计算智能在射孔枪结构优化设计中的应用

计算智能在射孔枪结构优化设计中的应用

常亚萍

长春工业大学，长春 (130012)

E-mail：chang19830909@https://www.doczj.com/doc/6f15806083.html,

摘要：在对射孔枪进行结构进行有限元静、动态分析的基础上，利用神经网络对有限元得出的本数据建立射孔枪设计参数盲孔处的最大应力（输入）与盲孔深度，深度（输出）的全局性映射关系，获得遗传算法求解结构优化问题所需的目标函数值。最后，用遗传算法进行了射孔枪结构的优化设计。结果表明，基于神经网络和遗传算法的优化技术应用在射孔枪的结构优化设计中是有效、合理的。

关键词：射孔枪，结构优化，神经网络，遗传算法

1．基于有限元仿真试验和BP神经网络的遗传算法

遗传算法在运行过程中需要根据优化设计的目标函数值对个体进行适应度评估，而大多数工程结构优化设计问题，都与射孔枪优化问题相类似，难以建立明确的优化目标的函数表达式，其目标函数值的获得通常是借助于有限元仿真分析，这意味着在优化过程中要反复进行有限元仿真计算。对于以种群为基础，通过世代遗传进化来实现寻优过程的遗传算法来说，大量的有限元分析计算(每一代进化中进行有限元分析的次数等于该代种群的规模)将大大降低优化计算的效率，甚至会使得优化计算难以进行。而神经网络的函数逼近功能恰好可以弥补遗传算法的这一缺陷。

图1 射孔枪实体模型

近年来，关于神经网络函数逼近理论的研究取得了很多成果，己证明多层BP神经网络能够逼近一切连续函数，而隐层神经元的传递函数是Sigmoid函数的网络，可以任意精度逼近非线性连续和分段连续函数[1]。BP神经网络的函数逼近无需任何先验公式，也无需建立系统的数学模型，仅仅借助数量有限的训练样本，即可对系统实现由R n空间(n为输入神经元数目)到R m空间(m为输出神经元数目)的高度非线性映射[2][3][4][5]。

本文利用计算智能中的遗传算法和神经网络对射孔枪结构进行优化。将射孔枪的结构设计变量作为BP神经网络的输入，将射孔枪的优化指标作为BP神经网络的输出，借助于ANSYS软件进行有限元分析获得一定数目的训练样本，利用训练样本对BP神经网络进行训练，就可以建立射孔枪优化指标与结构设计变量之间的非线性映射关系。因此，可以将之

集成到遗传算法中，代替通常的有限元分析程序，作为个体适应度值的求解模块。在优化计算过程中，遗传算法将个体的解码值(射孔枪结构设计变量)作为BP 神经网络的输入，经神经网络计算，即可近似的输出对应的优化目标函数值(盲孔深度和直径)，遗传算法根据BP 神经网络的输出计算个体的适应度值，进而对个体进行评估，在此基础上，执行遗传、进化操作，实现寻优过程。与通过有限元分析来获得个体适应度相比，利用BP 神经网络进行个体适应度评估，大大减少了计算量，优化速度要快几个数量级。其具体实现步骤如下:

(1)确定优化目标、设计变量和约束条件;

(2)采用正交设计法设计有限元仿真试验方案，对若干组不同结构参数的射孔枪结构进行有限元仿真计算，得到不同结构参数所对应的射孔枪优化指标，建立BP 神经网络的训练样本集与测试样本集;

(3)利用训练样本集对BP 神经网络进行训练，建立射孔枪优化指标与结构设计变量之间的函数映射关系，利用测试样本对BP 神经网络的性能进行测试;

(4)利用遗传算法的世代繁衍、优胜劣汰进行全局寻优，并将训练好的BP 神经网络集成到遗传算法中去，利用其所建立的射孔枪优化指标与结构设计变量之间的函数映射关系，提供遗传算法在寻优过程中对个体进行适应度值评估时所需要的目标函数值信息。

2．算例分析

如上文所述，基于有限元仿真试验和BP 神经网络的遗传算法的核心思想，就是利用 BP 神经网络建立射孔枪盲孔处最大应力与盲孔深度与直径之间的隐式数学表达式，然后再利用遗传算法对此隐式优化目标进行全局寻优，下面将结合射孔枪优化研究，具体介绍遗传算法和BP 神经网络的实现方法

（1）盲孔优化的数学模型

Find [],;T

N x de dia R =∈ in M ()f x =tvol;

S.T 2

30

Maxstress<[]σ

其中 ：tvol 为体积，de 、dia 分别为射孔枪盲孔深度和盲孔直径。Maxstress 为射孔枪盲孔处的最大应力.[]σ为许用应力，[]σ=573.3Mpa 。

我们选取盲孔深度和盲孔直径为设计变量，盲孔处最大应力为状态变量，要求其小于射孔枪的实际许可应力[σ]，这里[σ]为材料的强度极限除以一定的安全系计过程数（取值为

1.5），[σ] =860Mpa 。经计算得[σ]=860/1.5=573.3MPa ，目标函数为枪体总体积。各参数为：

r=56.5 射孔枪内径

th=7.0 射孔枪壁厚

R=r+2th 外径

dia =32 盲孔直径

de= -3 盲孔深度

l=1130 枪体长度

（2）利用ANSYS 有限元分析软件得到的结果，来训练BP 神经网络。

采用单网络单输出映射方式，即选用两个BP 神经网络，每一个BP 神经网络的输出层只有一个神经元，分别针对盲孔深度和盲孔直径。隐含层采用S(Sigmold)型激活,而输出层采用线性激活函数。利用Levenberg-Marquardt 算法训练神经网络。

（3）把训练好的神经网络用作近似分析工具，与遗传算法相结合，进行盲孔优化。

●编码：编码是连接问题与算法的桥梁。由于二进制编码存在精度低、收敛速度慢和不能直接反映真实的设计空间等问题，本文采用实数编码。这种编码方式可以改善算法的计算复杂性，提高运算效率。

