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以新型数字化游梁式抽油机为对象,常规动力学分析模型不能满足生产实际的需要,因此,利用柔性多体系统动力学的原理,从刚柔耦合的角度,建立动力学数学模型,并进行模拟仿真。结合现场数据的提取和三维光学测量技术检测,最后综合分析,研究动力学分析和检测的合理性,对增强油田大型抽油设备的稳定性具有非要重要的意义。主要工作与内容如下: (1)主要介绍多体系统动力学的国内外发展趋势、游梁式抽油机的运动和动力学研究现状、工业近景测量在大型抽油装备全尺寸的应用,基于刚柔耦合的多体系统动力学,研究对游梁式抽油机进行分析的可行性。 (2)参数化加载程序的研究。软件的需求分析与设计框架,对编写软件进行安装测试,演示了系统的可行性,为设计人员提供方便快捷的建模加载方法。 (3)从多刚体系统动力学的角度出发,研究抽油机建模的方法;由于数值分析和硬件设备的条件限制,在合理范围内,对数学模型进行简化;对模型进行约束装配,通过绳索的建立进行工况的加载;研究多刚体系统动力学的理论,利用虚拟样机技术进行运动学、动力学分析。 (4)从柔性多体系统的理论出发,实现刚柔耦合模型的动力学仿真。研究从刚体模型生成柔性体的方法,利用有限元分析软件进行网格划分,合理建立刚柔耦合区域,经过模态求解,进行刚柔耦合动力学分析。得到真实工况条件下,一个周期内整机变形情况,为三维变形形貌的测量提供模拟数据。 (5)研究三维光学测量系统的原理,设计类似抽油机装备的大尺寸工件的变形检测方法。根据三维动态摄影测量工程系统与三维静态摄影测量工程系统各自的实验特点和优势,实现抽油机装备的有效变形测试。利用抽油机的动态仿真结果,结合三维光学测量系统,对抽油机进行综合分析,验证了分析结果的准确性。