残余应力对石油套管承载能力的影响分析

在套管的生产过程中产生的残余应力将降低套管的屈服极限,进而降低了套管的承载能力.长期以来,这个问题一直没有引起人们的充分重视而加以克服.为此,根据弹性力学理论,建立了套管的力学模型,通过有限元分析和计算,得到了存在残余应力的情况下套管的承载能力.计算分析表明,残余应力在很大程度上影响着套管的承载能力,因此,为了提高套管的承载能力,应尽量降低管体的残余应力.     

预应力加工表面残余应力的理论分析

提出了一种理论分析的方法，对预应力切削、磨削加工时所形成的表面残余应力进行定量分析．利用热弹塑性力学理论和有限元方法，从理论上计算已加工表面残余应力，讨论预应力加工条件对加工表面残余应力的影响，从而为表面残余应力的控制提供了理论依据。     

钢管压扁矫正过程的计算机模拟

套管生产中，矫直工序决定了套管的形状精度和残余应力，对套管抗挤强度有很大影响．应用有限元分析软件Marc，建立了斜辊钢管矫直机的压扁矫正模型，并对矫直过程进行深入分析．基于试验测量的应力一塑性应变数据，推导了σ-εp关系式，编写了子程序以描述钢管材料的塑性变形特性．对不同压扁量进行数值模拟，比较了现有的压扁量计算理论．建立了钢管压扁矫正的三维模型，计算得到了与二维模型近似的结果．     

边界约束对中厚板焊接残余应力的影响

基于已有试验数据及有限元模型计算结果,对约束、自由边界下中厚板焊接残余应力进行了数值模拟,通过改变热、力学边界,得到了焊前预热、焊后热处理,力学约束程度、约束距离改变对不同外边界焊接残余应力的影响。结果表明：预热将显著降低热影响区残余应力,约束条件下母板残余应力的降低与预热温度成正相关,自由边界残余应力基本不受预热影响;焊后热处理使得高温非线性区(焊缝及热影响区)纵、横向残余应力降低,约束条件下横向应力在整个母板表面改变明显,而自由状态下纵向应力仅在板边缘发生波动;约束增强仅增大应力值,不改变应力分布趋势;板端约束对残余应力的影响存在单向性,横向约束的改变对纵向残余应力的影响可以忽略;约束大小保持不变,约束距焊缝的远近程度的改变对近缝区残余应力的影响较小,有限元计算在保证一定精度的前提下可以适当的减小建模尺寸以提高求解速率。     

蠕变地层套管外载计算的位移反分析法

套管外载计算是蠕变地层套管受力分析的难题，由于套管周围应力场比较复杂和地下环境多样，难以直接求解。根据弹性力学理论，建立了套管在地层蠕变引起的椭圆形非均匀外载下的力学模型，并应用逆解法对该力学模型进行求解，得到了在非均匀外载下套管的应力和位移计算式。基于套管内壁变形的实测资料，利用阻尼最小二乘法建立了套管外载反分析模型，提出了确定套管外载的反分析方法，讨论了反分析法的应用。实例分析表明，载荷反求值与真实值吻合较好，拟合精度较高，说明这种方法具有较好的实用价值。     

套管连接螺纹的受力分析与改善措施

套管在轴向拉力作用下，连接螺纹的各牙受力很不均匀，从而严重制约了套管接头的承载能力．针对套管螺纹的结构特点，建立了连接螺纹在轴向拉力作用下的力学模型，分析了各牙螺纹的受力和变形特点．在此基础上，给出了改善套管螺纹受力分布的具体方法，并从便于进行螺纹加工的角度出发，提出了外螺纹螺距不变，内螺纹变螺距的近似方案，最后用有限元法验证了这种方案的可行性．为改进套管螺纹设计，提高套管螺纹连接质量提供了依据．     

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。     

铝合金预拉伸厚板内残余应力分布的测量

因残余应力而引起的加工变形是飞机整体结构件制造的难题之一．文中针对铝合金预拉伸厚板的特点，提出用改进剥层应变法来测量内部残余应力，并运用弹性力学理论进行推导，得到了应力一应变关系矩阵．随后对典型航空用铝合金预拉伸厚板7075T7351的内部残余应力进行了测量，并对测量结果进行了分析和比较．结果表明，文中提出的方法能有效地解决厚板内部残余应力测量的难题．     

岩石综合力学参数计算技术的应用

应用岩石力学参数计算技术可提供油田开发所需的各种参数．文中介绍了计算中所必需的测井资料和计算成果以及该项技术在勘探开发中的应用，其中包括在近平衡压力钻井确立技术套管及套管变形位置、裂缝形态研究、出砂预测、压裂工程设计和应力分析等。本技术的研究及应用已在油田的勘探开发中取得初步成效。     

表面残余应力对轴类零件热变形的影响

精密机械热变形计算中，通常只考虑温度在零件中的分布状况对零件变形所产生的影响。以车削零件为研究对象，论述了传统方法的局限性，指出残余应力在零件热变形中所起的作用．在计算轴类零件热变形时考虑了残余应力的影响因素，建立了新的热变形数学模型．对残余应力在长期时效处理后消失时零件变形的规律进行了初步研究，最后通过算例，对残余应力引起的零件变形进行了计算，验证了残余应力对零件变形的影响是不容忽视的。     