●初始群体的选取：为了保证进化过程能够达到所有状态的遍历，使最优解在遗传算法的进化中最终得以生存，本文采用随机选取生成初始群体的方法。另外，为了兼顾提高计算效率和避免不成熟收敛现象，群体的规模设定为l0。

●适应度函数：训练好的BP 神经网络集成到遗传算法中去，利用其所建立的指尖密封性能优化指标与结构设计变量之间的函数映射关系，提供遗传算法在寻优过程中对个体进行适应度值评估时所需要的目标函数值信息。

●选择算子：为提高遗传算法的运行效率及保证其收敛性，本文采取适应度比例方法与最佳个体保留方法相结合的策略，即最优个体不进行交叉和变异操作，直接保留至下一代。 ●交叉算子：用实数编码方法所表示的个体，在进行交叉操作时一般是进行算术交叉。

●变异算子：为了提高遗传算法局部搜索能力和收敛速度，用实数编码方法所表示的个体在进行变异操作时，本文采用了自适应变异与非均匀变异相结合的方法，即算法运行的初期阶段变异概率较大，有利于产生新的个体;算法运行的后期阶段变异概率较小，有利于进行局部搜索;控制变异的程度，使变异步长随着进化代数增加而减小。

（4）用ANSYS 对结果进行验算，提高优化结果的可信性。对比发现，本文所提出的算法与ANSYS 的结果相差的很少，几乎可以认为是一样的。所得的优化结果如表1所示。

表1 盲孔优化分析序列 分析序列

1 2 3 4 5 6 7 盲孔深度

（mm ）

3.0 5.3887 3.5520

4.1502 4.2678 4.3815 4.2861 盲孔直径

（mm ）

32.0 32.743 34.154 33.708 35.621 35.903 34.334 盲孔处最大

应力（MPa ）

445.33 687.44 501.90 550.90 557.34 598.01 568.67 总体

积（3mm ）

0.200 4E+07 0.195 74E+07 0.198 74E+07 0.199 23E+07 0.195 49E+07 0.197 17E+07 0.198 13E+07 3．结论

本文所提出的基于有限元仿真试验和BP 神经网络的遗传算法充分结合了遗传算法和BP 神经网络的特长，具有以下特点:

(1)具有全局寻优的能力，能够实现射孔枪盲孔深度和直径的可控优化。

(2)仅仅需要次数不多的初始有限元仿真计算来构造BP神经网络的训练样本集和测试样本集，以建立射孔枪优化指标和结构设计变量的函数映射关系。克服了以往在优化过程中反复调用有限元程序进行结构分析，计算量庞大的弊端。

(3)使得实际工程应用中，优化设计目标无法(难以)表示成设计变量的显函数的优化问题的求解成为可能。

参考文献

[1]Hecht-Nielson. Robert. Neurocomputing. Addsion-Wesley. 1990年。

[2]陈桂明，张明照等编著应用MA TLAB建模与仿真[M] 科学出版社，2001

[3]周开利，康耀红编著神经网络模型及其MA TLAB仿真程序设计[M] 清华大学出版社，2006

[4]飞思科技产品研发中心编著神经网络理论与MA TLAB7实现[M] 电子工业出版社，2005

[5] 董长虹编著 MA TLAB神经网络与应用[M] 国防工业出版社，2005

Computational Intelligence in the perforating gun structural

optimization of the design

Chang Yaping

Department of Computer Science and Technology，Changchun University of Technology，

(130012)

Abstract

On the base of finite element method analysis on perforating gun frame structure a non -linear mapping function from multiple input data Blind Hole at maximum stress(design variables) to multiple output data (Blind hole depth, Blind hole diameter)calculated by Finite Element Analysis was constructed with in BP neural networks It is necessary to obtain the objective function values in optimum design of structures was put forward by using genetic algorithms. The results showed that on the basis of Artificial Neural Networks and Genetic Algorithm optimal technology applied in optimal design of perforating gun structure was ffective and reasonable.

Keywords：Perforating gun，Structural optimization，Neural network，Genetic algorithms

试油射孔联作

完井测试是指利用带有测试工具的管柱，在射孔后井筒中获取地层流体以及测试资料，并对流体和测试资料进行数据分析后，对油层进行定性或定量评价的一种方法。能够通过测试获得的各项地层和流体参数预测油气井的产液量（包括产油量、产气量和产水量），帮助人们判断测试层有无开采价值或者如何采取科学的方法进行开采以及需要采取怎样的措施以提高油气井的产量[1]。但是，完井测试作业一般是在射孔后重新下管柱进行的，射孔后压井起管柱再下测试管柱过程中，会使压井液进入射孔孔道渗入地层，造成对油气层的伤害，从 而影响地层评价的真实性。 通源石油：射孔测试联作是将射孔器与测试工具联接成管柱，一次下井同时完成射孔和测试两项作业的一项工艺技术。采用射孔测试联作，不仅能够降低作业成本和作业风险，而且避免了射孔后再次压井下管柱对地层造成的二次污染，提高油井录取资料的准确性，使油井开发评价更具有真实性[1]。目前，射孔测试联作工艺技术在国内内陆和海上油田已经得到广泛应用，形成了一整套的测试工具、作业规范和数据处理方法，技术成熟。而对于复合射孔，由于射孔的同时伴随火药爆燃所产生的高温高压气体的冲击作用，会对测试管柱（包括封隔器和测试仪器）造成损伤，因此，长期以来，复合射孔一直未能实现与测试联作，特别是在当今复合射孔技术在油气田开发上已经得到了广泛的应用，年作业量占到总射孔量的30%以上，研究开发复合射孔与测试联作工艺技术显得尤为重要。 通源石油：复合射孔与测试联作工艺技术是利用现有成熟的复合射孔产品技术以及地层测试技术，将两项技术有机地结合起来，一次下井作业，实现射孔压裂后无需起管柱，直接进行测试的一项新工艺技术。本文通过对复合射孔井筒压力分布规律的理论和试验研究，设计开发了一套能够有效衰减井筒轴向压力和径向震动的组合工具，经现场应用，该套工具能够有效保护封隔器和测试仪器不受损伤，测试仪器工作正常，解决了长期以来复合射孔与测试未能实现联作的问题。该工艺技术的突破，不仅使作业成本得到大幅度的降低，同时也降低了作业风险，对提高油井录取资料的准确度以及油井开发评价的真实性起到积极的作用。

