1、幾何模型

對伸縮接頭密封環(huán)進行有限元分析，鑒于其邊界條件的復(fù)雜性，將密封環(huán)、上下止推環(huán)、內(nèi)筒及密封支撐套作為整體進行分析。根據(jù)密封結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料和邊界條件的特點，建立伸縮接頭密封的二維軸對稱模型。

2、載荷條件

伸縮接頭密封分析載荷條件包括2個方面，首先驅(qū)動壓力施加過程，即上下止推環(huán)、內(nèi)筒位置固定不變，密封支撐套平移對密封環(huán)進行壓縮; 其次由于隔水管伸縮接頭內(nèi)部設(shè)有軸承，內(nèi)外筒之間可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)動，以此實現(xiàn)對平臺轉(zhuǎn)動的抵消，相對于內(nèi)外筒之間伸縮運動的頻繁，旋轉(zhuǎn)運動可以忽略，因此只對內(nèi)筒設(shè)置縱向位移來模擬內(nèi)筒相對外筒伸縮運動的摩擦力。

3、隔水管伸縮接頭密封失效模式與失效判據(jù)

伸縮接頭長期處于內(nèi)筒相對外筒做伸縮運動的狀態(tài)，通常情況下認為伸縮接頭密封失效是因為內(nèi)筒外表面腐蝕導(dǎo)致表面不光滑所致，但即使內(nèi)筒外表面光滑，也會發(fā)生伸縮接頭密封環(huán)失效現(xiàn)象發(fā)生。2007年3月12日，Shell 海洋公司Deepwater Nautilus平臺伸縮接頭上空氣供應(yīng)管線斷開，9桶合成基泥漿泄漏進入海里，事故原因為經(jīng)受三次風(fēng)暴的鉆井隔水管張緊器軟管破裂導(dǎo)致連接到伸縮接頭上的空氣供應(yīng)管線纏繞和失效，伸縮接頭中的空氣壓力降低使泥漿泄漏進入海里。因此，關(guān)于伸縮接頭密封失效判據(jù)，需要從接觸應(yīng)力、剪切應(yīng)力2個方面進行考慮。

4、最大接觸應(yīng)力

密封環(huán)在密封支撐套的擠壓安裝下，受到一種初始擠壓或壓縮作用，這種壓縮作用提供了初始密封壓力。后來通過外加空氣壓力使其進一步變形，與伸縮接頭內(nèi)筒外表面保持接觸，這種壓力傳遞到被密封表面上去。