松软地层套管损坏机理分析

为了防止和减少松软地层套管损坏，采用分析计算方法，建立了松软出砂地层中套管的三维有限元力学模型，分析了出砂段高度、套管内压、以及垂向地应力对套管受力的影响。分析结果表明，出砂段的存在大大增加了套管损坏的危险性：出砂套管损坏危险程度与出砂段高度为二次曲线关系；最大当量应力与内压的关系基本上为双段线性。应使出砂段高度避免接近临界出砂段高度；并尽量使套管内压力接近临界内压。同时根据普氏砂拱效应建立了出砂量和套管最大应力之间的关系，为有效预测松软地层套管的损坏幅供了可行依椐．     

冲击压实后旧水泥砼路面回弹模量的现场试验

为了评估应用冲击压实技术处理后旧水泥砼路面的承载能力，为加铺层的设计提供计算参数参考值，必须进行回弹模量现场试验的研究．文中在分析利用弯沉法测定、评价冲击压实破裂稳固后旧水泥砼路面所存在问题的基础上，阐述了承载板测定方法的原理及适用性；通过对大量实测承载板数据进行分析，获得了冲击压实处理后旧水泥砼板及板下基层回弹模量的量值范围及变化规律，用来评价路面的残余承载能力，并可作为加铺层设计的计算参数参考值．文中还论证了冲击压实技术在处理旧水泥砼路面时的力学效能．     

残余应力测试方法综述

该文介绍了残余应力对结构件在实际使用中的有害影响及实验对于测量残余应力的必要性阐述了当前测量残余应力的两种主要方法,并对机械式残余应力测试方法分别从平面和三维条件下进行了详细的说明。大部分残余应力的测试方法都没有达到实用阶段。除了测试技术还存在问题,在力学原理上,主要是弹性力学与塑性力学还得不出钻孔这个力学模型的三维问题应力解。     

陶瓷基金属复合材料残余应力的计算及其增韧效应分析

分析了韧性金属颗粒增韧陶瓷复合材料的残余应力对增韧的影响，指出残余应力的存在提高了金属颗粒作用于裂纹表面的桥联应力，对增韧有一定的贡献．运用Ｅｓｈｅｌｂｙ方法导出了两相复合材料残余应力的理论计算式，为该类材料的增韧设计提供了思路．     

基于ANSYS微型旋耕机旋耕弯刀的应力仿真

旋耕弯刀是微型旋耕机的主要工作部件,为保证其在承受外载荷时不发生残余变形和过量的弹性变形,应提高旋耕弯刀强度计算的精确度。采用美国ANSYS软件,给出了旋耕弯刀应力计算的有限元力学模型,计算出所选关键点的应力大小及旋耕弯刀的应力分布规律,得出了应力集中的位置,同时也提高了产品的设计可靠性,降低了产品的原材消耗。     

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。     

铍焊件残余应力X射线断层扫描测定法

铍是广泛应用于核能、航空和航天工业的稀有轻金属，作为结构材料，因加工过程而引入的残余应力对其制品的使用将带来不良影响，测定残余应力的大小具有重要的意义。针对传统X射线残余应力检测技术，提出了X射线断层扫描测定法。该方法利用现有仪器，通过改变测定技术和计算方法，可以无损测定铍等轻金属制品表面残余应力及沿层深的分布。采用这一新方法计算了弧形铍焊件焊缝附近表面、距表面0．5mm和1．0mm处的残余应力，同时还计算出铍无应力(103)晶面的面间距d0，结果与根据晶面间距公式计算出的铍（103)晶面的面间距吻合较好。     

稳态温度场下自增强残余应力松弛模型研究

针对高压聚乙烯反应管自增强残余应力在温度影响下的松弛现象,运用金属材料的蠕变理论和弹性力学理论,建立了稳态温度场作用下剩余自增强残余应力的理论预测模型.该模型的计算结果和实验结果吻合.     

减振器活塞杆高频感应淬火的有限元分析

通过理论分析建立了活塞杆高频感应淬火的计算模型，并用有限元法进行了电磁场、热场与残余应力场的耦合计算．由于活塞杆表面淬火采用的是移动式高频感应淬火，计算模型中采用了移动坐标系来处理热场的分布；残余应力场的求解考虑了相变组织的体积效应，通过弹塑性场本构方程来求解．对感应淬火处理的活塞杆进行了沿深度方向的显微硬度试验和残余应力测试，温度与残余应力的计算结果与测试结果相吻合．     

页岩-液体作用对套管变形的影响研究

页岩气井压裂后套管变形问题严重，已成为制约页岩气资源高效开发的瓶颈，但目前引发套变现象的原因仍认识不清，且无有效防治措施。根据页岩结构特征及力学性质，结合数值模拟技术对页岩-液体作用对套管变形的影响及其防治措施开展研究。结果表明，由于液相侵入导致的裂缝层间膨胀会造成页岩在液体作用下产生微弱形变，由于页岩力学强度高，且水化后仍具备较高的弹性模量，造成液-岩反应后的膨胀变形会产生较强的作用力，在无应力释放的情况下该作用力施加在套管上导致套管应力增加，对套管变形产生重要影响。水泥环弹性模量的降低以及密集射孔能够对防治套管变形起到积极作用。