复杂载荷下钻具接头三维力学特性仿真平台的研发与应用
钻具接头南公扣、母扣通过三维空间螺旋曲面啮合而成,复杂载荷作用下钻具接头的三维力学计算是一个强非线性问题.面对如此复杂的非线性问题,解析方法不得不基于诸多假设性条件,因而无法描述复杂载荷条件下接头的应力状态.实物实验无法直接测量螺纹牙处的应变特征,且费用高,周期长,很难满足实际要求.因此,越来越多的研究人员采用数值模拟方法研究钻具接头的受力,然而目前普遍采用的二维轴对称有限元分析由于忽略了螺纹的螺旋升角,无法描述扭矩作用下接头的紧扣效应,也无法揭示弯矩等非对称载荷作用下接头的三轴应力状态.本文基于钻具接头三维全尺寸弹塑性有限元分析,研发了复杂载荷下钻具接头三维力学特性数值仿真平台,是实物实验的一个有力补充.通过该仿真平台,能很好地描述复杂载荷作用下钻具接头的受力特征,快速、全面地评估复杂载荷作用下钻具接头的连接强度和密封性能,明确钻具接头的极限载荷工况,指导钻具接头的使用并为新型特殊螺纹接头开发提供参考.
石油井 钻具接头 复杂载荷 三维力学分析 仿真平台
陈锋 张鹤 王文昌 狄勤丰
上海大学,上海市应用数学和力学研究所,上海 200072;上海大学机械工程博士后科研流动站,上海,200072 上海大学,上海市应用数学和力学研究所,上海 200072
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2016-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）