[發明專利]一種非API螺紋密封面優化設計方法

有效

• 申請號: 201210008760.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102609566A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王鵬;胡美娟;申昭熙;李磊;馮春;宋生印;劉文紅
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

1.一種非API螺紋密封面優化設計方法，其特征在于，包括如下的步驟：

(1)基于響應面法建立優化設計模型，所述建立優化設計模型的步驟包括：以多個典型極限工況載荷點的密封面密封性定量要求構造優化目標函數，以非均勻B樣條曲線描述內、外螺紋的密封面形狀，以非均勻B樣條曲線的特征多邊形控制頂點坐標為優化設計變量，以油套管密封面直徑參數范圍要求以及滿足密封面接觸過盈上限要求確定優化設計變量的約束條件，運用有限元數值模擬建立密封面密封性目標函數和不同密封面形狀設計變量之間的聯系，通過數值模擬構造一系列用于評估目標函數的試驗數據點；

(2)采用基于穩健設計方法改進的非支配排序遺傳算法對建立的所述優化設計模型進行多目標優化，求出Pareto最優解集合；

(3)從油套管實際服役工況條件出發，根據具體的適用性設計要求選擇最優解。

2.根據權利要求1所示的非API螺紋密封面優化設計方法，其特征在于，步驟(1)中建立基于響應面法的優化設計模型具體為：

所述構造優化目標函數滿足以多個典型極限載荷點的密封面實際接觸壓力與70％材料屈服強度之間的差值最小，即

F(P)＝min(P-70％σ_s)

式中，P為密封面實際接觸壓力，σ_s為材料屈服強度；

密封面形狀控制點的坐標用(x，y)表示；

所述約束條件包括：(1)油套管密封面直徑參數范圍滿足：

d₁≤d≤d₂，D₁≤D≤D₂

式中，d為外螺紋密封面最大直徑，d₁為外螺紋密封面最大直徑的下限，d₂為外螺紋密封面最大直徑的上限，D為內螺紋密封面最小直徑，D₁為內螺紋密封面最小直徑的下限，D₂為內螺紋密封面最小直徑上限；

(2)根據滿足密封面接觸過盈上限要求，密封面接觸壓力需小于等于95％材料屈服強度，公式為：

P≤95％σ_s。

3.根據權利要求1所示的非API螺紋密封面優化設計方法，其特征在于，步驟(1)還包括根據試驗數據點基于試驗結果構造近似響應曲面函數，并對響應曲面函數進行顯著性檢驗和優化計算。

4.根據權利要求1所示的非API螺紋密封面優化設計方法，其特征在于，步驟(2)中所述基于穩健設計方法改進的非支配排序遺傳算法對建立的所述優化設計模型進行多目標優化包括適應度評估過程中對個體的Pareto排序值進行評估，同時通過引入個體變量和Pareto排序值的均值和標準差來評估優化趨勢對個體周圍種群密度信息的敏感性。