6. Нажмем кнопку «Выбор» для использования программы в автоматическом режиме. Для запуска нажимаем кнопку «Пуск» и наблюдаем за выполнением программы.

7. Происходит черновое удаление материала концевой фрезой диаметром 16 мм.

Важно

Для урока мы выключили подачу СОЖ, чтобы была возможность наблюдать процесс резания. Однако требуется включать подачу СОЖ при обработке сплавов на основе алюминия и в особенности при обработке любых замкнутых контуров изнутри. Это обеспечивает надежную эвакуацию стружки из зоны резания, поступление смазки и охлаждение детали и инструмента

Смена инструмента

Для обработки кармана 28 × 18 мм и отверстия диаметром 14 мм в программе предусмотрена смена инструмента.

• Обработка продолжится концевой фрезой диаметром 6 мм. Обе фрезы оставляют припуск на дно и стенки элементов для последующей чистовой обработки.
  
• Когда черновая обработка готова, происходит автоматическая смена инструмента и сверление отверстия. В данном случае используем твердосплавное сверло, которое не требует предварительного центрирования.
  

• Снова смена инструмента при чистовой обработке поверхностей дна элементов. Используем те же концевые фрезы диаметром 16 и 6 мм. Обработка происходит по аналогичным траекториям, однако по сравнению с черновой обработкой перекрытие, или ширина фрезерования, больше, а подача ниже. Это обеспечивает лучшую шероховатость поверхностей и более стабильное получение размера на партии деталей.

Важно

Необходимо визуально осмотреть деталь, убедиться в отсутствии дефектов, таких как зарезы и недообработанные поверхности

Измерение

Используем микрометрический глубиномер для определения действительных размеров детали. Обратимся к чертежу, а именно к разрезу В–В, для определения контролируемых размеров.

1. Глубина бобышки под резьбу М42.

• Измеренный размер составляет 11,064 мм.
  
• Согласно чертежу максимальный размер глубины должен составлять 11,08 мм, а минимальный — 11,05 мм.
  
• Действительный размер находится в заданном диапазоне, значит, он годен и доработке не подлежит.
  

2. Глубина отверстия.

Проверим глубину отверстия диаметром 14 мм.

• Действительный размер составляет 15,96 мм.
  
• Согласно чертежу глубина должна лежать в диапазоне от 15,98 до 16,02 мм.
  
• Размер является негодным и подлежит доработке.
  
• По аналогии измеряем остальные глубины.
  

Устранение неточностей

Измерения показали, что ряд размеров является негодным, их следует дообработать.

Важно

Обратим внимание, что размеры, не попавшие в допуск, обрабатывались фрезой диаметром 6 мм, а годные размеры и торцевая поверхность детали обрабатывались фрезой диаметром 16 мм. При этом отклонение от середины поля допусков негодных размеров примерно одинаковое и составляет 0,02 мм. Это означает, что необходимо скорректировать длину фрезы диаметром 6 на значение 0,02 мм

1. Переходим в область управления, раздел «Износ инструмента».

2. Выберем фрезу 6.

3. Т. к. необходимо снять слой материала этой фрезой, указываем отрицательное значение коррекции 0,02 мм.

4. Запустим программу с операцией чистовой обработки дна фрезой 6.

• Перейдем в область управления и найдем начало данной операции в программе.
  
• Ориентируемся на команду вызова и смены инструмента. За это отвечают команда T= и цикл M6.
  
• Используем функции «Найти» и «Поиск». Вводим символы для поиска T= и ищем Т=6. Нас интересует второй инструмент в программе 6, т. к. первая операция с нашей фрезой была черновой.
  
• Для того чтобы корректно запустить программу с данной операцией, необходимо разместить курсор после вызова требуемого инструмента, но до кадра с перемещением.
  
• Отправим программу в автоматический режим.
  

