钻杆接触面应力、应变本文对卡瓦体与钻杆的有限元分析， 中山登高安装车出租, 中山登高安装车租赁, 中山登高安装车价格  仿真了两种载荷条件，卡瓦体夹紧钻杆时，管柱上的应力应变云图。卡瓦体施加径向载荷为15.8MPa，轴向载荷为800MPa，卡瓦体施加径向载荷为25MPa，轴向载荷为1000MPa。由弹性力学的知识可得此种模型属于厚壁圆筒受外部压力与拉伸应力的情况，钻柱受力最大且材料最先发生屈服的位置应在钻柱与卡瓦体接触的外表面，因此，图中只给出了钻柱外表面的应力应变情况，钻柱内部不做研究。另外，本章有限元分析目的主要是研究动力卡瓦对钻柱的影响，从钻柱的受力情况中得到一些对动力卡瓦的卡瓦体牙板结构设计有用的信息，以及提高动力卡瓦夹紧效果，避免卡瓦损伤钻柱，左侧云图为应变云图，右侧云图为应力云图，应变值大小在-31.6910~34.2810mm，应力大小在289~856MPa之间变化，且应力应变最大值，即红色区域出现在卡瓦体与钻柱接触区域的中部和下部，上部应力和应变较小。施加的径向载荷和轴向载荷值大小为S135钻杆127mm外径的管体的极限悬挂载荷，所以红色区域的最大应力为856MPa，接近于S135级钻杆的屈服载荷y=1035MPa，管体材料发生了屈服，但没有出现塑性变形。总体上，与卡瓦体接触的钻柱内部应力应变向下逐渐增大。由于在卡瓦体上的径向载荷与施加在钻柱上的轴向载荷有所增加，应力值与应变值大小也随之变大，应变值最大为35.6710mm，应力值最大为1130MPa，已经达到钻柱材料屈服极限，且最大应力应变值也同样出现在卡瓦体与钻柱接触的中部和下部。

        钻柱接触面应力、应变分析由于材料应力、应变特性服从弹性理论，所以本小节对钻柱接触面的应力、应变分析主要以应力分析为主。动力卡瓦工作时夹紧钻柱，过大的夹紧力导致钻柱挤毁等，对称的卡瓦体对钻柱的径向力也是对称的，径向力的分布在沿轴向方向呈现出两边小中间大，且在中间处径向力的大小一致，轴向力在动力卡瓦与钻柱的接触段沿轴向基本不变化，并从第四强度理论给出了卡瓦挤毁钻柱的最大载荷，Oa为卡瓦与钻柱的接触长度L，O点为卡瓦体顶部，a点为卡瓦体底部，b、c点代表应力最大值。对深海钻井时动力卡瓦的挤毁载荷研究采用试验的方法证明了51Reinhold-Spiri模型的缺陷。具体试验方法为：动力卡瓦夹紧钻柱，分别在卡瓦与钻柱的接触区域的上、中、下三个地方放置了三个压力传感器，通过测得的压力数据。接触区域的应力大小分布与Reinhold-Spiri模型有着很大的不同，其钻柱内部轴向应力是随着接触区的变大而增大，在卡瓦体底部最大，在顶部最小，而径向应力同样随着接触区的变大增大，在卡瓦体底部附近出现最大径向应力。通过以上钻柱内部应力的研究，表明卡瓦体与钻柱接触区最大应力应出现在卡瓦体底部，上一节的有限元分析应力云图，也证明了这一点，并且应力大小分布也与试验模型相一致，这说明有限元分析结果与实际钻柱受力情况相符合，对钻柱的有限元分析结果正确。随着我国钻井技术向着深井和超深井发展，施加在卡瓦上的载荷越来越大，再加上深井钻井复杂的工艺特点，卡瓦与钻柱都很容易受到损伤，因此有必要弄清楚在钻柱内部的应力分布情况，从而在卡瓦结构设计上避免这种损伤。

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         基于上节钻柱有限元分析结果以及部分理论研究，得到以下结论：（1）从实际情况看，卡瓦体牙板容易在边缘处出现磨损，尤其是卡瓦体底部附近磨损严重，因此在使用动力卡瓦时应定期检查卡瓦体牙板磨损情况，对于磨损严重或者磨损程度不一致的卡瓦牙板应立即更换，且应成套更换，不能新旧混装；（2）合理设计卡瓦体牙板结构，主要是牙板上牙齿的齿前角、齿后角和齿高等参数，此外，卡瓦牙环形包角大小与其对称情况都影响卡瓦对钻柱的径向应力，也是影响钻柱挤毁的重要因素；（3）本文采用了三片卡瓦体，随着卡瓦体数目增大，卡瓦对钻柱的径向应力分布更加均匀，每个卡瓦体上受力也相应减小，避免在钻柱上出现应力集中的现象，因此，动力卡瓦卡瓦体数目应至少在三片以上。

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