石油鉆桿接頭的疲勞分析.pdf

1、鉆桿是開采石油和天然氣工程中的主要設(shè)備之一，鉆桿接頭是連接各段鉆桿的部件。由于鉆桿接頭的截面形式變化較大，不可避免的出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，并且在鉆井過程中大多在循環(huán)荷載下工作，所以很容易發(fā)生疲勞破壞。因此，關(guān)于鉆桿接頭的疲勞問題越來越受到國內(nèi)外有關(guān)研究人員的關(guān)注。
　　 為了研究鉆桿接頭的疲勞性能，本文分別對拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和復(fù)合拉扭荷載下鉆桿接頭的疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算。首先，在ANSYS軟件中建立鉆桿接頭的有限元模型并進(jìn)行應(yīng)力分析，然

2、后利用FE-SAFEWORKS軟件對應(yīng)力場結(jié)果進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。材料選用近似高強(qiáng)度鋼材，應(yīng)用Miner線性累積損傷理論法則，采用雨流計(jì)數(shù)法處理荷載信號，采用單軸應(yīng)力分析算法計(jì)算疲勞壽命。
　　 由計(jì)算出的疲勞壽命結(jié)果繪出鉆桿接頭疲勞壽命隨臺階根部圓角半徑變化的影響曲線。當(dāng)圓角半徑增大時(shí)，構(gòu)件的疲勞壽命顯著地增大，和應(yīng)力集中系數(shù)變化的趨勢相一致。因此，工程中可以選擇合適的圓角半徑使得構(gòu)件既滿足疲勞強(qiáng)度要求又能滿足接頭處緊密連接的要