特殊螺纹接头是高温高压井油套管柱连接的重要部件,管内流体压力、流速的变化诱发管柱振动,引起特殊螺纹接头密封面发生微滑,表现为力与位移的刚度软化与滞回等非线性特征,进而导致接头密封性能下降。为查明密封面的微滑机制,基于离散I...特殊螺纹接头是高温高压井油套管柱连接的重要部件,管内流体压力、流速的变化诱发管柱振动,引起特殊螺纹接头密封面发生微滑,表现为力与位移的刚度软化与滞回等非线性特征,进而导致接头密封性能下降。为查明密封面的微滑机制,基于离散Iwan模型本构关系,建立某锥面-锥面Φ88.9 mm×6.45 mm P110特殊螺纹接头有限元分析模型,得到不同循环位移载荷下密封面处的力-位移滞回曲线,通过滞回曲线离散化分析,识别出离散Iwan模型的4组参数;构建该特殊螺纹接头等效Iwan模型,分析密封面间的微滑状态;对比分析两种模型滞回曲线的相似度,验证等效Iwan模型的准确性。结果表明:构建的特殊螺纹接头等效Iwan模型与有限元分析模型的综合相似度较高,滞回曲线面积重合度大于92%,位置误差小于2%;利用特殊螺纹接头等效Iwan模型得到的滞回曲线,能够准确描述密封面间黏着、滑移、宏观滑移之间的转化过程,从而为特殊螺纹接头滞回曲线分析提供一种新方法。展开更多
连接界面上存在的跨尺度、多物理场和非线性行为是引起结构复杂非线性动力学的主要原因.由于连接界面的力学行为的复杂性,以及难以对连接界面进行直接试验观测,连接界面的力学建模一直是非常具有挑战性的科学问题.本文首先从分析结合面...连接界面上存在的跨尺度、多物理场和非线性行为是引起结构复杂非线性动力学的主要原因.由于连接界面的力学行为的复杂性,以及难以对连接界面进行直接试验观测,连接界面的力学建模一直是非常具有挑战性的科学问题.本文首先从分析结合面的跨尺度物理机理入手,将名义的光滑平面视作凹凸不平的粗糙面,考虑单个微凸体的黏滑摩擦行为,建立接触载荷与变形的非线性关系,然后采用GW(Greenwood and Williamson)模型数理统计方法建立整个粗糙界面的跨尺度力学模型,并与公开文献中试验结果进行对比.考虑连接界面具有典型非线性特征,提出一种改进的Iwan唯象模型,利用精细有限元方法获得非线性特征结果,采用系统辨识理论建立连接结构的降阶力学模型,并利用有限元结果进行模型验证.结果表明,本文提出的粗糙界面跨尺度模型在法向载荷较小时与试验结果吻合较好,改进的Iwan模型能够较好描述连接界面的非线性特征,并与有限元结果吻合较好.展开更多
文摘特殊螺纹接头是高温高压井油套管柱连接的重要部件,管内流体压力、流速的变化诱发管柱振动,引起特殊螺纹接头密封面发生微滑,表现为力与位移的刚度软化与滞回等非线性特征,进而导致接头密封性能下降。为查明密封面的微滑机制,基于离散Iwan模型本构关系,建立某锥面-锥面Φ88.9 mm×6.45 mm P110特殊螺纹接头有限元分析模型,得到不同循环位移载荷下密封面处的力-位移滞回曲线,通过滞回曲线离散化分析,识别出离散Iwan模型的4组参数;构建该特殊螺纹接头等效Iwan模型,分析密封面间的微滑状态;对比分析两种模型滞回曲线的相似度,验证等效Iwan模型的准确性。结果表明:构建的特殊螺纹接头等效Iwan模型与有限元分析模型的综合相似度较高,滞回曲线面积重合度大于92%,位置误差小于2%;利用特殊螺纹接头等效Iwan模型得到的滞回曲线,能够准确描述密封面间黏着、滑移、宏观滑移之间的转化过程,从而为特殊螺纹接头滞回曲线分析提供一种新方法。
文摘连接界面上存在的跨尺度、多物理场和非线性行为是引起结构复杂非线性动力学的主要原因.由于连接界面的力学行为的复杂性,以及难以对连接界面进行直接试验观测,连接界面的力学建模一直是非常具有挑战性的科学问题.本文首先从分析结合面的跨尺度物理机理入手,将名义的光滑平面视作凹凸不平的粗糙面,考虑单个微凸体的黏滑摩擦行为,建立接触载荷与变形的非线性关系,然后采用GW(Greenwood and Williamson)模型数理统计方法建立整个粗糙界面的跨尺度力学模型,并与公开文献中试验结果进行对比.考虑连接界面具有典型非线性特征,提出一种改进的Iwan唯象模型,利用精细有限元方法获得非线性特征结果,采用系统辨识理论建立连接结构的降阶力学模型,并利用有限元结果进行模型验证.结果表明,本文提出的粗糙界面跨尺度模型在法向载荷较小时与试验结果吻合较好,改进的Iwan模型能够较好描述连接界面的非线性特征,并与有限元结果吻合较好.
