应用细观力学与扩展有限元法数值模拟钻柱损伤
本文选题:钻柱损伤 + 细观力学 ; 参考:《重庆大学学报》2016年05期
【摘要】:钻井过程中,钻柱承受着拉扭等多种交变载荷的作用,其损伤机理一直是力学界深入研究的课题。笔者首先根据细观力学分析的基本原理,采用Abaqus软件的脚本语言Python建立细观尺度下晶粒分布模型,然后采用断裂力学算法——扩展有限元法对含有微裂纹的细观尺度下晶粒模型进行计算,分析裂纹的动态扩展过程以及相应的应力应变分布特征,最后根据细观力学中"均匀化"方法对不同时刻的应力应变进行处理,得到微裂纹扩展对钻杆材料宏观性能的影响。在宏观尺度下处于弹性阶段的钻杆材料,在细观尺度下仍会出现塑性区,且在微裂纹不扩展的情况下,弹性模量是恒定的。文章提出的思路为深入探索钻柱材料断裂机理提供了新的方法。
[Abstract]:During drilling, the drill string is subjected to a variety of alternating loads such as pulling and twisting, and its damage mechanism has been the subject of deep research in the mechanical field. Firstly, based on the basic principle of the meso mechanics analysis, the author uses the scripting language of Abaqus software to establish the grain distribution model under the meso scale, and then uses the fracture mechanics algorithm to expand. The finite element method is used to calculate the grain model with micro crack in the meso scale, analyze the dynamic propagation process of the crack and the corresponding distribution characteristics of stress and strain. Finally, the stress and strain of different time are processed according to the homogenization method in the meso mechanics, and the influence of the micro crack propagation on the macro performance of the drill rod material is obtained. The drill rod material in the elastic stage is still plastic zone under the meso scale, and the modulus of elasticity is constant when the micro crack is not expanded. The idea presented in this paper provides a new method for deep exploration of the fracture mechanism of the drill string.
【作者单位】: 西南石油大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室;中石油渤海钻探工程技术研究院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51574198) 国家教育部博士点基金资助项目(20135121110005)~~
【分类号】:TE24;O346.5
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,本文编号:2065885
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