循环载荷下层间界面反平面剪切破坏的解析解:2.再加载及综合响应分析

本研究利用“剪切梁”模型,研究了在定常侧压力和周期性的反平面剪切载荷共同作用下,层间界面的破坏规律。本文为本研究的第二部分。对应一个完整的载荷周期,解析地给出了界面层上剪应力及位移场在再加载过程中的分布规律及演化规律。计算结果表明,由于裂纹前方损伤过程区的存在,当再加载过程不能覆盖卸载过程造成的损伤区时,会产生新的“应力锁死”现象。文末对结构整体的载荷－位移行为的分析,揭示了周期载荷作用下的两种结构响应模式：１）　接触塑性安定;２）　增量破坏。     

高泉区块地应力分析及水平井出砂预测

文章采用三维有限元数值模拟技术进行了高泉区块地应力分析及新井水平井段的出砂风险预测及安全压力降取值。通过区块内目标井邻近的 ＧＴ１井的测井数据计算了地层参数,进行了单井一维地质力学分析,并结合 ＧＴ１井的单井分析结果,对高泉区块进行了三维精细地应力场数值计算,得到了目标水平井段所在地层局部区域的地应力各分量的值。采用有限元数值计算方法和基于塑性的出砂预测模型,分析了 ＧＴ１井的出砂现象。在压差-产量观测数据基础上,分析得出了高泉区块清水河组地层的“临界出砂塑性应变值”这一出砂预测模型关键参数的取值。有限元数值计算方法和基于塑性的出砂预测模型,给出了目标井水平井段的出砂分析和安全压力降计算,为油田的安全高效生产提供了理论依据。     

超深井套管三维弹塑性ABAQUS有限元分析

针对一个井深为7500 m的竖直油井套管地层中有若干段蠕变严重的盐岩层，在固井后，由于盐岩层蠕变对套管产生的压力引起套管产生过量塑性变形，进而被挤毁。工程单位要求对原设计方案进行三维有限元模拟验算，并要求依据所拥有的资料提出新的设计建议。为此，应用ABAQUS有限元软件对原设计方案进行了三维弹塑性数值分析，进一步对壁厚增加以后的套管进行了弹塑性数值模拟分析。计算内容有：①原设计外径为0.34 m、内径为0.31 m的套管在内外液体压力以及对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；②新设计建议外径为0.35 m、内径为0.315 m的套管在内外液体压力和非对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；③将上述②的模型所处位置深度增加，即平移使其顶部深度达到6500 m时套管的三维弹塑性分析。结果表明，原设计套管厚度不能承受盐岩层所产生的较大压力梯度，而壁厚增加以后的套管设计承载能力能够满足工作环境要求。     

球磨机应力和变形及减薄筒壁厚度的数值分析

为检验一给定尺寸的球磨机安全性,进而减薄筒体部分的壁厚,减少球磨机的生产成本,应用ABAQUS软件对建有人孔和物料的较精细球磨机模型的正常运转以及启动工况下的筒体受力与变形情况进行分析,采用yonMises屈服准则进行校核,没有塑性区出现,并得出了原设计尺寸vonMises等效应力最大值和减薄筒壁后球磨机的vonMises等效应力最大值均远小于材料许用应力值σ的结论,确定了原设计的安全性以及筒壁厚度减薄后的可行性,对于每台设备可节约钢材2511．7kg,同时,人孔处的应力集中现象较明显,需要使用局部增强措施．     

高速公路防护栏支柱的水平基床反力

为准确模拟分析汽车与防护栏碰撞的耦合碰撞过程,提出了利用土壤荷重与水平载荷的作用关系建立水平基床反力的评估理论,即以简单形式描述水平基床反力q和水平位移v的关系.采用Mohr coulomb屈服准则,结合ABAQUS有限元数值模拟结果进行研究,发现支柱回转变形过程中水平基床反力系数不是恒定的,而是随着变形的发展逐渐变小;水平荷载引起土体产生塑性屈服,这一现象是由最大水平应力分量σx和最小应力分量σy的差值引起的.提出了水平基床极限承载力的理论公式,建立了土体在受水平力作用下水平基床反力的理论模型,为实际工程的设计与分析提供了参考.     

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真

对一个给定的波形梁半刚性护栏结构设计进行耐撞性评价 .采用大型有限元软件ABAQUS,模拟了汽车碰撞波形梁半刚性护栏的动态响应,研究了碰撞过程中护栏的最大侧向水平位移和护栏系统的吸能特性,分析了影响护栏耐撞性的各种因素 .护栏在碰撞过程中通过变形吸收了总动能损失的30.8%的能量,对小轿车起到了很好的导向作用.通过改变汽车的重心高度,对原有设计提出了优化建议.用数值方法对车轮与地面的摩擦系数对耐撞性的影响进行了模拟.仿真计算的结果与全尺寸试验结果进行了比较,二者的趋势基本吻合,表明仿真结果的有效性.     

混凝土应力三轴比依赖的塑性损伤模型

提出了一种新的损伤塑性本构模型,定义了一个用应力不变量表示的应力三轴比,强调了应力三轴比对塑性屈服的影响。采用本研究设计的专门用于本构校验的计算机软件,对上述模型的应力应变加载曲线进行了数值模拟,数值结果与实验结果吻合得比较好。     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.     

基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口分析

准噶尔盆地南缘区域断层多、背斜构造明显,地应力分布复杂,主应力方向随位置变化较大,不利于水平井轨道优化及钻井液密度窗口设计。为此,在三维地应力场计算模型建立过程中考虑了背斜构造对局部应力的影响,数值求解得到的地应力分量值比采用解析法得到的地应力值更准确;相应地,在此基础上计算得到的钻井液密度窗口值比利用解析法得到的钻井液密度窗口值更准确。首先对区块内的高探1井进行单井实测及单井地应力分析,然后对目标区块三维地应力场进行精细化有限元建模计算,从而得到区块的三维地应力场数值解;根据三维地应力场中主应力的方向角分布情况,优化水平井轨道,并计算出相应的安全钻井液密度窗口,为高泉区块安全优快钻井提供理论依据和准确的参考数据。研究表明基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口计算模型是准确的、实用的。     

循环荷下层间界面反平面剪切破坏的解析解：2.再加载及综合响应分析

本研究利用“剪切梁”模型,研究了在定常侧压力和周期性的反平面剪切载荷共同作用下,层间界面的破坏规律。本文为本研究的第二部分。对应一个完整的载荷周期,解析地给出了界面层上剪应力及位移场在再加载过程中的分布规律及演化规律。计算结果表明,由于裂纹前方损伤过程区的存在,当再加载过程不能覆盖卸载过程造成的损伤区时,会产生新的“应力锁死”现象。文末对结构整体的载荷-位移行为的分析,揭示了周期载荷作用下的两种结构响应模式：1)接触塑性安定：2)增量破坏。