不断发展，对钻柱的结构和性能要求越来越高。实践证明，几千米甚至近万米长的钻柱在井下的工作条件是比较复杂的，它往往是钻井设备和工具中比较薄弱的环节。为了快速优质安全地钻达预定深度，必须选用可靠的钻柱。这不仅要求从尺寸配合上选择合适的钻柱，而且应该根据钻柱在井下的工作条件，正确分析钻柱的受力情况，进行强度计算，合理地设计钻柱。特别值得注意的是，钻柱的破坏大多是疲劳破坏所引起的，所以有必要探讨疲劳破坏产生的机理和影响因素，采取各种减少疲劳破坏的技术措施，以便延长钻柱的使用寿命。第一节钻柱的工作状态及受力分析一、钻柱的工作状态钻柱在井下的工作条件随钻井方式（转盘钻井或井下动力钻井）、钻井工序（如正常钻进、起下钻等）的不同而异。在不同的工作条件下，钻柱具有不同的工作状态，受到不同的作用力。为了讨论钻柱的受力及强度设计，必须首先了解钻柱在整个钻井过程中的工作状态。下面主要对转盘钻井时钻柱的受力情况加以分析。在钻井过程中，钻柱主要是在起下钻和正常钻进这两种条件下工作，在起下钻时，钻柱不接触井底，整个钻柱处于悬持状态，在自重作用下，钻柱处于受拉伸的直线稳定状态。在正常钻进时，由于部分钻柱的重量作为钻压施加在钻头上，使得下部钻柱受压缩，在钻压小和直井条件下，钻柱也是直的，而当压力达到某一临界值时，下部钻柱将失去直线稳定状态，而发持弯曲，并且在某个点（称为“切点”）和井壁接触，这是钻柱第一次弯曲（Buckling of the first order）（图3-1中曲线Ⅰ）。如果继续加大钻压，