D0I:10.13374/j.1s8n1001-053x.1997.04.037 第19卷第4期 北京科技大学学报 Vol.19 No.4 1997年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1997 油套管抗挤毁性能的有限元分析* 臧勇 潘小川 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要运用有限单元分析方法详细考察了承受均匀外压力的样本油套管在不同椭圆度、不同壁 厚不均（或称偏心度）以及不同椭圆度和壁厚不均组合等初始几何缺陷的情况下的应力变化及其 分布，并作出相应的初始几何缺陷与应力变化的曲线， 关键词油套管，几何缺陷，有限单元法 中图分类号TE256.9 1油管性能参数 由于承受均匀外压力的长薄壁油套管后屈曲性态稳定，因此油套管自身所具有的初始微 小几何缺陷对其相应的抗挤毁性能的影响，便集中体现为它在均匀外压力作用下的应力变化 和分布，显然，有限单元法是进行此研究的首选方法2 有限单元法分析所采用的样本油套管为天津钢管公司生产的P110钢管.其主要的几何 和物理性能参数如下： P。=562kg/cm2;d=24.461cm;t=1.216cm;u=0.3; E=2.1×10kg/cm2;E=E×5%=1.05×103kg/cm;0s=8600kg/cm2 5=dmmm×100%=0.47%:Ee=m×10%=9.82%. d。 其中，P。为样本套管的实验室挤毁压力；d。为平均外径；1为平均厚度；E为弹性模量；4为泊松 比；O为套管体屈服极限；为管体强度极限；S为样本套管的椭圆度；E为样本套管的偏 心度. 2 模型建立 采用的有限元结构分析程序是ALGOR FEAS.此程序的主要特点是具有功能较强的前 后处理可视化环境，适用更为广泛，求解模块得到增强，以及能扩充内存(EMS). 针对所分析的样本套管的结构及其外载荷特点，将问题转化为平面应变问题，同时充分 利用结构的对称性以简化问题的复杂度，采用二阶、八节点、等参数、平面四边形连续单元. 1996-06-15收稿第一作者男32岁教授 ·国家重点技术开发项目第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 油套管抗挤毁性能 的有 限元分析 藏 勇 潘 小 川 北京科技大 学机械工程 学 院 ， 北京 摘要 运 用 有 限单元分析方法 详细 考察了承 受均匀外 压力 的样本油套 管在 不 同椭 圆度 、 不 同壁 厚不均 或称偏心度 、 以 及不 同椭 圆度和壁厚不均组合等初始几何缺 陷的情况下 的应力变化及其 分布 ， 并作 出相应的初始几何缺陷与应力变化 的 曲线 关键词 油套管 ， 几何缺 陷 ， 有限单元法 中图分类号 油 管性能参数 由于承 受 均 匀外 压力 的长薄壁 油套管后 屈 曲性 态稳定 ， 因此 油套管 自身所具有 的初始微 小几何缺 陷对其相 应 的抗挤毁性 能 的影 响 ， 便集 中体现 为它 在均匀外压力作用下 的应力变化 和 分布川 显然 ， 有 限单元 法是 进行此研究 的首 选方 法， ’ 有 限单元法分 析所采 用 的样 本油套管 为天 津钢管公 司生产 的 钢管 其主要 的几何 和 物理 性 能参数如下 ， 群 百 ‘ ， 双 百 ， ， ， 、 ， ， 。 ， 一 峨 气 。 、 一 仁 止二二二 止兰竺」止二进 二 三 一 七 其 中 ， 尺 为样 本套管 的实验 室 挤毁压力 为平均 外径 为平均 厚度 为弹性模量 群 为泊松 比 ， 为 套 管 体 屈 服 极 限 氏为 管 体 强 度 极 限 为 样 本 套 管 的椭 圆度 为样 本 套 管 的偏 心度 模型建立 采 用 的有 限元 结 构分 析程 序是 〔 此 程 序 的 主 要 特 点 是具 有 功能 较 强 的前 后 处理 可 视化环境 ， 适 用 更 为广泛 ， 求解 模块得 到增 强 ， 以及 能 扩充 内存 针 对所 分 析 的样 本套 管 的结 构及 其外 载荷 特 点 ， 将 问题 转化 为平 面 应 变 问题 ， 同时充分 利 用 结 构 的 对称 性 以 简化 问题 的复 杂度 采 用 二 阶 、 八 节 点 、 等参数 、 平 面 四 边 形 连 续 单元 一 巧 收稿 第一作 者 男 岁 教授 国家重点技 术 开 发项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．04．037