5. Нажимаем кнопку «Выбор». В автоматическом режиме необходимо нажать кнопку «Запустить поиск», находящуюся в вертикальном ряду многофункциональных клавиш.

6. Запускаем программу кнопкой «Пуск».

7. Нажимаем «Пуск» повторно для подтверждения запуска программы с кадра.

Мы провели дообработку. Повторили измерения размеров, подлежащих доработке. Теперь, сравнивая полученные действительные размеры и размеры, указанные на чертеже, мы видим, что они лежат в допустимых пределах и их можно считать годными.

“

Итак, мы перенесли и скопировали заранее написанную в Mastercam и спостпроцессированную управляющую программу на стойку ЧПУ станка. Также научились запускать и частично обрабатывать деталь. Проконтролировали ряд размеров. Определили годность этих размеров и исправили негодные. Это очень важный навык! Давайте закрепим его, выполнив несколько заданий.

Дополнительные материалы

Ссылка на скачивание программы Mastercam
Режимы резания для урока 12
Урок 12. 1 сторона (Д16Т без чистовых стенок)
Чертеж WSR
FREZEROVKA_1USTANOV

Интерактивное задание

Для закрепления полученных знаний пройдите тест

С внешнего накопителя

Не имеет значения

Создавая сразу на станке

С локального диска

При обработке сплавов на основе алюминия

При обработке любых замкнутых контуров изнутри

При необходимости наблюдать процесс обработки

При необходимости охлаждения детали

Перекрытие, или ширина фрезерования больше, а подача ниже

Перекрытие и ширина фрезерования меньше

Подача больше, а ширина фрезерования меньше

Ширина фрезерования совпадает, но подача ниже

Трехточечный нутромер

Микрометрический глубиномер

Штангенциркуль

Микрометр

К сожалению, вы ответили неправильно на все вопросы

Прочитайте лекцию и посмотрите видео еще раз

К сожалению, вы ответили неправильно на большинство вопросов

Прочитайте лекцию и посмотрите видео еще раз

К сожалению, вы ответили неправильно на большинство вопросов

Прочитайте лекцию и посмотрите видео еще раз

Неплохо!

Но можно лучше. Прочитайте лекцию и посмотрите видео еще раз

Отлично!

Вы отлично справились. Теперь можете ознакомиться с другими компетенциями

Анализ усталости алюминиевых бурильных труб – Eco Instituto

Proceedings of OMAE04

OMAE2004-51409

Анализ усталости алюминиевых бурильных труб

Guilherme Farias Miscow
Metallurgical Eng. Отдел – COPPE/UFRJ – Бразилия

Paulo Emílio Valadão de Miranda
Metallurgical Eng. Департамент – COPPE/UFRJ – Бразилия

João Carlos Ribeiro Plácido
PETROBRAS / CENPES – Бразилия

Theodoro Antoun Netto
Ocean Eng. Отдел – COPPE/UFRJ – Бразилия

РЕФЕРАТ  

При бурении скважин с большим отходом от вертикали вес бурильной колонны на фут является критическим расчетным параметром, который может ограничивать достижимую глубину. Одним из практических решений является использование бурильных труб из материалов, альтернативных традиционным стальным бурильным трубам. Самые прямые варианты – титан и алюминий. Титан в целом убыточен из-за своей дороговизны, хотя титановый сплав Ti-6Al4V уже применялся в авиастроении. В последнее время в России производятся бурильные трубы из алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg, аналогичных сплавам 2024, также применяемым в самолетах. Эти трубы представляют разумную коммерческую стоимость.

Усталостное повреждение бурильных труб происходит в условиях циклического нагружения, например, из-за вращения на криволинейных участках скважины. Отказы, вызванные зарождением и распространением трещин, представляют собой один из самых высоких рисков для структурной целостности этих труб. Обычно механизмы разрушения развиваются в переходной области бурильного замка. Несколько механических и металлургических факторов влияют на усталостную долговечность бурильных труб. Первые в основном представляют собой геометрические разрывы, такие как переходные зоны, ямки и следы проскальзывания.

