盛　尹， 熊　峰， 葛　琪

(四川大学建筑与环境学院， 四川成都 610065)



基于ANSYS的石油井架整体稳定性分析

盛尹， 熊峰， 葛琪

(四川大学建筑与环境学院， 四川成都 610065)

【摘要】基于ANSYS对井架进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析，评估NDC-50DBT型石油钻机井架的整体稳定安全性能。论文提出屈曲控制荷载和非线性折减系数的概念，考虑几何和材料双重非线性，引入结构初始缺陷，采用弧长法进行非线性屈曲全过程跟踪。结果表明：对井架结构进行整体稳定分析时，有必要考虑风荷载的影响；相对于线性屈曲分析，非线性屈曲分析的屈曲因子为线性屈曲因子的0.33～0.72倍；考虑几何和材料双重非线性的多工况分析，能够更全面真实的反应井架稳定极限承载能力，为井架的设计和使用提供参考。

【关键词】井架；稳定性；非线性；有限元

石油钻机井架是钻机系统起升设备的重要组成部分，是用于放置天车和悬挂游车、大钩的专用工具，其性能直接关系到整套钻机系统的安全运行[1]。石油工程中使用的各种钻机井架大部分是由细长杆组成的杆系塔桅结构，使用中容易失稳。而钻井工程中发生的井架毁坏事故，往往是由于井架失稳造成的[2]。因此，对井架结构进行整体稳定性分析具有重要的实际意义。

本课题组基于ANSYS软件分析平台，对井架的整体稳定性进行评估，指导NDC-50DBT型石油钻机井架的设计和优化。为准确评价石油井架安全性能，本论文提出了井架屈曲控制荷载和非线性折减系数的概念，结合美国石油协会API规范和安装使用的实际，分析井架可能存在的危险工况，对各工况进行线性屈曲分析，得到结构线性屈曲因子。……