BV500型可控震源振动器在川渝地区作业过程中,由于平板设计不合理,导致振动能量下传率低、激发信号畸变严重。因此,引入连续体拓扑优化方法,采用固体各向同性材料惩罚(Solid Istropic Material with Penalization,SIMP)模型变密度法,从...BV500型可控震源振动器在川渝地区作业过程中,由于平板设计不合理,导致振动能量下传率低、激发信号畸变严重。因此,引入连续体拓扑优化方法,采用固体各向同性材料惩罚(Solid Istropic Material with Penalization,SIMP)模型变密度法,从降低质量和增加刚度两个方面对BV500型可控震源振动器平板进行优化设计,创新研制了一种“八边形工字钢-20a”平板。优化后平板质量减轻了45.29%,平板刚度提升了79.92%,并开展了优化前后平板激振性能研究。仿真研究结果表明,与原铝合金整体平板相比,“八边形工字钢-20a”平板的能量下传率提高了15.11%,地表接触中心点位移振幅增大了43.74%,互作用力振幅提升了40.56%。现场实验表明,“八边形工字钢-20a”平板激振时,检波器近场信号平均振动速度有效值提升了22.23%,检波器远场信号平均振动速度有效值提升了39%,规律与可控震源道路激振数值仿真模拟结论一致。“八边形工字钢-20a”平板激振性能优于原铝合金整体平板,有效改善了BV500型可控震源在川渝地区道路激振效果。展开更多
横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为...横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为此,使用局部灵敏度法对平板疲劳寿命进行敏感性分析,确定了焊接残余应力为影响疲劳寿命的关键因素。随后,建立了平板的各向最大焊接残余应力与焊接速度和焊接层间温度之间的数学模型,并以各向最大焊接残余应力为约束,以疲劳寿命为优化目标,建立相应的优化模型。最后,利用NSGA-Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,非支配排序遗传算法-Ⅱ)获取Pareto解集,并结合熵权法和TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution,逼近理想解排序)法确定最佳优化方案:焊接速度为10.23 mm/s,焊接层间温度为105℃。结果表明,优化后平板的疲劳寿命为10.23年,相比优化前提高了17.72%。研究结果可为横波可控震源振动器平板的疲劳寿命优化提供科学有效的理论方法和工程指导。展开更多
文摘BV500型可控震源振动器在川渝地区作业过程中,由于平板设计不合理,导致振动能量下传率低、激发信号畸变严重。因此,引入连续体拓扑优化方法,采用固体各向同性材料惩罚(Solid Istropic Material with Penalization,SIMP)模型变密度法,从降低质量和增加刚度两个方面对BV500型可控震源振动器平板进行优化设计,创新研制了一种“八边形工字钢-20a”平板。优化后平板质量减轻了45.29%,平板刚度提升了79.92%,并开展了优化前后平板激振性能研究。仿真研究结果表明,与原铝合金整体平板相比,“八边形工字钢-20a”平板的能量下传率提高了15.11%,地表接触中心点位移振幅增大了43.74%,互作用力振幅提升了40.56%。现场实验表明,“八边形工字钢-20a”平板激振时,检波器近场信号平均振动速度有效值提升了22.23%,检波器远场信号平均振动速度有效值提升了39%,规律与可控震源道路激振数值仿真模拟结论一致。“八边形工字钢-20a”平板激振性能优于原铝合金整体平板,有效改善了BV500型可控震源在川渝地区道路激振效果。
文摘横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为此,使用局部灵敏度法对平板疲劳寿命进行敏感性分析,确定了焊接残余应力为影响疲劳寿命的关键因素。随后,建立了平板的各向最大焊接残余应力与焊接速度和焊接层间温度之间的数学模型,并以各向最大焊接残余应力为约束,以疲劳寿命为优化目标,建立相应的优化模型。最后,利用NSGA-Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,非支配排序遗传算法-Ⅱ)获取Pareto解集,并结合熵权法和TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution,逼近理想解排序)法确定最佳优化方案:焊接速度为10.23 mm/s,焊接层间温度为105℃。结果表明,优化后平板的疲劳寿命为10.23年,相比优化前提高了17.72%。研究结果可为横波可控震源振动器平板的疲劳寿命优化提供科学有效的理论方法和工程指导。