В этом исследовании роль обоих факторов в усталостной долговечности бурильных труб изучается с помощью программы экспериментальных испытаний. Фундаментальные механизмы усталости исследуются с помощью лабораторных испытаний небольших образцов, проводимых в оптико-механическом приборе для определения усталости. Кроме того, были проведены полномасштабные испытания на усталость трех алюминиевых бурильных труб. Испытанные трубы используются в горизонтальном участке некоторых скважин с большим отходом от вертикали на северо-востоке Бразилии.

ВВЕДЕНИЕ 

Сверхглубокие и наклонно-направленные нефтяные скважины многочисленны в бразильских нефтяных бассейнах. Эти скважины с увеличенным отходом от вертикали являются проблематичными, если вес колонны бурильных труб

превышает проектные ограничения. Также инженерной проблемой является транспортировка тяжелого груза труб к перфорационным площадкам. Решением является использование альтернативных материалов для бурильных труб с низкой плотностью, но сохраняющих высокую механическую прочность. Прямые варианты – титановые и алюминиевые сплавы. Первый является дорогим выбором для бразильского рынка, а второй начинает использоваться в тестовом масштабе.

Целью данной работы является анализ усталостных свойств алюминиевого сплава (небольшие эксперименты) и его реальной бурильной трубы (полномасштабные эксперименты).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ

Малые эксперименты

Исследуемым материалом был алюминиевый сплав Д16Т по российскому стандарту ГОСТ 4784, аналогичный обозначению 2024 – T4 ASTM. Это сплав системы Al-Cu-Mg с естественным старением, химический состав которого представлен в таблице 1. Его механические свойства приведены в таблице 2. 

Таблица 1 : Химический состав сплава Д16Т в весовых процентах.

На основе механических свойств были запрограммированы и проведены испытания на усталость, чтобы получить диаграмму S-N для материала. Испытания проводились с помощью специально разработанной для этой цели оптико-механической системы [1] с коэффициентом напряжения R = – 1 (полностью реверсивное напряжение). Количество циклов отсчитывали от начала испытания до разрушения или после достижения 107 циклов (выбега). Когда два последовательных образца не разрушались в течение 107 циклов, определяли предел выносливости. Подготовка образца (рис. 1) представляла собой обычную процедуру шлифовки и полировки до получения зеркальной поверхности без травления.

Чтобы охарактеризовать способность материалов поглощать пластическую деформацию при воздействии усталостных усилий, образцы были проанализированы в условиях дифференциального интерференционного контраста во время испытаний на усталость.

Образцы, подвергшиеся разрушению, подвергали исследованию поверхности излома с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) для выявления мест зарождения усталостных трещин, областей распространения трещин и областей окончательного разрушения в результате перегрузки доменов.

 Таблица 2 : Механические свойства сплава Д16Т.

Рисунок 1:  Размеры усталостных образцов в миллиметрах. Толщина: 3,5 мм.

Полномасштабные эксперименты 

Основные характеристики стенда, использованного в натурных экспериментах, были описаны в предыдущей работе Miscow et.al. по усталости стальных труб. [2]. Он включает в себя стальную конструкцию с одним узлом центральной поперечной силовой рамы, оснащенным гидравлическим приводом, одним гидравлическим приводом для натяжения и двумя узлами концевых опор, снабженными осевыми и радиальными подшипниками. Установка также оснащена одним приводным механизмом для вращения образца (электродвигатель, зубчатый ремень и шкивы), набором контрольно-измерительных приборов (тензодатчики, LVDT, датчики давления и т. д.), а также компьютеризированной системой сбора данных и замкнутой системой управления. .

