基于扩展有限元法的连续管用钢裂纹扩展研究

作者：石建刚; 蒋振新; 向冬梅; 张洁; 管锋^*; 王振

来源：石油机械, 2019, 47(11): 104-110.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2019.11.017

• 扩展有限元法
• 裂纹扩展门槛值
• 应力比
• CT110钢
• 裂纹扩展速率

疲劳裂纹扩展是导致连续管失效的主要原因。针对试验法研究连续管用钢裂纹扩展过程较为繁琐的问题,引入扩展有限元法进行分析。应用工程软件模拟CT110钢裂纹扩展过程,计算了不同应力比R下的裂纹扩展门槛值。研究结果表明:利用扩展有限元法模拟裂纹扩展得到的循环次数与试验法测得的循环次数比较接近,最大相对误差为17. 67%,验证了用扩展有限元法模拟CT110钢裂纹扩展的可行性;随着应力比R的增大,其裂纹扩展门槛值减小,在R=0. 50时,其门槛值仅为R=0. 02时的0. 63倍;基于Paris公式和分析结果得到的拟合公式,可对稳定扩展阶段内不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率进行预测。研究结果对预测连续管使用寿命和保证现场安全作业有一定指导意义。

• 单位
  长江大学; 新疆油田公司