非均匀载荷作用下套管挤压强度有限元分析

采用有限元分析方法，运用大型有限元软件ABAQUS，分析计算了受非均匀外挤载荷作用下的套管挤压强度。通过非均匀载荷作用与均匀载荷作用下套管强度的对比，说明载荷的不均匀性对陶管强度的影响。     

非均匀载荷作用下套管挤压强度有限元分析

采用有限元分析方法,运用大型有限元软件ABAQUS,分析计算了受非均匀外挤载荷作用下的套管挤压强度.通过非均匀载荷作用与均匀载荷作用下套管强度的对比,说明载荷的不均匀性对陶管强度的影响.     

岩石,水泥环,套管互作用的粘弹塑性有限元力学模型

本文首次建立了套管变形的粘弹塑性有限元力学模型。通过理论和实践证明，力学模型Ⅲ是准确而可靠的。此力学模型可研究套管外壁受均匀或非均匀载荷作用下，其弹塑性变形过程，是一种研究套管形的新方法。该模型在华北油田应用，我们仿真摸拟出了套管罱的外载荷大小分布，为寻求套管周围的地就力大小及抵抗套管变形的方案提供了重要的参考数据。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

环肋圆柱壳稳定特性与破坏模式的探讨

进一步分析和研究环肋圆柱壳在均匀外压力稳定性计算公式的适用范围，并讨论了ｍａ１与１同级的限制是安全不必要的。分析探讨了３种破坏模式与结构参数、屈服极限的关系，从理论上详细说明了环肋圆柱壳在３种外力状态下（仅受轴向均匀外压，仅受横向均匀外压和各向均匀外压）总稳定性随几何参数变化的规律，指出在各向均匀外压下总失稳的异常特性实质是仅受轴向外压的特性，最后用模型实验结果来证明理论分析与研究的正确性。     

套管抗挤强度分析及计算

为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析,研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足工程要求．     

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关; 套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。     

套管空间受力问题的计算机仿真分析

本文建立了套管变形的空间有限元力学模型及数学模型，并开发了其空间有限元仿真软件，为分析井下复杂力学系统作用下，套管破坏提供了简捷的手段。空间套管模型上仅受非均匀载荷作用时，其仿真结果与文献［１］中平面问题仿真结果一致，即这种情况下，平面应变问题仅为套管空间问题仿真的一个特例。文中对套管空间问题进行了弯曲、扭转、内外压等组合载荷作用下的仿真分析，为研究套管复杂力学系统作用的破坏、变形过程提供了具有参考价值的理论指导意义．     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况，采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算，研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下，螺牙面的接触压力和应力分布规律，结果表明：API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部，并且4扣的接触压力和应力较大，最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺旋套管，减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。     

套管变形的弹塑性有限元分析

在考虑油田注水因素产生的压力变动及不均匀性因素的基础上，通过建立存在上下油层压力差以及两向地应力差的带有射孔的套管受力模型，采用有限元方法研究了地下一段套管的损坏变形情况．分析结果表明，随着各种外载的逐渐增加，套管水平截面逐渐由圆形变成椭圆形，在最大地应力处套管有凹入，在最小地应力处套管有凸出．有关结果将对套管损坏的进一步研究与防治具有一定的理论意义。     

套管防磨措施研究进展

在大位移井、大斜度井、水平井和深井钻井中，或者在狗腿严重度较大的井段，或者在技术套管下入后的长裸眼钻井过程中，常常出现套管磨损问题。由此而诱发的套管抗挤强度和抗内压强度降低问题制约了油井的后续完井测试作业的顺利进行，影响了油井寿命，严重时还会导致某段油井报废和整口油井报废。国内外学者研究了许多措施来减缓套管磨损问题。通过对这些措施的原理进行研究，为油田作业选用和科学研究提供借鉴。敷焊耐磨带的效果明显，操作方便，是深井钻井、大位移井钻井和大斜度钻井中重点推广的技术。     

在高能气体压裂工况下井下射孔套管承载能力的有限元分析

目前国内现有的高能气体压裂技术，在１０００米以上的浅地层内，能有效地将砂岩地层压裂，提高油气产量．但对于１５００米以下的深地层，却不能有效地造缝，其主要原因是对套管的承压能力不明，担心提高压力会将井壁炸塌．为此，本文利用有限元法，确定了１５００米井下，在不损坏套管情况下，高能气体的极限压力．     

不同轮压分布形式对半刚性路面结构力学响应的有限元分析

针对轮胎接地形状的不规则性和轮压分布的不均匀性,运用三维有限元方法分析了轮压在圆形均匀分布、矩形均匀分布和矩形非均匀分布3种轮载作用形式下半刚性路面结构的力学响应.计算表明,轮压作用于路面的形状和非均匀性均对沥青路面的力学响应有显著的影响,尤其是超载时,圆形均布假设和矩形均布假设均不能正确反应半刚性结构层内部的剪切指标,只有矩形非均布假设能够很好地反应.研究提出,欠载及标准轴载时,可以采用圆形均布假设进行路面结构力学响应的分析;超载时,鉴于剪切指标对轮压非均匀性分布的敏感性,建议采用矩形非均匀分布荷载形式进行路面结构力学响应的分析及模拟仿真.     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型，对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下，对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响，为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据，并给出了优化射孔方案。     

叶片精锻三维刚粘塑性有限元模拟系统的研究

叶片精锻是叶片锻造的发展趋势，但由于叶片形状复杂，所用材料难变形，实际生产中不得不进行反复试制，造成很大浪费。计算机技术的飞速发展，使得采用三维有限元数值模拟技术模拟叶片精锻过程成为可能。为此，在解决三维有限元模拟关键技术问题的基础上，自行开发了面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性有限元模拟分析系统3D—PFS。系统的可靠性得到了以塑泥为模拟材料的物理模拟试验的验证。对不同类型叶片精锻过程的进一步模拟分析，结果表明：3D—PFS是模拟分析叶片精锻过程可靠的工具。该研究对提高叶片锻造工艺的研究水平及发展叶片精锻理论具有重要意义。     

基于Neumann随机有限元法的复合材料压力容器的应力分析

利用Neumann级数展开的Monte-Carlo随机有限元法，分析了纤维缠绕壳体在内压及材料工程常数随机变化作用下的应力响应，绘出了最大应力响应分布曲线，为该类结构可靠性评估及可靠性设计提供了应力响应数字依据。     

硅微陀螺的静电-结构耦合分析与模拟

硅微陀螺是一个涉及力、电和流体等多个能量域的复杂系统，设计过程中综合考虑这些能量域的耦合作用有利于预测和改善陀螺的系统性能。本采用半解析的方法分析了陀螺中的静电-结构耦合问题，引入机电转换单元模拟了偏置电压对驱动模态和敏感模态频率的影响。结果表明基于半解析的耦合分析方法能准确快速地求解微陀螺的静电-结构耦合问题。