為了探究凹坑缺陷參數(shù)與連續(xù)管疲勞失效的關(guān)系,建立了含缺陷連續(xù)管有限元模型,并利用試驗對有限元模型進行了驗證,分析了缺陷深度、缺陷軸向角度、缺陷長度、缺陷寬度和缺陷分布數(shù)量對連續(xù)管疲勞失效的影響,并與完整連續(xù)管進行了對比。研究結(jié)果表明:連續(xù)管在帶壓彎直循環(huán)過程中,缺陷處會產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,最后發(fā)生疲勞失效;在一定角度的凹坑缺陷處,徑向兩個角落的塑性應(yīng)變最大,連續(xù)管會沿著這兩個位置發(fā)生斷裂;5個因素對連續(xù)管疲勞失效的影響程度不同,缺陷深度和缺陷寬度對連續(xù)管的疲勞失效影響最為顯著;在含缺陷連續(xù)管疲勞壽命理論模型建立過程中,應(yīng)把缺陷深度和缺陷寬度作為主要考慮因素。所得結(jié)論為連續(xù)管疲勞壽命理論模型的建立提供了參考。

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【部分圖文】：

圖1CT110連續(xù)管材料試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線

隨著油氣勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展,超高強度CT110連續(xù)管在頁巖氣開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用[18-19]。筆者選用CT110連續(xù)管為研究對象,該連續(xù)管外徑50.8mm、壁厚4.4mm。為滿足CAE軟件數(shù)值計算的需要,筆者參考文獻[20],給出了CT110連續(xù)管材料試驗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線....

圖2連續(xù)管低周疲勞壽命有限元模型

連續(xù)管的工作形式主要是帶壓作用下的彎-直交替變形,根據(jù)連續(xù)管工作特性,在CAE軟件中建立如圖2所示的連續(xù)管低周疲勞壽命有限元模型。該模型由矯直模、撓曲模、加載環(huán)和連續(xù)管4部分組成。該模型一端固定,另一端通過加載環(huán)施加位移載荷,實現(xiàn)連續(xù)管在撓曲模和矯直模之間的彎-直循環(huán)。撓曲模和矯....

圖3完整連續(xù)管與含缺陷連續(xù)管應(yīng)力及應(yīng)變對比曲線

對完整連續(xù)管和含凹坑缺陷的連續(xù)管在1個循環(huán)彎曲過程中的應(yīng)力-應(yīng)變變化過程進行了對比分析,所選鋼級為CT110,管徑為50.8mm,壁厚為4.4mm。分析時設(shè)凹坑缺陷深度為1mm,長度為11mm,軸向角度為30°,寬度為5mm。圖3是完整連續(xù)管與含缺陷連續(xù)管應(yīng)力及應(yīng)變對比....

圖4含缺陷連續(xù)管等效塑性應(yīng)變云圖

1個循環(huán)過程包括彎曲和矯直2個階段,在彎曲階段后期,缺陷管的應(yīng)力已經(jīng)大于完整管的應(yīng)力,等效塑性應(yīng)變明顯大于完整管等效塑性應(yīng)變。矯直階段完成后,完整管和缺陷管的應(yīng)變分別達到0.03831和0.07550。圖4為含缺陷連續(xù)管1個完整循環(huán)過程的等效塑性應(yīng)變云圖。2.2凹坑軸向角度....

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