套管防磨橡胶衬套的热-接触有限元分析

本文以套管防磨工具的橡胶衬套为研究对象，综合考虑橡胶大变形、套管-衬套-芯轴转动接触、温度场等因素，利用有限元软件分析了橡胶衬套的工作力学行为。分析时采用Mooney-Rivlin模型，模型参数通过“不同温度下橡胶的单轴拉压、双轴拉压、体积拉压实验数据”拟合获得。通过研究发现：在中深井地温条件下(90℃以下)橡胶衬套的工作应力随温度升高增加较快，而在深井地温条件下(90℃～150℃)橡胶衬套的工作应力随温度升高增加缓慢；无论在中深井地温还是在深井地温条件下，橡胶衬套应变随温度增加均上升缓慢；防磨工具芯轴顺时针转动时，由于摩擦和弹性作用，衬套作逆时针间歇碰撞公转，碰撞时应力峰值均集中在肋条根部或内圈润滑槽处，肋条间的本体区域应力幅值很小。本文的研究工作对于套管防磨橡胶衬套的结构设计与现场应用具有一定指导意义。