针对凡尔阀关闭滞后引起泵排量减少及凡尔阀开启阻力过大使排液性能变差等问题,在虚拟试验中,以某型压裂泵的凡尔阀为研究对象,利用系统性能仿真方法建立压裂泵液力端仿真模型,对压裂泵排液动态特性进行仿真。研究了弹簧刚度、阀盘质量对泵排出流量的影响及弹簧刚度、阀盘质量、阀座孔径对泵排出压力的影响。结果表明泵排出流量、排出压力受阀座孔径影响较大而受弹簧刚度和阀盘质量影响较小;在各弹簧刚度和阀盘质量取值下泵的平均排出流量均在4000 L/min左右,平均排出压力均在140 MPa左右;泵的瞬时排出流量和瞬时排出压力随弹簧刚度、阀盘质量的增大而增大,随阀座孔径的增大而减小。研究结果对于优化凡尔阀设计,提高压裂泵排液性能具有重要的参考价值。

为研究曲轴疲劳裂纹及其寿命,使用ABAQUS和FRANC3D软件对曲轴裂纹进行引入及扩展分析,基于裂纹剩余寿命计算和初始裂纹形状比对,对应力强度因子进行研究。结果表明,当裂纹深度扩展至18.2 mm时,等效应力强度因子达到曲轴材料断裂韧性,裂纹产生至临界深度,剩余寿命为8.6×105次;在裂纹深度一定时,初始裂纹的表面长度越长,裂纹扩展寿命越短,初始裂纹表面长度越短,裂纹扩展寿命越长;裂纹初始角度越大,裂纹前缘最深处的应力强度因子越低;裂纹初始角度越大,裂纹扩展后得到的裂纹长度越短,裂纹扩展寿命越长。