Принцип действия аналогичен известному маломасштабному испытанию на вращающийся изгиб [3]. Образец бурильной трубы собирается в балку. Замковый замок находится в центре образца, который просто поддерживается на концах. Затем к бурильному замку прикладывается поперечная нагрузка, совпадающая со средней частью. Эта нагрузка создает продольный изгибающий момент на образце с максимальным значением в точке приложения и линейным затуханием к концевым опорам. При вращении трубы металлические волокна перемещаются из зоны сжатия в зону растяжения, вызывая усталость металла. Среднее напряжение имитируется растяжением образца с помощью гидравлического привода, воздействующего на один конец образца, в то время как другой конец защемлен в осевом направлении.

Три образца (названные DPA01, DPA02 и DPA03) были изготовлены из двух алюминиевых труб с резьбовыми концами, соединенных друг с другом стальным соединением. Две секции трубы схематично показаны на рис. соединение и труба). Детали были свинчены друг с другом с образованием образца общей длиной 5,2 м в соответствии со спецификациями производителя (максимальный крутящий момент 22000 Н·м, приложенный вручную). На рис. 3 показана область бурильного замка одного из образцов.

Перед каждым экспериментом измеряли размеры испытуемых образцов в разных сечениях. Диаметр (D) измеряли штангенциркулем в двадцати точках по окружности двадцати поперечных сечений в каждой из труб. Ультразвуковой датчик использовали для измерения толщины (t) в тех же точках, где измерялись диаметры, всего сорок измерений толщины на каждом поперечном сечении. Измеренные сечения показаны на рис. 4. Сечения со стороны наружной резьбы стального соединителя обозначаются от M1 до M20, а сечения со стороны внутренней резьбы — от F1 до F20. Отклонения размеров от номинальных значений оказались очень небольшими (обычно менее 6 % и 0,5 % для наружного диаметра и толщины соответственно). По этой причине, а также из-за нехватки места было сочтено излишним сообщать эти значения здесь.

После сборки в аппарате и перед испытанием на усталость четыре продольных тензорезистора монтируются на разных участках как охватываемой, так и охватывающей сторон (а именно, M1, M4, M8, M12, F1, F4, F8 и F12) (рис. 4). ). Затем к образцу прикладывают выбранные нагрузки для желаемого диапазона напряжений и среднего напряжения, после чего образец вращают, как и при реальных испытаниях на усталость, но с ограниченным числом циклов. Деформации регистрируются, а затем данные обрабатываются для получения фактических напряжений, действующих на образец. При необходимости первоначально приложенные нагрузки корректируются, чтобы соответствовать желаемым параметрам тестовой нагрузки. Типичные наборы данных этого предварительного нагрузочного теста показаны на рисунках 5 и 6 (образец DPA02). Поскольку изгибающий момент и инерция изменяются по длине образцов, между сечениями регистрируются разные амплитуды напряжений. Мы решили последовательно задавать напряжения в сечении М1, записывая результирующие напряжения в других сечениях.

Рис. 2:   Две секции трубы.

Для первого испытанного образца (DPA01) была задана амплитуда напряжения ( _a σ) 120 МПа и среднее напряжение ( _m σ) 25 МПа. Эти значения были выбраны с учетом результатов мелкомасштабных испытаний. Последующие испытания были разработаны на основе результатов предыдущих полномасштабных испытаний, как это будет описано в следующем разделе. Заданные значения для каждого образца приведены в табл. 3. В последнем столбце амплитуды напряжений скорректированы с учетом влияния среднего напряжения по уравнению Содерберга (1) (с пределом текучести σ _о = 447 МПа).

Рис. 3: Область бурильного замка образца DPA02.

Рисунок 4:   Измерительные секции и схема крепления тензорезисторов.

Таблица 3:  Номинальные нагрузки при натурных испытаниях.

Рис. 5: Типичный набор данных предварительного нагрузочного теста для DPA02, штыревая часть.

Рисунок 6:  Типичный набор данных предварительного нагрузочного теста для DPA02, гнездовая часть.