避免射孔施工中发生炸枪事故的措施

一、炸枪事故简介： 在 xxxx 年射孔施工作业中，射孔枪炸枪遇卡事故比较多，截至 目前已发生 4 起： 4 月 14 日定边项目部 30111 队在胡 147 井发生炸枪遇卡事故； 4 月 27 日陇东项目部 33140 队在山 33-12 井发生炸枪遇卡事故； 7 月 6 日陇东项目部 30110 队在白 96-20A 井发生炸枪遇卡事故： 8 月 2 日陇东 项目部 30110 队在庄 169 井的发生炸枪遇卡事故。 除庄 169 井被卡射孔枪捅入井底外。 其余 3 口井的射 孔枪均被捞 出， 捞出的射孔枪上段， 射孔弹均正常发射穿孔。 下段射孔弹不发射， 在部分盲孔处有鼓包 裂缝， 射孔枪下部丝扣退刀槽被撕裂拉脱， 形成 喇叭口。炮尾及带丝扣射孔枪 （长度 60mm ）落井。发生炸 枪遇卡事 故的井均为 5 1/2 套管，采用 102 射孔枪进行射孔作业。井筒工作间 隙为（ 124-102） 22 毫米。 、炸枪事故原因： 经过 7 月 4 日地面射孔枪试验， 验证了炸枪是由射孔枪密封损伤， 而产生大量高温高压气体。 在射孔枪承压最薄弱处排泄， 最明显的特 征是在射孔枪下部丝扣的退刀槽处将管材沿圆周撕裂拉脱， 入井内；未发射的射孔枪部分，在盲孔处有 裂缝鼓起，造成射孔卡枪事故。所有捞出的射孔枪也说明了这一点 三、避免炸枪事故的措施 通过分析研究， 避免炸枪事故的发生， 射孔器材的质量和现场装 配是重点工作， 对射孔器材地加强监督检查， 使其达到要求的技术指 标，在现场装配过程中，严格按标准操作。才能保证射 孔枪的密封性 能良好。 1、要求射孔枪生产单位对射孔枪进行 1%的抽样做耐压试验， 以检验产品的质量。 对炮头、炮尾的丝扣、密封面部位，采用加装保 护套的方式，避免其在运输中受伤。 2、要求器材供应部将 密封件 （0 型圈）进行小包装， 4 个一袋， 标明规格型号及使用枪型。 3、各施工小队在领取射孔器材和在现 场装配时，检查器材的外 观型号。必须配备装炮胶皮（长度 4 米，宽度 1 米）保证装炮环境。 对射孔器密 封面、 丝扣的处理严格按标准执行。 密封件做到下井一次 必须更换。 4、为了杜绝射孔炸枪事故的发生， 采用将电雷管安装在射孔枪 底部，即炮尾处，这样既是由于某种原因射孔枪内渗水，在点火起爆 雷管时，由 于渗水短路，雷管不起爆，从而避免了炸枪事故的发生。 电雷管安 装在射孔枪底部的方案要求如下： ⑴、炮 尾加工丝扣端的平面，必须加工一个凹坑，规格 ①40 X 5（毫 米，便于安装雷管。 ⑵、器材供应部门准备充 足的点火引线（ 规格型号： 1X 12铜, 丝直径 0.3mm ），透明的塑料管（规格型号： ①4mm ）。⑶、现场施工作业时，先将点火引线缠绕在装好的弹架 上（跟导报索 并行）。把弹架通入射孔枪中。 ⑷、在炮尾处安装雷管，先透明的塑料管套入点火引线，在点 火引线 与雷管火线连接时， 采用将导线铜丝交叉缠绕的方式， 然后折回与导 线平行，将塑料管套在连接处 并放置在最低部。固定弹架。把炮尾旋 入上紧。 ⑸、将点火引线的另一端穿过炮头后，将炮头旋入上紧。 避免射孔施 发生 炸枪事故的措施 压井液渗入枪内， 淹没浸泡射孔弹，点火时射孔弹爆燃不穿孔发射， 形成喇叭 口。使炮尾及部分枪管落

射孔

5.3.完井设计的基本理论 5.3.1.完井方式 5.3.1.1射孔完井方式 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管 50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射和技术套管的重合段一般不小于m 孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。 图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井 5.3.1.2裸眼完井方式

裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。 5.3.1.3割缝衬管完井方式 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。 5.3.1.4砾石充填完井方式 它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。

