多轴应力下蠕变疲劳寿命预测

通过对不同应变保持时间下的拉压，扭转和拉扭组合高温疲劳试验结果的分析，揭示了高温多轴应力不蠕变－疲劳失效行为的主要因素，进而提出了简捷有效的寿命计算模型和计算方法。     

分支定界法优化设计石油套管柱

在套管柱设计领域中引进了分支定界法优化理论。阐述了分支定界优化设计石油套管的基本思想，并简单介绍了利用该方法开发出的一套套管柱优化设计软件。与常规设计法相比，用该优化软件设计出的套管柱，用最低费用套管优化组合设计能节约费用２３．６４％，重量降低０．２４％，用最轻重量套管优化组合设计可节约费用用１８．５５％，重量降低１９．１１％。     

分支定界法优化设计石油套管柱

在套管柱设计领域中引进了分支定界法优化理论．阐述了分支定界优化设计石油套管的基本思想．并简单介绍了利用该方法开发出的一套套管柱优化设计软件．与常规设计法相比，用该优化软件设计出的套管柱，用最低费用套管优化组合设计能节约费用２３．６４％，重量降低０．２４％．用最轻重量套管优化组合设计可节约费用１８．５５％，重量降低１９．１１％．     

固井规划系统目的分析及套管柱优化设计模型

根据系统工程的理论对固井工程规划系统结构进行了分析，建立了固井规划系统的目的分析程序，该程序是将固井规划过程定义为一个完整的系统，它具有一般系统的整体性，相关性，目的性和对环境的适应性等属性，该系统其功能可分解成５个子系统，对每个子系统可以建立计算模型，文中以套管柱优化设计为例讨论了子系统的建模过程。     

多轴疲劳寿命可视化平台的开发

多轴疲劳问题是实际机械工程中一种常见的问题,对机械零件的实际使用情况是极为重要的。针对于多轴疲劳问题试验的成本高与现有分析软件操作复杂等特点,为减少分析成本并满足企业需求,通过雨流计数法及累积损伤理论,研究了多轴疲劳数据在Eclipse的开发环境下的数据可视化。结果表明：利用Java语言建立多轴疲劳分析模型可以实现应力应变分析结果文件的上传、数据库连接、数据筛选及处理功能。基于Java3D的数据可视化技术,最终直观的表达出试件寿命分析云图。通过机车车轮分析实例验证了多轴疲劳计算模型的可靠性及合理性,降低了工作人员的劳动强度与专业技术要求。     

一种多轴疲劳寿命预测的统一模型

基于SAE 1045中碳钢的单-多轴疲劳试验结果,在研究了扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅不同比值时的多轴疲劳寿命预测模型之后,建立了统一的多轴疲劳寿命预测模型。发现：不同的扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比导致不同的寿命预测模型,为寻求单轴模型与多铀统一模型的关系,假设单轴疲劳寿命预测模型中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1．5435、疲劳延性系数乘以0．6713,以第一主应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴统一模型,利用修正后的单轴模型可以预测任意扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比时的多轴疲劳寿命。     

一种新的多轴疲劳寿命预测模型

基于SAE 1045中碳钢和40CrNiMo合金钢的疲劳试验结果,分别建立了单轴和多轴疲劳应变-寿命模型,寻求了两种模型的关系,发现:就所研究的两种材料而言,如果假设单轴疲劳应变-寿命模型(Manson-Coffin方程)中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1.093 7、疲劳延性系数乘以0.751 2,以von Mises等效应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴模型。修正后的多轴疲劳寿命预测模型中,弹性线上移,塑性线下移的事实表明:对于同样大小的应变幅,单轴疲劳中的弹性应变分量大于多轴疲劳中的弹性应变分量,而单轴疲劳中的塑性应变分量小于多轴疲劳中的塑性应变分量。利用修正后的模型可以预测多轴疲劳寿命。     

平均应变对多轴循环特性及疲劳寿命的影响

以拉扭薄壁疲劳试样为研究对象,对正火４５号钢在控制总应变拉扭循环加载下进行了试验研究,分别测试存在平均应变情况下,比例加载与非比例加载时,拉与扭的应力响应值变化规律。结果表明,低周多轴疲劳加载下,平均应变使其应力响应值有所降低,且拉与扭应力响应值的变化规律不致,此外平均变对多轴疲劳寿命也有一定的影响。     

多轴载荷下GH4169合金疲劳寿命预测

基于多轴疲劳临界损伤面原理,在对GH4169合金薄壁圆管和缺口试件的高温疲劳特性及有限元应力-应变关系进行分析的基础上,通过引入三轴因子FT,应用von-Mises准则提出了一个能够适用于GH4169合金不同应力状态的多轴疲劳损伤参量.新的损伤参量考虑了临界面上最大剪应变和法向应变对多轴疲劳损伤的不同以及应力状态对多轴疲劳寿命的影响.该多轴疲劳损伤参量不含有经验常数,便于工程应用.利用新的多轴疲劳损伤参量,结合Manson-Coffin方程,建立了新的多轴疲劳寿命预测模型.预测结果表明,该模型较准确地预测了GH4169合金薄壁圆管和缺口试件的高温多轴疲劳寿命.     