Все испытания проводились до обнаружения сквозной трещины. Сквозные трещины были обнаружены путем внутреннего давления на образец до давления 30 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку внезапная потеря давления указывала бы на наличие трещин в материале, давление постоянно контролировалось электронным датчиком давления, связанным с системой сбора и контроля данных. При первых признаках снижения давления эксперимент автоматически останавливался для дальнейшей проверки течи.

Несмотря на то, что гидравлическая система была спроектирована таким образом, чтобы поперечные и осевые силы оставались постоянными во время испытания, во время экспериментов наблюдались небольшие колебания (максимум 5 %) из-за смещения трубы. Чтобы учесть этот эффект, напряжения, указанные в следующем разделе, были рассчитаны на основе предварительных испытаний под нагрузкой, но с использованием средних взвешенных по силе значений, полученных в каждом испытании на усталость.

РЕЗУЛЬТАТЫ 

Результатом усталостных испытаний стала диаграмма S – N, представленная на рисунке 7. Незакрашенные точки соответствуют результатам в малом масштабе, а закрашенные точки соответствуют результатам в полном масштабе. Установлено, что предел выносливости составляет 125 МПа, так как напряжение, ниже которого разрушение не наблюдается после 10 ⁷ циклов. Результаты полномасштабных испытаний также приведены в таблице 4.

Таблица 4:   Результаты полномасштабных испытаний.

Мониторинг испытания на усталость, проанализированный с помощью дифференциального интерференционного контраста (рис. 8 – рис. 10), показывает, что способность материала поглощать поверхностную пластическую деформацию низкая. Направление распространения трещин слабо выражено, с интенсивным вторичным растрескиванием σ a 200 (МПа). Отсутствие полос скольжения на поверхности также было DPA02 – отметила Femea.

СЭМ-анализ поверхностей усталостного излома представлен на Рис. 11 –

Рис. 13. Видно, что поверхность излома резко меняется F8 F12 при уменьшении приложенного напряжения.

На рис. 14 и 15 показан визуальный осмотр поверхности излома трубы DPA01. На Рисунках 16 – 18 представлен визуальный осмотр поверхности излома трубы DPA03.

Рисунок 7 : Диаграмма S – N для сплава Д16Т. Принятый предел выносливости составил 125 МПа. Асимптотического предела усталости не существует. При напряжении 180 МПа наблюдается изменение поведения в виде уменьшения влияния напряжения на усталостную долговечность.

Рисунок 8 : Анализ усталостной поверхности методом дифференциального интерференционного контраста. Наблюдается диффузное распространение трещин с интенсивным вторичным растрескиванием. Оригинальное увеличение: 50X.

Рис. 9 : Анализ усталостной поверхности методом дифференциального интерференционного контраста. Фрагмент рис. 2. Отклонение трещины, вероятно, из-за препятствия распространению фронта пластической деформации, характеризующего диффузионное распространение трещины. Оригинальное увеличение: 200X.

Рисунок 10 : Анализ усталостной поверхности методом дифференциального интерференционного контраста. Фрагмент рисунка 3. Участок отклонения трещины, представляющий возможное проникновение и выдавливание, зародившееся в устойчивых полосах скольжения. Оригинальное увеличение: 500X.

Рисунок 11 : Поверхность усталостного излома образца, испытанного при 274 МПа. Обширная зона перегрузки. Верхняя граница образца (А), боковая граница (Б), области перегрузки (С и Г), область перегрузки (Д), параллельная С, след (Е) виртуального сближения плоскостей С и D; и прерывистый фронт трещины перегрузки (G). Оригинальное увеличение: 31X.

Рисунок 12 : Поверхность усталостного излома образца, испытанного при 213 МПа. Площадь перегрузки меньше. Место зарождения трещины (A), место распространения трещины (B) и четыре зоны перегрузки

Рис. 13 : Поверхность усталостного разрушения образца, испытанного при 177 МПа. Область перегрузки приурочена к небольшому участку поверхности разрушения. Место зарождения трещины (A), область распространения (B) и две зоны перегрузки (C и D). Оригинальное увеличение: 33X.