优化设计在材料中的应用

复合材料结构稳定性约束优化设计 纤维增强复合材料结构, 以高的比强度和比刚度, 在航空航天领 域得到了广泛的应用。许多空天结构的设计, 均利用复合材料结构特殊的屈曲特性, 以达到提高稳定性和降低结构重量的目的, 如机身、航天器的承力筒、直升机地板等。复合材料具有较强的可设计性, 可通过优化铺层参数, 如层数和纤维铺设角, 提高结构的临界屈曲载荷, 在满足稳定性要求的前提下减轻结构重量。有关复合材料结构稳定性优化以及稳定性约束优化的研究不断发展, 如文献[ 1] 研究了层合板临界屈曲载荷的优化方法及灵敏度分析方法, 文献[ 2] 通过引入层合板刚度矩阵求解过程的中间变量,对屈曲载荷进行了优化; 近年来遗传算法也逐渐被应用于该问题, 扩大了研究对象的结构形式范围,提高了优化设计的效率。但是, 多数复合材料稳定性方面的优化工作采用的是确定性的优化设计方法, 即不考虑材料及载荷的不确定性, 得到的优化结果濒临失效边界, 难以满足结构的可靠性要求。纤维增强复合材料, 材料性能离散度大, 工作环境复杂, 各向异性的特点使其对载荷相当敏感。20 世纪90 年代, 设计者们逐渐意识到不确定性因素给复合材料结构带来的影响[ 3], 因此复合材料结构的可靠性优化设计越来越多地受到工程界的重视, 并开展了相关研究。文献[ 4, 5] 基于层合板临界屈曲载荷的解析表达式, 构建极限状态方程, 计算结构的失效概率。但是, 工程实际中的结构通常需要使用有限元等方法进行结构分析, 缺少显式的极限状态函数, 造成可靠度计算困难。对此, 一些学者提出了结构可靠性分析的响应面 法, 使 可靠度计算得以简化，并且一般能够满足工程精度

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

油田射孔枪优化改进及应用.docx

油田射孔枪优化改进及应用 射孔枪是油田开采作业能否顺利完成的关键工具，是油田井下开孔的主要工具。针对射孔枪的工作原理，运用ANSYS智能优化软件对其进行结构优化设计，不断提高我国对于油田射孔枪的设计水平，对提高我国油田开采效率，满足日益增加的原油需求量，具有非常重要的意义。 射孔枪的工作原理 石油射孔枪由枪头、枪身、枪尾三部分组成，连接处均采用梯形螺纹来连接以保证具有较高的连接强度，枪身均匀分布外盲孔并嵌入定位销钉来保证射孔与盲孔位置对正。目前国内广泛应用的是聚能射孔弹对于射孔枪的强度与结构设计要求很高，不但要严格控制对输油管道与水泥环的冲击力，还需要具有良好的发射效率来保证射孔枪具有较高的工作效率，同时合理的盲孔深度设计能够使得枪身具有较小的厚度与强度，更能够有效提高发射率。 射孔枪有限元分析 2.1创建有限元的模型 实际工作中多采用创建有限元模型来分析复杂的井下油田状态参数，具体过程可以分为：建立数学几何模型、定义结构材料特点、设计功能单元、施加载荷并根据载荷数据求解及划分边界条件、处理运算结果检测系统运行状态。创建有限元模型即根据作业内容设定模型标题；ANSYS软件无系统单位制，因此需要技术人员根据实际工作参数设定单位制，并保证在同一模型中具有统一单位制；ANSYS软件系统数据库中储存有不同类型的常用功能单元数据，且每种系统单元类型均具有特定编制符号，如OLID95、PLANE76；选定单元类型后需要嵌入与单元类型相符合的单元实常数，如BEAM3单元的截面面积；然后根据实际操作环境设定材料物理性能参数，如弹性模量数、材料密度、应力状态、线膨胀系数等；然后根据设定的结构创建几何模型，并根据智能网格模拟功能产生物理分析模型。 2.2对加载荷进行有限次求解 有限元模型创建好后，可直接利用SOLUTION处理器来规定结构类型和分析操作选项，然后调用数据库中的数据，对模型施加可控制调节的动态载荷数据，并根据载荷参数对有限元模型进行有限次求解并可恢复初始化状态。数据分析类型一般分为：静态、瞬态、调谐等；在ANSYS软件中对有限元模型施加的载荷可分为DOF(自由度)约束、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷等；求解初始化功能主要是从ANSYS数据库系统中选定相符的有限元模型以及载荷数据，来进行运算求解，然后将计算结果输入到系统数据库中存储起来以备调用。

