本文關(guān)鍵詞：一種套管特殊螺紋接頭性能的有限元分析　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 套管特殊接頭 連接強度 氣密封性 FEM ISO13679

【摘要】：ISO13679作為評價油套管螺紋接頭性能的權(quán)威標準,得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認可。然而,該標準試驗周期長且花費高。因此,本文以一種套管特殊螺紋接頭為研究對象,采用計算機有限元仿真方法按照ISO13679的試驗程序來對其進行性能評價,以探索一種低成本又高效的特殊扣評價方法。首先,根據(jù)彈塑性接觸理論,考慮了有限元分析過程中的幾何非線性、材料非線性和邊界條件非線性問題,建立套管特殊螺紋接頭有限元模型(FEM)。在有限元模型的基礎(chǔ)上,依照ISO13679 CALⅢA系、B系載荷包絡(luò)線試驗程序,計算了該套管特殊螺紋接頭承受拉伸、壓縮、內(nèi)壓、外壓等復(fù)合載荷作用下的等效應(yīng)力、法向接觸應(yīng)力分布情況,同時對位移、接觸位移、切向接觸應(yīng)力與套管特殊扣接觸狀態(tài)的關(guān)系進行了討論。引入材料熱相關(guān)參數(shù),計算了套管特殊螺紋接頭在C系熱循環(huán)試驗各階段工況作用下的熱應(yīng)力、接觸應(yīng)力分布情況。按照極限載荷試驗程序,分析了套管特殊螺紋接頭在承受高內(nèi)壓條件下至失效、壓縮條件下外壓至失效、拉伸至失效等八種極限失效載荷路徑下的連接強度及氣密封性。最后通過內(nèi)壓至失效、拉伸至失效兩個實物試驗驗證了有限元計算結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在包絡(luò)線分析中接頭應(yīng)力分布呈現(xiàn)中間低兩端高的現(xiàn)象,螺紋段、管體端面頂點附近局部發(fā)生屈服,整個過程發(fā)現(xiàn)拉伸載荷越大,越不利于密封,內(nèi)壓載荷明顯存在自密封效果;外螺紋的應(yīng)力值總是大于接箍的應(yīng)力值,說明管子外螺紋和接箍相比,是容易失效的一方;為解決在引入摩擦后特殊螺紋仿真計算難收斂問題,以“軟接觸”替代“硬接觸”的方式可以有效改善;隨著溫度由低至高的變化,管體與接箍的屈服強度下降,密封效果越差;在極限狀態(tài)下套管特殊扣的抗拉伸、抗壓縮、抗內(nèi)壓、抗外擠能力均大于API規(guī)定值,表現(xiàn)的失效形式有斷裂、爆破、壓潰等,其中抗內(nèi)壓與抗拉伸結(jié)果通過試驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)比較吻合。研究表明:采用計算機有限元仿真的方法按照ISO13679程序要求進行復(fù)雜載荷下特殊扣結(jié)構(gòu)與密封完整性評價是可行的,可以極大地節(jié)約時間與經(jīng)濟成本,能在一定程度上代替接頭的實物評價。同時,計算機仿真評價還可以發(fā)現(xiàn)實物試驗中所無法觀察到的現(xiàn)象,對于優(yōu)化改進接頭設(shè)計具有參考價值。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.2

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本文編號：1329870