凹坑缺陷参数对连续管疲劳失效的影响研究

发布时间：2024-04-19 04:57

　　为了探究凹坑缺陷参数与连续管疲劳失效的关系,建立了含缺陷连续管有限元模型,并利用试验对有限元模型进行了验证,分析了缺陷深度、缺陷轴向角度、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷分布数量对连续管疲劳失效的影响,并与完整连续管进行了对比。研究结果表明:连续管在带压弯直循环过程中,缺陷处会产生明显的应力集中现象,最后发生疲劳失效;在一定角度的凹坑缺陷处,径向两个角落的塑性应变最大,连续管会沿着这两个位置发生断裂;5个因素对连续管疲劳失效的影响程度不同,缺陷深度和缺陷宽度对连续管的疲劳失效影响最为显著;在含缺陷连续管疲劳寿命理论模型建立过程中,应把缺陷深度和缺陷宽度作为主要考虑因素。所得结论为连续管疲劳寿命理论模型的建立提供了参考。

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【部分图文】：

图1CT110连续管材料试样应力-应变曲线

随着油气勘探开发技术的不断发展,超高强度CT110连续管在页岩气开发中得到广泛应用[18-19]。笔者选用CT110连续管为研究对象,该连续管外径50.8mm、壁厚4.4mm。为满足CAE软件数值计算的需要,笔者参考文献[20],给出了CT110连续管材料试验的应力-应变曲线....

图2连续管低周疲劳寿命有限元模型

连续管的工作形式主要是带压作用下的弯-直交替变形,根据连续管工作特性,在CAE软件中建立如图2所示的连续管低周疲劳寿命有限元模型。该模型由矫直模、挠曲模、加载环和连续管4部分组成。该模型一端固定,另一端通过加载环施加位移载荷,实现连续管在挠曲模和矫直模之间的弯-直循环。挠曲模和矫....

图3完整连续管与含缺陷连续管应力及应变对比曲线

对完整连续管和含凹坑缺陷的连续管在1个循环弯曲过程中的应力-应变变化过程进行了对比分析,所选钢级为CT110,管径为50.8mm,壁厚为4.4mm。分析时设凹坑缺陷深度为1mm,长度为11mm,轴向角度为30°,宽度为5mm。图3是完整连续管与含缺陷连续管应力及应变对比....

图4含缺陷连续管等效塑性应变云图

1个循环过程包括弯曲和矫直2个阶段,在弯曲阶段后期,缺陷管的应力已经大于完整管的应力,等效塑性应变明显大于完整管等效塑性应变。矫直阶段完成后,完整管和缺陷管的应变分别达到0.03831和0.07550。图4为含缺陷连续管1个完整循环过程的等效塑性应变云图。2.2凹坑轴向角度....

本文编号：3958260