结构优化设计在房屋结构设计中的运用

结构优化设计在房屋结构设计中的运用 发表时间：2019-04-04T09:06:49.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：严明煜 [导读] 建筑行业的发展机遇与挑战共存，并且随着越来越多的建筑企业参与到市场竞争中，使得建筑行业的竞争也越发激烈。因此，如果建筑企业想要在暗流涌动的市场格局中争得一席之地，就必须要改进原有的建筑结构设计，优化设计技术水平。因此，当前对建筑结构设计中优化技术的研究是必不可少的。 严明煜 浙江东南建筑设计有限公司浙江杭州 310000 摘要：建筑行业的发展机遇与挑战共存，并且随着越来越多的建筑企业参与到市场竞争中，使得建筑行业的竞争也越发激烈。因此，如果建筑企业想要在暗流涌动的市场格局中争得一席之地，就必须要改进原有的建筑结构设计，优化设计技术水平。因此，当前对建筑结构设计中优化技术的研究是必不可少的。 关键词：建筑结构设计；优化技术；应用探讨 1建筑结构设计优化的概念、特点以及重要意义 所谓建筑结构设计优化，主要是指建筑在最初的设计之时，除了要保障房屋建筑等的施工安全性以及实用性，还要能够在基本满足人们最基本生活要求的同时，尽量保证房屋结构不仅美观，还要合理、舒适，使得房屋建筑具有安全性、适用性、经济性、科学性、美观等的综合性设计方案。一般建筑结构设计优化方法普遍具有以下几个特点：（1）建筑结构优化设计方法具有多样性和综合性的特点。（2）建筑结构优化设计方法是与艺术等审美标准相融合的设计，直观效果比较强。（3）建筑结构优化設计的安全系数得到了整体的提高。（4）建筑结构优化设计的适用性增强。（5）建筑结构优化设计能够体现当今时代的低碳要素，具有节能性和环保性。（6）建筑结构优化设计的经济化趋向愈来愈明显。（7）建筑结构优化设计在管理中更加简易、方便、快捷。（8）建筑结构优化设计具有科学性（9）建筑结构优化设计具有明显的创新意识、突破了传统的设计形式。建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用具有以下重要意义：建筑结构优化设计方法在房屋结构设计的应用中，是以优化房屋的结构、保障房屋建筑的质量及其安全为目的的。根据近年来我国城市建筑的发展趋势以及科学技术的发展情况来看，与传统的房屋设计相比，经过优化设计的建筑所采取的设计理念以及设计技术更为先进和科学，能够充分发挥房屋建筑建材的性能以及其设备的性能的优势，成本支出也更为低廉，从而实现企业利益的最大化。除此之外，建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，能够实现房屋建筑内部结构的协调和整合，有效提高房屋建筑的质量以及安全性。现代的建设结构优化设计方案和传统的建设房屋比较，运用设计方法后的建筑可以降低工程的建设投入成本和投资，提高建筑结构的优化方法，可以节省建设材料的使用，充分利用建设材料。 2结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤 2.1结构优化模型 房屋结构整体优化设计方法分以按3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度PS）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。 2.2设定优化设计计算方案 房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，一般情况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。 2.3进行程序设计 根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。 2.4结果分析 对计算结果进行分析，确定最优设计方案。 在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大，涉及到的情况非常多，所以，总法则和考虑必须综合进行，不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。技术与经济之间存在一对矛盾，要能够正确处理，因为它是控制投资中至关重要的环节。因此，在设计中片面强调经济节约是不正确的，应满足技术上的相应要求，使项目达到相应的功能倾向，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。 3建筑结构设计优化在房屋设计中的具体运用 3.1整体和布局的统一性 以湖南省某处建筑设计为例，建筑平面图如图1所示，在建筑设计过程当中，经常会运用到艺术建筑设计理念，在项目的整体性工程设计方面，需要对建筑设计和艺术性设计实施完美的结合。因此，在建设过程中需要充分地考虑到整体建筑项目风格以及对建筑环境的和谐统一。从另外一个角度上来进行分析，建筑的局部美和整体性设计上都需要进行和谐统一，不管是在走线的方式还是建筑给排水管道的铺设上，都需要以整体性和安全性为主要的设计原则，在充分的保证建筑安全性的前提下来进行美观性设计。 3.2建筑结构的优化设计 在建筑结构设计优化工作当中，需要充分考虑到建筑剪力墙的优化设计，在建筑优化设计过程中主要表现在对建筑的安全性能的保障方面。充分结合建筑设计的中心位置以及剪力墙的整体受力形式，尽可能降低剪力墙的设计指标，在降低建筑受力方面，需要重点考虑建

测试射孔联作施工工程

测试射孔联作【射孔】施工规程 1．范围 本标准规定了射孔测试联作现场操作及施工工艺技术要求。 本标准适用于环空加压引爆式的测试联作施工。 2．规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的文件，其最新版本适用于本标准。 SY/T5128 油气聚能射孔器通用技术条件 SY/T5132 测井原始资料解释 SY/T5136 石油射孔和井壁取心用爆炸物品储存,运输和使用的安全规定 SY/T5125 射孔施工及质量监控规范 3. 测前准备 3.1资料的准备 根据射孔通知单，准备对应的解释成果图，做出射孔施工设计 3.2 射孔通知单的核对 a)射孔层位数据：井短、层厚、解释结论； b)射孔数据：枪型、弹型、孔密、孔数； c)井筒数据：人工井底、水泥返高、套管内径(或外径)及壁厚、井

筒液体密度、液面高度、井温、井斜及测压结果等。 3.3排炮设计 3.3.1 根据通知单制定拍炮单，排炮单上必须有射孔井段、射孔层厚、孔密、弹型、枪型、排炮人、校队人、核对人。按照井深从上至下（由浅到深）的原则，依次标出枪神编号（包括夹层枪）、装弹数、夹层枪长度和接头长度等。 3.3.2 要遵循射孔层段内少设接头的原则，保证射孔层段被最大化的射开。 3.4 射孔测试联作器材要求 3.4.1 聚能射孔器应符合SY/T5128的要求。 3.4.2 队下井的流管和压力转换机头进行试验检验，要求加压35MPA，保证静压15min不渗漏为合格。 3.4.3 使用前应认真保养测试联作的减振器。 3.4.4 根据井深和射孔段的长度确定减震器上阻尼孔丝堵开放的数量。井深小于3000m，或下井射孔弹数超过200发时，每支减震器开放一个阻尼孔；其他情况下，每支减震器上应开放两个阻尼孔。 3.4.5 检查并安装好所有的剪切销钉。 3.5 射孔强的组装 3.5.1核对射孔井段数据、枪型、弹型、孔密、总射孔枪支数，确保数据无误。 3.5.2 按照射孔通知单要求，及时进行射孔枪的排炮组装，具体操作如下:

水平井射孔工艺技术(科普)

水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。

结构优化设计的几点应用

结构优化设计的几点应用 摘要：提出结构优化设计的概念，重点分析和推导了钢筋混凝土受弯构件造价最省的条件，可以为设计人员判断受弯构件的截面是否优化提供参考。 关键词：结构优化设计；钢筋混凝土受弯构件；造价 1. 引言 一般结构设计的流程按图一进行，结构选型、布置和截面等是设计师根据设计要求和实践经验，参考类似的工程设计确定的。设计中大量的工作都是对初步选定的设计方案进行校核，现行设计规范的表述模式一般是不等式，如，因此满足不等式的结构方案必定是无限多种的。在满足设计规范和使用要求的前提下，另外确定一个特定指标使其达到极大或极小（如造价最省、工期最短、自重最轻、梁高最小等），就是结构优化设计。

优化设计用数学的方法描述就是目标函数的极值问题。一个结构的设计方案是由若干个变量来描述的，这些变量可以是构件的截面尺寸，也可以是结构的形状布置，还可以是材料的力学或物理参数。结构设计的所有变量计为[X]，结构设计必须满足建筑功能和设计规范的要求，也就

