螺杆泵三维有限元分析：GLB120-27型实例

"采油螺杆泵三维有限元模型分析 (2010年) - 大庆石油学院学报" 本文主要探讨了采油螺杆泵的三维有限元模型分析，涉及几何、材料和接触非线性问题。由于螺杆泵的型面复杂和负载多样，构建有效的三维有限元模型具有相当的挑战性。研究者以GLB120-27型采油螺杆泵为研究对象，采用SolidWorks软件构建了泵的三维实体模型。 在模型建立阶段，首先进行了单轴拉伸实验，以确定定子橡胶材料的Mooney-Rivilin模型常数，这是一种常用于描述橡胶材料非线性力学行为的本构模型。Mooney-Rivilin模型能够有效地模拟橡胶在不同应变下的应力-应变关系，从而为有限元分析提供准确的材料属性。 接下来，通过布尔运算将密封带和定子内腔分离，并创建接触对，以此模拟定子内腔的流体压力。这种接触对的设定允许模型考虑流体压力对泵内部结构的影响，提高了分析的准确性。 为了模拟定子与转子间的过盈配合，研究者设置了相关参数，这在实际操作中是确保螺杆泵高效运行的关键因素。过盈配合可以确保转子在定子内稳定旋转，同时减少泄漏，提高泵的效率。 通过对比螺杆泵的水力特性试验数据，验证了建立的三维有限元模型的正确性。这一验证过程是至关重要的，因为它证明了模型在预测泵性能方面的能力，有助于优化设计和故障诊断。 目前，大多数螺杆泵的有限元分析依赖于平面模型，但平面模型无法完全捕捉到螺杆泵三维结构的复杂性。立体模型尽管难度更大，但能更精确地反映实际情况。文章指出，尽管存在诸多技术挑战，如非线性材料、复杂的型面以及多样化的载荷，但对这些问题的研究和解决对于提升螺杆泵的性能和可靠性至关重要。 作者韩国有及其团队来自东北石油大学机械科学与工程学院，他们的工作强调了在螺杆泵设计中采用三维有限元模型的重要性，并提供了具体的技术步骤和方法。这项研究为后续的螺杆泵优化设计和故障分析提供了理论基础和实践指导。