根据40CrNi2MoA材料特性求得金属骨架材料的许用安全应力:式中为金属骨架的许用应力，MPa;凡为金属骨架材料的抗拉强度，MPa;nsz为金属骨架设计安全系数。金属骨架许z>370.3MPa，结果明，金属骨架抗拉强度满足设计要求。综上所述，氯丁密封胶筒的金属骨架及胶杯强度均满足封隔34.5 MPa泥浆压力要求。
无骨架氯丁密封胶筒仿真
为对比研究氯丁密封胶筒金属骨架裙边对其工作特性的影响，建立了金属骨架无裙边的氯丁密封胶筒模型，并针对此类封氯丁密封胶筒进行了仿真分析，仿真结果如图所示。随着压力的升高，胶杯贴紧套管内壁，由于无骨架裙边的限制，胶杯肩部橡胶会流动到防突环与套管内壁之间的缝隙内，出现“肩突”现象。胶杯在此处产生较大Miser应力(44.12 MPa)，超出橡胶件的许用应力要求，胶杯在此处容易产生结构破坏。仿真程序求解器输出数据显示，骨架无裙边仿真时，胶杯网格数量增加48.9%，网格节点新增32.6%。
为检验氯丁密封胶筒的使用效果，并验证有限元分析的准确性，采用WYC-B型微机高压测试系统，对氯丁密封胶筒实物进行压力测试。将氯丁密封胶筒插人到套管短节内部，套管另端通过堵头封堵，启动液压系统使顶驱下套管工具的牙板咬紧套管内壁，使套管、氯丁密封胶筒、牙板、主轴组成内力承载系统，此时氯丁密封胶筒承受的液体压力最终传递到主轴上，试验现场如图所示。
通过主轴顶部水眼向氯丁密封胶筒与套管底部空间分步泵人高压水，当水压达到试验压力35.5 MPa后，切断压力源，保压5 min，观察系统有无明显渗漏，同时监控测试系统的压力变化，最终试验数据及曲线界面如图巧所示。
试验数据表明，随着泵人套管液体压力升高，系统压力曲线成阶梯状上升，升高至试验压力35.5 MPa,保压5 min，无明显渗漏，表明氯丁密封胶筒在试验压力下具有良好的密封性能。在保压期终结时，系统整体压降为0.15 MPa，远低于试验压降2 MPa的要求。试验验证了氯丁密封胶筒的密封性能满足设计要求。
结论
1)动态仿真了氯丁密封胶筒的工作过程，胶杯裙边和套管内壁之间因过盈产生1.21 MPa的初始接触压力，为密封高压泥浆提供条件。当泥浆压力升高到工作压力时，两者接触压力升高为38.31 MPa，实现了高压泥浆的密封。
2)对氯丁密封胶筒进行了力学性能分析，胶杯最大等效应力产生在骨架裙边底部尖角处，等效应力最大值为15.77 MPa，满足拉伸强度要求。骨架最大等效应力产生在裙边与骨架本体连接处，等效应力最大值为370.3 MPa，满足抗拉强度要求。
3)对不同氯丁密封胶筒结构仿真结果发现，增加金属骨架裙边减小了胶杯材料在压力作用下的流动及变形网格数量，改善了胶杯的应力状态，提高了氯丁密封胶筒整体工作性能和工作可靠性。
4)通过实物功能试验验证，该氯丁密封胶筒密封性能优良，满足作业密封能力要求。http://www.sdyuantai.net/
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