是所有的变量必须满足一定的约束条件： H(X)=0 G(X)≥0 设定的优化目标必定是[X]的函数F（X）,F(X)→min(或max)所求的一组解[X0]就是最优化设计的解。 [X]的维数决定了优化设计的过程离开计算机是无法实现的，遗憾的是现阶段的结构设计软件除少数钢结构软件有构件截面的自动优选外，一般都没有引入优化设计的概念。因此现阶段可以操作的优化设计依然是电脑与人脑的结合，即所谓的概念设计，根据一定的经验指标判断计算结果是否已达优化，也就是如图二所示，在一般设计的流程中加入最优化的判断。 2. 结构优化设计的分类： 根据结构设计的流程，优化设计可以分为宏观优化和微观优化，宏观优化包括结构选型和结构布置的优化，微观优化主要是指杆件截面的优化。 结构选型的优化包括基础方案和上部结构的优化，结构选型的优劣直接决定了结构设计的质量，更多的依靠设计人的经验和能力，当复杂的问题超出经验的范围时，对不同的结构方案进行试算不失为一种可行的方法，这时忽略一些微观的因素，相当于大大降低了自变量[X]的维数，少量的计算比较就可以找到比较优化的结构选型。比如框架-筒体的超高层建筑，外框架可采用钢筋混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土，可以加斜撑，也可以做加强层，在不能准确判断采用哪种方案的时候，逐一试算，比较钢材和混凝土的用量或其他目标函数，可以在较短的时间内

射孔常识问题

四、简答 1、射孔枪、射孔弹及射孔器如何命名，并举例说明。 1——有枪身射孔器为外径，无枪身射孔器为联炮直径，单位为毫米（mm）； 2——射孔弹穿孔性能，用DP表示深穿透射孔弹，用BH表示大孔径射孔弹； 3——射孔弹单发装药量，单位为克（g）； 4——射孔弹耐温级别，用R表示常温射孔弹，H表示高温射孔弹，Y表示超高温射孔弹；5——射孔器孔密，单位为孔/m； 6——射孔器耐压值，单位为兆帕（MPa），有枪身射孔器用射孔枪耐压值表示，无枪身射孔器用射孔弹耐压值表示。 示例：89DP25R16-70 表示射孔器外径为89mm, 深穿透（DP）、单发装药量25g,常温射孔弹，孔密16孔/m,耐压值为70MPa的射孔器。 1——射孔弹的工作压力（无枪身射孔弹适用，有枪身射孔弹此项空缺），单位 为兆帕（MPa）； 2——射孔弹穿孔性能，用DP表示深穿透射孔弹，用BH表示大孔径射孔弹； 3——药型罩开口直径，单位为毫米（mm）； 4——主炸药类型； 5——射孔弹单发装药量，单位为克（g）； 6——产品改进型号。 示例：50DP26RDX10-1 表示工作压力为50MPa，药型罩开口直径为26mm，主装药为RDX、射孔弹单发装药量为10g、产品改进型号为1型的深穿透无枪身射孔弹。 （ 1——射孔枪外径，单位为毫米（mm）； 2——射孔枪孔密，单位为孔/m； 3——相位角，单位为度（o）； 4——射孔枪额定压力值，单位为兆帕（MPa）. 示例：89-16-90-70 表示外径89mm，孔密为16孔/m、相位角为90o、耐压值为70 MPa的射孔枪。

4、聚能射孔器的基本性能要求? 聚能射孔器的性能直接关系着射孔器的效果和射孔后对井下环境的影响和破坏，对射孔器的评价，一般通过穿透性能、射孔枪变形、套管伤害等指标进行评价，聚能射孔器的性能试验方法有地面混凝土靶试验和模拟井试验，聚能射孔器的基本性能主要有以下几个方面：1）、穿透性能指标 2）、射孔枪及套管损坏变化指标 3）、产品可靠性及安全指标 4）、其他影响产能的指标 3、简述油管传输是如何校深的 1﹞、在下井前丈量出射孔枪第一发射孔弹到效深短节之间所有下井工艺的长度，计算出效深短节下接箍到第一发弹之间的长度L。 2﹞、待射孔枪下到预定位后下效深伽马仪器，从效深短节以下第一个油管接箍开始起测100米左右，所测伽马曲线能清楚区分层位，磁定位器曲线上的接箍清晰可辩。用所测的曲线与完井伽马对比，计算出效深短节下接箍的真实深度H1。 3﹞、射孔顶界深度为H2。 那么调整油管的长度=H1+L-H2。正数为上提，负数为下放。

油田射孔枪优化改进及应用(正式版)

文件编号：TP-AR-L1790 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 油田射孔枪优化改进及 应用(正式版)

油田射孔枪优化改进及应用(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 射孔枪是油田开采作业能否顺利完成的关键工具，是油田井下开孔的主要工具。针对射孔枪的工作原理，运用ANSYS智能优化软件对其进行结构优化设计，不断提高我国对于油田射孔枪的设计水平，对提高我国油田开采效率，满足日益增加的原油需求量，具有非常重要的意义。 射孔枪的工作原理 石油射孔枪由枪头、枪身、枪尾三部分组成，连接处均采用梯形螺纹来连接以保证具有较高的连接强度，枪身均匀分布外盲孔并嵌入定位销钉来保证射孔与盲孔位置对正。目前国内广泛应用的是聚能射孔弹

对于射孔枪的强度与结构设计要求很高，不但要严格控制对输油管道与水泥环的冲击力，还需要具有良好的发射效率来保证射孔枪具有较高的工作效率，同时合理的盲孔深度设计能够使得枪身具有较小的厚度与强度，更能够有效提高发射率。 射孔枪有限元分析 2.1创建有限元的模型 实际工作中多采用创建有限元模型来分析复杂的井下油田状态参数，具体过程可以分为：建立数学几何模型、定义结构材料特点、设计功能单元、施加载荷并根据载荷数据求解及划分边界条件、处理运算结果检测系统运行状态。创建有限元模型即根据作业内容设定模型标题；ANSYS软件无系统单位制，因此需要技术人员根据实际工作参数设定单位制，并保证在同一模型中具有统一单位制；ANSYS软件系统数据库

