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题名纳米流控封隔器胶筒蜂窝骨架承压性能研究
被引量：4
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作者
章娅菲
高漫
窦益华
罗睿
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机构
西安石油大学机械工程学院
西安热工研究院有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2021年第7期117-122,共6页
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基金
国家自然科学基金面上项目“蜂窝骨架纳米流控超高温试油与完井封隔器胶筒力学性能多尺度耦合研究”(51974246)
陕西省自然科学基础研究计划面上项目“蜂窝骨架纳米流控弹性材料力学性能及能量转换机理研究”(2020JM-538)
陕西省高校科协青年人才托举计划项目“纳米流控弹性材料的力学性能及能量转换机理研究”(2019042)。
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文摘
纳米流控封隔器胶筒由蜂窝支撑骨架包覆纳米流控系统构成,可消除封隔器胶筒肩部应力集中,延长封隔器寿命,但鲜有对适用于胶筒的橡胶材质蜂窝骨架结构的研究。针对该问题,参考Y241型封隔器坐封时胶筒压缩比,采用ANSYS Workbench软件,研究了橡胶蜂窝结构的变形模式,以及压缩比为0.2时静态压缩载荷作用下胞元参数对正六边形橡胶蜂窝骨架承压性能的影响规律。研究结果表明:当压缩比为0.2时,橡胶蜂窝骨架承压能力随胞元壁厚边长比增大呈线性增强、随胞元高度增加呈指数下降。将胞元高度h=2、4、6 mm下的模拟结果进行拟合,得到压缩比为0.2时橡胶蜂窝骨架上表面平均接触压力与胞元参数关联式,该式拟合相对误差为2.37%;将胞元高度h=3、5 mm时的模拟结果代入该式,h=3 mm时相对误差为3.05%,h=5 mm时相对误差为2.20%。研究结果对纳米流控封隔器胶筒的蜂窝骨架设计具有指导意义。
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关键词
纳米流控
封隔器胶筒
橡胶蜂窝骨架
胞元参数
承压性能
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Keywords
Nanofluidics
packer rubber
rubber honeycomb skeleton
cell parameters
loading performance
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分类号
TE931
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名纳米流控胶筒蜂窝骨架共面压缩吸能特性研究
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作者
章娅菲
梁经纬
刘军严
肖洪玖
窦益华
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机构
西安石油大学机械工程学院
西安市高难度复杂油气井完整性评价重点实验室
中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院
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出处
《石油机械》
北大核心
2022年第12期89-95,共7页
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基金
国家自然科学基金面上项目“蜂窝骨架纳米流控超高温试油与完井封隔器胶筒力学性能多尺度耦合研究”(51974246)
陕西省自然科学基础研究计划面上项目“蜂窝骨架纳米流控弹性材料力学性能及能量转换机理研究”(2020JM-538)
+1 种基金
陕西省创新人才推进计划-青年科技新星项目“中高压纳米流控防喷器胶芯设计及密封性能研究”(2021KJXX-40)
陕西省高校科协青年人才托举计划项目“纳米流控弹性材料的力学性能及能量转换机理研究”(20190421)。
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文摘
纳米流控封隔器胶筒由蜂窝骨架包覆纳米流控系统构成,具有超高的吸能效率,可有效吸收射孔弹爆轰引起的压力波动,降低胶筒密封失效风险。为了解橡胶材料蜂窝支撑骨架在共面方向上的承载能力和吸能特性,建立六边形蜂窝骨架的三维模型,利用有限元分析软件,改变橡胶蜂窝骨架胞元壁厚边长比与扩展角,分析橡胶蜂窝骨架在共面压缩作用下的平均平台应力变化规律及能量吸收特性。研究结果表明:平均平台应力随壁厚边长比的增大而增大,随扩展角的增大而减小;共面压缩过程中,橡胶蜂窝骨架经历线弹性、平台区及密实化3个变形阶段;比吸能值随壁厚边长比的增大而增大,密实化阶段前,壁厚边长比越大,能量吸收速率越大,平台区越短;进入密实化阶段后,壁厚边长比越小,能量吸收速率越大,密实化区越短;得到了橡胶蜂窝骨架平均平台应力与胞元参数的关联式;壁厚边长比和扩展角的增大均可增强橡胶蜂窝骨架的能量吸收能力,但过小的壁厚和过大的扩展角都会降低蜂窝结构的稳定性。研究结果为纳米流控封隔器胶筒橡胶蜂窝骨架的设计及应用提供理论与数据支持。
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关键词
纳米流控系统
封隔器胶筒
橡胶蜂窝骨架
胞元参数
平台应力
能量吸收
压缩比
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Keywords
nanofluidic system
packer rubber
rubber honeycomb structure
cell parameters
platform stress
energy absorption
compression ratio
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分类号
TE934
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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