井架作为石油钻机的重要组成部分,用于安放天车、游车等起升设备,承受着各种作业载荷,因此,有关井架的设计和结构分析一直是石油机械研究的重要课题。首先对国内外钻机井架进行了研究,对同类产品进行了比较分析,对产品设计要求进行了全面分析,完成了ZJ50/3150LDB钻机井架的设计方案,确定了井架的基本参数、材料、整体结构型式、井架的主要结构以及井架的制造工艺要求。其次,基于ANSYS软件,研究了有限元仿真方法在ZJ50/3150LDB钻机井架结构分析中的应用。通过对井架载荷和受力的研究分析,建立了井架有限元分析模型,对井架静态状况下的四种典型工况进行了有限元仿真,并根据仿真分析结果进行了强度校核和优化设计;对井架起升过程进行了有限元仿真分析,研究了井架不同起升角位置以及起升用人字架的起升强度,进行了强度校核和优化设计;建立了井架稳定计算模型,进行了有限元仿真分析,研究了保持井架稳定的临界载荷。最后,根据井架的设计分析和有限元仿真分析得出了ZJ50/3150LDB钻机井架设计合理、安全可靠的结论。