油田射孔枪优化改进及应用正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 油田射孔枪优化改进及应 用正式版

油田射孔枪优化改进及应用正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 射孔枪是油田开采作业能否顺利完成的关键工具，是油田井下开孔的主要工具。针对射孔枪的工作原理，运用ANSYS 智能优化软件对其进行结构优化设计，不断提高我国对于油田射孔枪的设计水平，对提高我国油田开采效率，满足日益增加的原油需求量，具有非常重要的意义。 射孔枪的工作原理 石油射孔枪由枪头、枪身、枪尾三部分组成，连接处均采用梯形螺纹来连接以保证具有较高的连接强度，枪身均匀分布外盲孔并嵌入定位销钉来保证射孔与盲孔

位置对正。目前国内广泛应用的是聚能射孔弹对于射孔枪的强度与结构设计要求很高，不但要严格控制对输油管道与水泥环的冲击力，还需要具有良好的发射效率来保证射孔枪具有较高的工作效率，同时合理的盲孔深度设计能够使得枪身具有较小的厚度与强度，更能够有效提高发射率。 射孔枪有限元分析 2.1创建有限元的模型 实际工作中多采用创建有限元模型来分析复杂的井下油田状态参数，具体过程可以分为：建立数学几何模型、定义结构材料特点、设计功能单元、施加载荷并根据载荷数据求解及划分边界条件、处理运算结果检测系统运行状态。创建有限元模

浅谈建筑结构优化设计的应用

浅谈建筑结构优化设计的应用 发表时间：2015-10-14T11:00:47.510Z 来源：《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿作者：王猛 [导读] 目前各种建筑的工艺越来越复杂，相应的技术越来越先进，因此对建筑结构的设计与实践运用提出了更高要求。 【摘要】随着现代科学技术的快速发展，人们对物质需求越来越强烈，对市场的需求以及对各种事物的要求越来越高，其中就表现在建筑结构上，目前各种建筑的工艺越来越复杂，相应的技术越来越先进，因此对建筑结构的设计与实践运用提出了更高要求。我们应该充分结合理论与实际，发掘新特点优势，从实际出发，立足本质，进行好建筑结构的优化和实际部署应用，本文从建筑结构优化的意义以及优化设计的应用进行了探究。 【关键词】建筑结构；结构优化；实际运用 建筑是一种艺术，人们都是带着审美的眼光去审查一栋建筑，建筑是从美观的外形和结构功能设计来审判的，适用、经济、便于施工是建筑结构设计的追求，建筑的艺术性是追求建筑的美观、力度的美学、外型的总体效果、建筑的结构设计和建筑的艺术性完美的融合，只有这样才能把建筑有限的空间无限扩大、有限的资源的最大发挥，实现建筑整体性的完美，建筑结构设计优化方法要遵循满足建筑外型美观要求、满足建筑结构安全、合理的原则。 1．建筑结构优化设计的现实意义 随着社会经济的迅速发展，城市里突现的是钢筋水泥的建筑，住宅越来越多，层数越来越高，成本明显增高，要设法降低单位面积的成本，整体降低总成本，因此建筑结构的优化设计可以降低成本的总造价；由于建筑的层数增加，楼体结构自重相应增加，接踵而来的是水卫和点气管线增长等一系列问题，因此建筑结构的优化可以提高建筑结构的经济性。经过考证，结构优化之后要比传统结构的工程造价低7%-35%左右，达到经济高效的效果，又可实现建筑物美观实用，在实际运用中，最合理的利用材料的性能，可以使建筑内部各单元得到最好的利用，在建筑整体造价和建设施工工期方面也有较为良好的贡献，建筑结构优化的最终目的是实现适用、经济和安全，实现经济效益的最大化。 2．建筑结构优化设计应用的理论 建筑结构优化应用有两方面的作用，一是在建筑分部结构的优化设计方面的作用，二是在房屋工程结构总体的优化设计方面的作用，两者都有细分，例如结构总体的优化设计囊括了总体方案优化设计和细部结构方案的优化设计等，从另一方面讲包含了形体结构选型、布置、机构体的受力分析、建筑整体造价分析等项目。在建筑结构优化的实际应用中，可以根据使用简单、应用方便的原则，对建筑工程进行结构优化设计，在建筑结构设计过程中，要满足设计意图、平面布置规则、整体形态对称原则、质量中心和刚度中心整体布局原则、建筑物水平荷载作用等一系列问题[1]，做到在理论上为实践提供前提、提供理论基础，做好准备工作。 3．建筑结构优化设计应用的方法简介 3.1做好建筑结构优化设计的函数模型 建筑结构优化要选择主要参数，建立数学模型（函数模型），根据科学合理的方法，得出最优的答案，从而得出最合理的优化方案，结合建筑结构的规律和自身的实践经验，对各方面的影响因素进行全面的综合考虑，找出行之有效的结构方案设计，模型的建立有两个步骤[2]，一是选择变量，即选择影响较大的参数，减少计算编程的工作量；二是确定目标函数，例如房屋结构，确定房屋结构的约束条件，在既定的条件下得出最优解，这种设计方法具有一定的准确性，在实际的房屋建造中具有重要的参考作用。 3.2做好建筑结构优化的方案设计 建筑结构优化方案设计是做好优化的前提，做好方案设计，设计多个变量、多个条件，编制相应的运算程序，得到最优结果。4．建筑结构优化设计的实际应用 4.1建筑场地的合理选择 建筑的拔地而起需要选择合理的建筑场地，在进行建筑场地选择中要考虑很多因素，如防护距离、建筑退界、日照间距、抗震、地段选址等因素[3]，必要时选择合理相应的抗震措施。 4.2建筑主体结构的选择 建筑结构的设计要遵循规则结构效应的原则，有利于降低造价，通过对墙、柱、梁的调节使不规则的建筑体型产生规则结构效应，例如剪力墙结构布置。需要进行优化设计的主要部分有很多，如基础、墙、柱、梁、楼板、屋面板等，这些是建筑的主要构成部分，在基础的优化设计中，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸，相对减少基础结构的造价费用，柱子的截面对工程的造价也有直接的影响；对于柱网布局和柱子截面的优化设计，确定好柱子的行间距，而柱网布局确定着竹子的行间距，因此柱网布局对工程的造价起着至关重要的作用；梁的设计，为了提高材料的利用率，在实际应用中一般都采用平面架来替代矩形梁，减轻了自身重量，经济又实用；钢筋的优化设计，在建筑结构的优化设计中，要对钢筋的型号进行选择，施工过程中钢筋的型号不同，会造成施工的结果不同，如钢管砼结构和钢结构在自重和承载力相近时，前者比后者节约将近45%的钢材，大大节约了工程成本。 4.3初期方案阶段和抗震设计的应用 对于建筑结构来说，前期方案的确定直接影响到最终建筑的成本投资，而目前的市场情况是前期的方案设计部分不参与结构优化设计，而且在前期的建筑方案设计中，很多没有考虑到主体结构的分析或者对于部分分析不到位、不精准，作为一个合格的结构设计人，应该依靠自身所基本的结构概念去布置结构方案，结合建筑空间结构和结构模型概念以及函数模型来进行方案设计。因为运用概念设计方法，在初期方案的设计中，可以根据简单的函数模型，估算出构件的截面面积[4]。建筑结构优化还要考虑最为重要的一点，就是建筑的抗震性，在建筑抗震设计过程中，大多数建筑结构的优化设计主要按照概念设计进行工作，而软件计算并不是建筑结构优化的主要依据，建筑的使用过程中，抗震效果是居民考虑的一个重要问题，尤其在地震多发地带，由此看来，建筑物的耐久性、安全性、功能性是建筑结构设计的三个重点内容，在节约成本以及达到规定年限的前提下，满足抗震功能是重中之重，在地震中，房屋不倒塌是最优目标，由于地震的不规律性，在没有防范措施的情况下会对建筑物造成巨大的破坏，采取行之有效的抗震设计是实现居民财产安全不受侵害的前提，根据建筑物的延展性设计，可以防止建筑物在地震的作用下发生破坏，根据结构优化的原则，对称设计是提高抗震效能的重要手段。