后悬架多轴疲劳寿命预测

以鹅卵石强化路面的道路载荷为边界条件,考虑材料弹塑性变形,对汽车后悬架进行瞬态动力学有限元分析,利用传统的应变寿命法计算得到后悬架单轴疲劳寿命,对应力-应变时间历程的二轴性分析表明:汽车后悬架局部危险区域承受多轴非比例载荷.基于多轴疲劳理论,考虑了材料的非比例强化的影响,分析了裂纹形式,选用基于临界面法的Bannantine模型和Wang-Brown模型预测了后悬架的多轴疲劳寿命,并与单轴疲劳寿命分析结果进行了比较,研究发现,在非比例循环载荷下,疲劳寿命将大大减少,按常规的单轴疲劳寿命估算方法,将给出偏于危险的预测.     

矿用高强度圆环链强度特性分析

建立了圆环链力学模型,并对其进行受力分析。结合大量的试验数据,改变其加载频率,得出影响圆环链疲劳强度的主要因素。为改进圆环链的加工工艺和提高其疲劳寿命提供了理论及试验依据。     

内外钻井液作用下的旋转钻柱涡动分析

在理论上研究了内、外钻井液流体作用下的钻柱涡动问题．分析了钻柱内钻井液随钻柱旋转时的流体动压力和钻柱弯曲变形等所产生的扰动压力之和对钻柱运动的影响，推出了在这种情况下保持钻柱规则涡动的动力学条件；进一步分析了钻柱外环空钻井液流体对旋转钻柱所产生的反作用自激现象，通过对其数学模型的建立和求解，得到了钻柱涡动失稳的临界条件．较详细地探讨和论述了内、外钻井液作用下钻柱涡动过程的力学机理和运行规律     

套管柱井口提拉力计算方法

套管柱井口提拉力的大小,直接影响井内悬空段套管和井口装置的受力,对此,国内外已发表多篇论文,但考虑的因素都不够全面,也较为保守．本文通过对影响井内悬空段套管受力状态各主要因素的分析,根据直立管柱稳定性理论和强度理论,把悬空段套管柱分成受拉段和受压段,推导出了井口提拉力的计算式．分析表明,温度变化对套管柱提拉力的影响举足轻重,地基沉降不容忽视．     

钻井液流动速度对钻柱横向振动影响的理论分析

本文从理论上研究了钻井液流动速度对钻柱横向振动的影响问题.建立了一个考虑比较全面的钻柱横向振动微分方程,给出了钻柱横向振动固有频率与钻井液流速之间的关系式,讨论了钻井液流动速度变化引起钻柱振动直到失稳的发展过程,并分析和探讨了其影响的力学机理.     

深水钻井平台运动对无隔水管环境下钻柱的影响

深水无隔水管钻井环境下,裸露在海水中的钻柱受到复杂动力作用。在考虑深水钻井平台运动、波流共同作用情况下,建立了深水无隔水管环境下钻柱受力理论模型。算例分析表明,钻井平台的慢漂运动对裸露在海水中的钻柱变形和受力有一定的影响。在满足强度要求的情况下,尽量选用直径较小的钻柱。无隔水管环境下,裸露在海水中的钻柱在泥线以下的长度越长,则钻柱上部所受拉力越大,从而可使泥线附近钻柱段的变形和受力情况得到改善。     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径。介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件。对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究。数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大。在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大。钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大。气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求。     

基于流固耦合钻柱系统动力学模拟

通过研究钻柱系统的非线性动力学问题,建立了钻柱系统流固耦合动力学方程.利用Galerkin截断方法,将偏微分方程转化为常微分方程,采用Runge-Kutta积分法进行了数值模拟,研究了不同支撑刚度系数下,系统脉动频率、脉动幅值和质量比等参数激励对钻柱系统动力学特性的影响.结果表明,在不同的参数激励下模型表现出丰富的动力学行为,呈现不同的周期运动、拟周期运动、混沌运动和跳跃间断现象.系统由混沌运动通往周期运动的路径为倍周期倒分岔形式;支撑刚度在一定程度上引起系统固有特性的改变,对系统的非线性动力学行为有复杂的影响.     

Combining Diagnosis of the Casing and Tooljoint Wear in Mud Fluid While Drilling

A ground monitoring system was developed to diagnose casing and tooljoint wear in a well during drilling by combining the analysis of wear debris with detection of the tooljoints. The result shows that the wear debris concentration in the circulating drilling mud in a well reflects the total wear rate of the triboelements in the well, while the wear detection of a tooljoint can indicate its wear loss between two contiguous times of drill-pipe lifting. A diagnosis method that integrates the two types of information was developed to identify severe wear regions in well casing. Theoretical analyses and field test show that the severe casing wear region can be located relatively accurately by the integrated method. This method presents a new ground casing wear diagnosis approach with good real-time results.     

微动疲劳损伤机理数值分析与实验研究

针对机械结构中广泛存在的微动疲劳问题进行数值分析和实验研究。应用有限元法对微动疲劳接触区的应力场分布进行了定量分析。进一步开展了实验研究,设计了微动疲劳实验系统,进行了微动疲劳实验。综合有限元分析和实验结果发现,滑移区和黏着区交界处的应力场存在突变,微动疲劳裂纹即在这一区域萌生,微动疲劳寿命随着接触载荷的增大而增大。