马朝选, 林坤, 侯永伟, 王洁冰

(中国船舶重工集团公司第七一八研究所, 河北 邯郸 056027)

0 引 言

无线随钻测斜仪在测井过程中承受钻铤和泥浆的振动与冲击,工作环境恶劣。相关资料表明,无线随钻测斜仪在井下受到的振动达15～20g(g为重力加速度),频率10～200 Hz,瞬间冲击可达30～50g[1]。无线随钻测斜仪内部元器件受到强振与强冲击时易损坏,仪器可靠性下降,需要在仪器内部安装减振器,以达到减小振动和冲击及保护仪器内元器件的目的。减振器减振性能的优劣将直接影响仪器的可靠性。本文运用ANSYS和ADAMS软件对减振器的减振性能进行研究。

1 减振器有限元模型的建立

1.1 减振器模型参数的确定

减振器结构图如图1所示。减振器将下端铜骨架与上端铜骨架固定模具中,中间灌入橡胶,经过硫化等工艺使铜骨架与橡胶胶合。

图1 减振器结构图

橡胶材料属于超弹非线性材料。假设其具有确定的弹性模量E和泊松比υ,拉伸与压缩的蠕变性质相同,蠕变不引起体积变化。本文采用应变能函数Mooney-Rivlin模型进行描述。利用2个参数的应变能函数进行表达,函数表达式为

W=C1(I1-3)+C2(I2-3)

(1)

式中,W为应变能密度;C1、C2为Mooney-Rivlin模型中材料系数;I1、I2为第1、第2应变张量不变量。

Mooney-Rivlin模型中相关参数需要通过单轴拉伸与压缩、等双轴拉伸与压缩以及平面剪切与压缩试验进行测定[2-3],选取C1=1.87,C2=0.47。应力应变关系为

σ=∂W/∂ε

(2)

式中,σ为应力;ε为应变张量。

Mooney-Rivlin模型中弹性模量E与材料系数以及硬度的关系为

E=6(C1+C2)

(3)

logE=0.0198Hr-0.5432

(4)

式中,Hr为材料硬度。

减振器模型中橡胶与铜骨架的材料力学参数见表1。……