射孔枪内盲孔加工方法现状及展望

射孔枪内盲孔加工方法现状及展望 陈纪伟，敬娟 （四川石油射孔器材有限责任公司，隆昌642150） 摘要：本文主要介绍了现有的几种内盲孔加工方法，分析了各加工方法的优缺点。针对现有加工方法的不足，提出了电解法加工内盲孔的方案，该方法不仅有效避免了现有加工方法存在的问题，同时采用成型阴极单向进给可在同一相位上同时加工多个内盲孔，从而提高内盲孔加工效率。 关键词：射孔枪；内盲孔；加工方法；电解法 The Present Situation and Prospect of the Processing Methods of P erforator’s Inner scallops CHEN Ji-wei，JING Juan (Sichuan Petroleum Perforating Materials Co.,Ltd, longchang 642150, China) Abstract：The paper mainly introduced several available processing methods of the inner scallops, and analyzed their advantages and disadvantages. To direct towards the shortcoming of these processing methods, the electrolytic method of the inner scallops was proposed which could avoids the problems of existing processing methods. The multiple inner scallops on the same phase could be processed simultaneously by the single admission of shaping cathode tool, and this method could enhance the efficiency of the inner scallops. Key words：perforating gun；inner scallops；processing method；electrolytic method 1 引言 随着石油射孔技术的要求越来越高，射孔器穿透深度成为了衡量射孔器作业效果的一个重要指标。近几年来，各射孔器加工研发机构在提高射孔器穿深方面做了大量的工作，主要集中在射孔弹的研发上，在增加射孔枪装枪炸高从而提高射孔器穿深性能方面的研究较少。 目前国内市场绝大部分采用外盲孔射孔枪作为射孔弹载体进行射孔，这种方式因枪管内径的固定，在提高炸高方面受到了限制。针对现有射孔枪增加炸高难度较大的问题，出现了一种新型的内盲孔射孔枪，研究表明该射孔枪可行性较高，与外盲孔射孔枪相比, 可以有效提高穿透深度[1]。内盲孔射孔枪具有以下两个方面的优点[2]：（1）目前绝大多数射孔弹的装枪炸高较低，无法达到最有利炸高，这大大阻碍了射流的充分拉伸。内盲孔射孔枪将枪身盲孔由外向内进行转变，增加了射孔弹的装枪炸高，有利于射流充分拉伸、延展，提高了射孔器的穿透深度。 （2）由于盲孔在枪体内部，可减少射流所经过的射孔器与套管的空隙长度，进而可减少由于空隙和井筒压力对射流造成的综合影响。 本文主要介绍了现有的几种内盲孔加工方法，分析了各加工方法的优缺点，在此基础上提出了采用电解法加工内盲孔的构想。 2 几种常见的内盲孔加工方法 按内盲孔实现方式的不同，目前内盲孔射孔枪主要可分为以下三种形式。 （1）在射孔枪体外壁以螺旋方式加工带有台阶的通孔，采用外部堵盖粘接、垫片焊接等方式扩大枪体内部空间实现内盲孔。 （2）采用专用内盲孔加工装置在射孔枪体内壁相应位置径向钻削加工实现内盲孔。 （3）将钻具穿过泄压孔在射孔枪对应位置加工内盲孔。 2.1 外部封堵式内盲孔射孔枪 外部封堵式内盲孔射孔枪主要由枪体和封堵片组成，封堵方式主要有堵盖粘接、垫片焊接、压帽连接等[2]，结构如图1所示，其关键技术在于枪体的密封处理，保证射孔枪的承压能力。