爆轰自增强残余应力的实验测试

以内外径为42mmx95mm的43CrNi2MoVA钢厚壁圆筒为研究对象，实验测试了爆轰自增强处理后所形成的残余应力。首先用Hopkinson拉（压）杆装置测得该材料在高应变速率下的动态力学性能；利用锰铜压力计测得沿移爆轰时界面压力随时间的变化曲线；随后用DYNA3D非线性动力分析程序计算了爆轰载荷作用下圆筒的弹塑性界面半径；最后用Sachs的内层逐次剥层法测量了自增强处理后在器壁上所形成的残余应力。测试结果表明，当超应变度约为70％时内壁面的周向残余压应力可达500MPa，与静液压法自增强在同样超应变度情况下的残余应力（有限元计算值）相差约6％，两种自增强方法在器壁内部的残余应力分布规律有所不同。     

高压聚乙烯反应器R_c的简化计算

本文以聚乙烯反应器在弹塑性交界面处取得最小周向合成应力为条件,用解析法简化计算界面半径R_c值,作为进一步分析容器超应变度的依据,最后用工程实例进行了验算,其结果满足工程要求     

板料残余应力所致拉伸屈服非同步现象及其对屈服强度的影响

应用弹塑性工程理论，分析了板材弯曲后残余应力的成因及表达式。通过试验得出这种宏观残余应力的存在，使板材在拉伸载荷下局部提早屈服，从而使板材屈服强度降低，并指出此现象是由于拉伸过程中截面上应变不同步、不协调所致。     

螺旋焊管切环试验残余应力评价方法分析

简要介绍了测量螺旋埋弧焊管残余应力的主要方法及其特点。分析了钢管成型焊接后残余应力的分布情况。通过切环试验获得切环弹复量的方式,因其简单、易操作而成为实际评价螺旋埋弧焊管残余应力大小的主要方法。介绍了确定残余应力与切环弹复量的关系时国内常用的3种做法。最后,根据板料的弹塑性弯曲理论,通过残余应变和弹复弯矩分别推导了弹复量与残余应力的关系,并对结果进行了合理性评价。     

温度场中自增强残余应力衰减的试验研究

根据大庆石油化工总厂实际使用超高压聚乙烯管式反应器的操作条件,用试验模拟的方法,对自增强厚壁圆筒残余应力的衰减规律进行了研究,对在役反应器的残余应力衰减程度作出了初步评价。     

套管钻井扭转残余应力对套管抗挤强度的影响

套管钻井中套管管柱的旋转动力来自井口所施加的扭矩。讨论了在套管钻井中不同扭矩下扭转状态的确定方法，对应不同的扭矩，套管具有弹性、弹塑性和塑性三种不同的扭转状态；讨论了不同扭转状态下残余应力的分布情况，计算了在弹塑性扭转和塑性扭转情况下的平均残余应力，推导了考虑残余应力影响下的套管抗挤强度修正公式。算例分析结果显示，在发生弹塑性扭转的情况下残余应力使套管抗挤强度下降了0．033％，在保证管体不发生几何形状改变的条件下，可忽略残余应力对套管抗挤强度的影响。     

精加工对自增强残余应力的影响

对于具有理想弹塑性材料的厚壁筒，理论解的结果表明，自增强处理且内壁精加工后，当超应变度＞５０％时，残余应力的相对下降量是很小的，不会大幅度影响自增强效果。对于考虑材料实际本构关系的厚壁筒，弹塑性有限元的计算结果表明，自增强处理且内表面精加工后，新的内表面上周向残余应力的变化仍与超应变度有关，较小时，残余应力有所下降，增加下降量逐步减小，当残余应力导致反向屈服时，则内表面上的周向残余应力反而有所提高。     

自增强残余应力计算模型的研究

针对当前自增强设备设计中所依据的理想弹塑性模型误差较大的情况 ,从材料实际拉压性能出发 ,构建自增强残余应力计算模型。分析了超应变度、Bauschinger效应和材料强化对自增强压力和反向屈服的影响 ,得到了基于材料双线性理论模型的自增强残余应力、临界径比、自增强压力和Bauschinger效应系数计算式 ;通过材料性能试验、自增强处理试验和残余应力检测 ,对比分析了基于双线性理论模型和弹塑性理论模型的自增强残余应力计算式的精度。结果表明 ,双线性模型的计算精度比理想弹塑性模型高 2倍以上 ,其最大计算误差仅为 7 5 7%。     

线性强化材料厚壁圆筒统一自增强分析

运用统一强度理论对承受内压且拉压屈服强度不同的线性强化材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了适用于多种材料的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布、残余应力分布及合成应力分布的统一解析式,并根据厚壁圆筒的安定性条件和合成应力分布分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解。运用统一强度理论可以给出符合多种材料特性的合理解。     

聚乙烯自增强超高压反应器在交变载荷条件下外壁应力与内部残余应力衰减规律的研究

以聚乙烯超高压反应器在工作中自增强残余应力衰减为研究对象,通过对残余应力衰减原因的系统分析,选择了交变载荷使自增强残余应力快速衰减的方式,建立了实验装置,测量记录了自增强残余应力衰减过程中反应器沿着壁厚各层应力的变化数据,通过回归分析,找出了自增强残余应力衰减时超高压反应器外壁应力与筒壁内部各层应力的变化规律。     

