[发明专利]一种非API螺纹密封面优化设计方法

权利要求书

1.一种非API螺纹密封面优化设计方法，其特征在于，包括如下的步骤：

(1)基于响应面法建立优化设计模型，所述建立优化设计模型的步骤包括：以多个典型极限工况载荷点的密封面密封性定量要求构造优化目标函数，以非均匀B样条曲线描述内、外螺纹的密封面形状，以非均匀B样条曲线的特征多边形控制顶点坐标为优化设计变量，以油套管密封面直径参数范围要求以及满足密封面接触过盈上限要求确定优化设计变量的约束条件，运用有限元数值模拟建立密封面密封性目标函数和不同密封面形状设计变量之间的联系，通过数值模拟构造一系列用于评估目标函数的试验数据点；

(2)采用基于稳健设计方法改进的非支配排序遗传算法对建立的所述优化设计模型进行多目标优化，求出Pareto最优解集合；

(3)从油套管实际服役工况条件出发，根据具体的适用性设计要求选择最优解。

2.根据权利要求1所示的非API螺纹密封面优化设计方法，其特征在于，步骤(1)中建立基于响应面法的优化设计模型具体为：

所述构造优化目标函数满足以多个典型极限载荷点的密封面实际接触压力与70％材料屈服强度之间的差值最小，即

F(P)＝min(P-70％σ_s)

式中，P为密封面实际接触压力，σ_s为材料屈服强度；

密封面形状控制点的坐标用(x，y)表示；

所述约束条件包括：(1)油套管密封面直径参数范围满足：

d₁≤d≤d₂，D₁≤D≤D₂

式中，d为外螺纹密封面最大直径，d₁为外螺纹密封面最大直径的下限，d₂为外螺纹密封面最大直径的上限，D为内螺纹密封面最小直径，D₁为内螺纹密封面最小直径的下限，D₂为内螺纹密封面最小直径上限；

(2)根据满足密封面接触过盈上限要求，密封面接触压力需小于等于95％材料屈服强度，公式为：

P≤95％σ_s。

3.根据权利要求1所示的非API螺纹密封面优化设计方法，其特征在于，步骤(1)还包括根据试验数据点基于试验结果构造近似响应曲面函数，并对响应曲面函数进行显著性检验和优化计算。

4.根据权利要求1所示的非API螺纹密封面优化设计方法，其特征在于，步骤(2)中所述基于稳健设计方法改进的非支配排序遗传算法对建立的所述优化设计模型进行多目标优化包括适应度评估过程中对个体的Pareto排序值进行评估，同时通过引入个体变量和Pareto排序值的均值和标准差来评估优化趋势对个体周围种群密度信息的敏感性。