分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2024-06-17 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 钻杆刺漏是钻杆在服役过程中最常见的失效形式,而钻杆表面裂纹的扩展是钻杆发生刺漏的直接原因。为更有效地评估钻杆表面含有多条裂纹时的安全性能,以某超深直井G105钻杆井口段为研究对象,建立管体外表面双裂纹有限元模型,分析了拉扭载荷下裂纹间距、次裂纹尺寸以及走向对环向主裂纹前缘J积分的影响。结果表明:轴向排列的环向次裂纹是相对最安全的,可大幅消减钻杆主裂纹前缘的J积分; 环向排列的环向次裂纹相对最危险,可大幅增大钻杆主裂纹前缘的J积分; 轴向次裂纹可增大钻杆主裂纹前缘或部分前缘的J积分,但增幅相对环向排列的环向次裂纹来说要微弱得多。次裂纹对主裂纹前缘J积分的影响强度随两裂纹间距的增大或次裂纹尺寸的减小而减小。因此在对含表面双裂纹的钻杆进行分析时,在次裂纹尺寸较大且距离较近的情况下应考虑次裂纹的影响; 在次裂纹尺寸较小或距离较远时则可忽略次裂纹,将模型简化为单裂纹钻杆模型进行分析。
分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2024-04-19 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced composite,BFRP)具有耐腐蚀性强、比强度高、环保等优点,正确评价BFRP管道性能的可靠性和承载能力是将其应用于高附加值的油气输送领域的基础。对于玄武岩纤维(basalt fiber,BF)缠绕成型的复合材料管道,首先在细观尺度上获得浸胶纤维束的强度。然后,沿着管道的轴向和环向分别截取试件,测量了两种试件的拉伸强度; 基于试验结果和有限元模拟,研究了管壁结构层在拉伸、压缩以及剪切载荷作用下的损伤演化,得到结构层的宏观本构模型。最后,建立了BF缠绕成型管道的有限元模型,研究纤维性能离散对管道承载能力的影响。结果表明,纤维有效含量对管道承载能力的影响很大,从纤维生产和管道成型工艺等方面降低纤维增强作用的离散性对于准确预测管道的承载可靠性,推动BF复合材料在油气管道领域的应用至关重要。
分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2024-02-07 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 集输小口径管道在油气田分布广泛,但使用传统腐蚀检测方法难度大、费用高且必须开挖取样点后才能定量评价腐蚀程度。为了弥补这种不足,实现非开挖条件下进行定量评价:分析磁偶极子模型得到腐蚀缺陷附近产生的漏磁场的磁信号特点; 通过有限元仿真模拟,得到了腐蚀缺陷深度及宽度与磁信号间的关系; 将SY/T 6151—2009《钢制管道管体腐蚀损伤评价方法》中对腐蚀评价所需的缺陷宽度和深度参数,结合磁偶极子模型理论推导计算与磁信号特征参数的关系,得到了一种可应用于非开挖条件下的管道腐蚀弱磁检测定量评价方法,并在某油田管道进行了工程验证,为非开挖条件下管道腐蚀检测定量评价提供一定的理论依据。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 研究了轴向力作用下受圆柱横向约束的弹性杆的屈曲和后屈曲行为。通过有限元模拟,分析了细长压杆发生正弦和螺旋屈曲的轴向临界力,提出了正弦和螺旋屈曲临界点判定方法,且与文献结果比较验证了分析的正确性。同时考察了长细比和边界条件等因素对临界力的影响。结果表明正弦屈曲临界力和螺旋屈曲临界力随杆的长细比减小而增大。杆在一定长度范围内,端部约束条件对临界屈曲载荷及模态的影响不可忽略; 当杆的长度足够长时,可以忽略边界条件对临界载荷的影响。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 受井内高压和岩屑颗粒反复碰撞,旋转防喷器壳体会出现裂纹,裂纹的进一步扩展会导致壳体发生破裂。本研究基于Paris公式研究旋转防喷器壳体的疲劳裂纹扩展寿命,通过疲劳裂纹扩展试验确定Paris公式的材料常数,通过有限元模拟对CT试样进行疲劳裂纹扩展研究,分析初始裂纹尺寸、载荷大小的影响。结果显示:实验结果与有限元仿真结果能较好吻合; 随着初始裂纹尺寸的增加,裂纹前缘应力强度因子逐渐增大,初始裂纹开始扩展,深度亦会随应力幅和应力比的增大而增大,而裂纹扩展寿命随着裂纹长度和载荷增大而减小,随着应力比的增大而增大。该研究为旋转防喷器安全使用提供一定的理论依据和研究方法。
分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2023-06-21 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 主要利用ANSYS有限元模拟软件,以金属磁记忆检测原理和力磁理论为基础,对不同相对深度的环焊缝裂纹缺陷进行静力学分析并进行力磁耦合,得到不同管道运行压力和不同裂纹相对深度下的磁感应强度信号; 利用环焊缝裂纹磁场强度梯度值K形成的李萨如图形封闭曲线面积,对裂纹磁信号进行了定量分析,找到了封闭区域面积与裂纹相对深度之间的关系。结果表明:此方法可定量的对裂纹缺陷相对深度进行表示,对磁记忆检测定量分析的研究具有良好的实际运用价值。
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