两种典型膨胀管膨胀工艺技术研究

膨胀管技术目前已广泛应用于钻井、完井、修井和采油等各石油工程领域,膨胀工艺是其关键技术之一。针对两种最典型的"自下而上"和"自上而下"膨胀工艺,利用弹塑性有限元法建立了膨胀管膨胀过程的三维非线性接触问题力学模型,直观地模拟了不同接触条件下的膨胀过程。对比分析得到两种膨胀工艺下摩擦系数对膨胀管的轴向位移、膨胀力、壁厚减薄量、残余应力以及膨胀过程中的接触应力的影响,所得结论为膨胀管膨胀工艺的设计提供了理论依据。     

钢管残余应力分析计算

给出了钢管残余应力的理论计算公式,对比分析了不同计算公式的差异。对比分析结果表明,钢管残余应力与切口张开量（弹复量）成正比关系,径向错位量和轴向错位量对钢管残余应力的计算结果影响较小,理论推导计算公式完全可以满足计算要求。同时,结合当前钢管订货补充技术条件中关于残余应力控制的有关规定作了分析和讨论,建议按照理论计算公式计算出的残余应力不得超过该材料规定的最小屈服强度的±10％来进行钢管残余应力的控制。     

基于线性强化弹塑性疏松砂岩破裂模式

渤海油区疏松砂岩储层埋深较浅，地层天然压实作用较弱，在压裂充填过程中表现出明显的非线性塑性特征，分析和研究疏松砂岩地层压裂过程的破裂模式对于破裂压力的预测和压裂充填施工设计具有重要的实际意义。基于线性强化弹塑性岩石本构力学模型，考虑压裂液渗滤效应，建立了疏松砂岩地层弹性和塑性双区井周应力模型，通过理论分析验证了应力模型的正确性。基于岩石的拉伸破坏和剪切破坏准则，获得了疏松砂岩压裂充填过程中井壁破裂压力预测模型和4种破裂模式，并利用现场数据验证了模型的可靠性。研究结果表明：井壁屈服后塑性区呈椭圆型，且长轴在最大主应力方向；塑性模量系数越大，塑性半径越小，破裂压力越小；屈服应力越大，塑性半径越小，破裂模式由塑性拉伸破坏、塑性剪切破坏向弹性拉伸破坏变化；随内摩擦角和内聚力逐渐增加，破裂压力增加到一定值后不再变化，破裂模式由塑性剪切向塑性拉伸变化。在渤海油区常规疏松砂岩物性范围内，破裂模式主要为塑性剪切破坏。     

HFW焊管残余应力分析

采用小孔检测法研究了规格Φ406.4 mm×12.5 mm、钢级L415MB的HFW焊管残余应力的分布情况。试验结果表明,HFW焊管整体残余应力值较小,并且轴向残余应力大于环向残余应力,轴向和环向最大值分别约为母材屈服强度的38%和29%;HFW电阻焊焊缝及其附近区域的残余应力值低于管体区域,轴向和环向残余应力的变化范围分别约为母材屈服强度的24.5%~33.6%和16.4%~21.5%;HFW电阻焊管轴向和环向残余应力的差异呈周期性变化,距离焊缝15°附近时差异最小。试验结果对于HFW电阻焊管在长输管线的应用提供理论支持。     

油气井套管CO2点状腐蚀剩余强度分析

在高温高压含CO₂油气井中，套管腐蚀是相当严重的，CO₂腐蚀以点状（坑状）腐蚀为主，腐蚀的形状大多呈球窝形。为此，文章建立CO₂点蚀模型，以点蚀后套管的剩余强度为出发点，应用弹塑性有限元方法分析了点蚀套管的抗挤强度、抗内压强度、抗拉强度的变化。同时运用无因次分析和曲线拟合方法，建立了点蚀套管无因次剩余强度与套管点蚀无因次形状参数之间的关系曲线以及拟合曲线。有限元程序的计算结果与试验结果具有良好的一致性。结果表明，点蚀套管强度剩余的百分数并不正比于套管剩余壁厚百分数，剩余强度曲线呈降-稳-降三段式变化。由多腐蚀点干扰分析发现，多腐蚀点同时存在时，应力分布及其大小与单腐蚀点情况相差不大。     

偏磨套管破裂强度三维弹塑性有限元分析

为了更真实地模拟套管在内压下的破裂过程及影响因素,基于弹塑性大变形理论,建立套管三维有限元模型,对偏磨套管的破裂问题进行了研究。结合实验数据,提出了新的判断套管破裂的强度准则,给出了“月牙形”模型中偏磨率和“偏心筒”模型中偏心率的关系,并讨论了偏磨半径和偏磨率对偏磨套管破裂强度的影响。结果显示,套管内壁应力达到极限强度作为套管破裂的强度准则较为准确;偏磨半径对套管破裂强度影响较小;破裂压力随偏磨率的增加近似呈线性下降。研究结果可为套管柱设计提供理论支持。