Рисунок 14 : Визуальный осмотр бурильной трубы DPA01. Выявлено несколько мест зарождения трещин, областей распространения и областей перегрузок. Вероятная главная трещина распространилась по области A. Точки B, C и D являются вероятными местами зарождения вторичной трещины с областями распространения, обозначенными E, F и G, с окончательным разрушением от перегрузки, обозначенным H, I и J соответственно. В L и M есть следы дробления поверхности излома, вероятно, это две последние точки контакта перед разделением поверхностей. Вероятно, преобладали две трещины, одна в верхней части, а другая в нижней части. Как только они достигают критического размера, внезапно происходит разрушение путем перегрузки в J и дробления в L и M. 

Рисунок 15 : Фрагмент внутренней поверхности DPA02. Показаны точки B и M на рисунке 14. Видны две внутренние трещины, одна в точке В, другая параллельно ей. Эти внутренние трещины, казалось, отслоили поверхностный материал. Точка контакта М здесь более очевидна.

Рисунок 16 : Визуальный осмотр бурильной трубы DPA03. Место зарождения трещины с последующим распространением, обозначенное в A. Другое место зарождения трещины с отметинами на пляже из-за циклов перегрузок. C и D представляют два других места зарождения трещины, пути распространения которых встречаются друг с другом. Область перегрузки представлена ​​в E, а трещина зародилась в D и F. Точка G — еще одно место зарождения трещины с отметками на берегу, указывающими путь распространения с отметками перегрузки.

Рис. 17 : Фрагмент области B на рис. 16. Отметины пляжа видны посередине с увеличением интервала слева направо. Также видны радиальные следы из-за циклов перегрузок перед окончательным разрушением.

Рис. 18 : Фрагмент точки G на рис. 16. Отметки берега наблюдаются справа налево с увеличением интервала. Также наблюдаются радиальные следы от циклов перегрузок.

ОБСУЖДЕНИЕ

Усталостные свойства соответствуют ожидаемым механическим свойствам при растяжении. Асимптотического предела выносливости нет, что является разумным для алюминиевого сплава. Интересным моментом является то, что диаграмма S – N демонстрирует четко определенное изменение в своем поведении. При более высоких напряжениях усталостная долговечность резко снижается с увеличением нагрузки. При более низких напряжениях эффект снижается. На диаграмме есть точка при приложенном напряжении 180 МПа, которое определяется здесь как напряжение переходного поведения.

Для анализа усталостной поверхности с помощью дифференциального интерференционного контраста можно установить связь с ее механическими свойствами. Вторичное растрескивание, наблюдаемое на рис. 8, свидетельствует об отсутствии у материала способности поглощать пластическую деформацию. Вместо зародышей поверхностных полос скольжения, интрузий и экструзий происходит растрескивание, рассеивая энергию за счет создания новой поверхности. В низкопрочных алюминиевых сплавах также имеет место множественное растрескивание, но ему предшествует накопительное проскальзывание [4]. Диффузный путь трещины является еще одним показателем высокой механической прочности материала. Для пластичных низкопрочных сплавов траектория усталостной трещины принимает перпендикулярное направление, как только она достигает размера нестабильного распространения трещины (стадия роста трещины II). Как это было показано на рисунке 9, трещина отклоняется от своего пути, потому что она встречает возможный металлургический дефект, такой как включение, подобное оксиду, который препятствует ее распространению, заставляя трещину принять другое направление. Такое поведение может быть полезным для усталости, так как остановка растрескивания и прогиб уменьшают скорость роста усталостной трещины [5]. Только при более высоких увеличениях (рис. 10) были выявлены возможные интрузии и экструзии, а на других участках их наличие не обнаружено.

Поверхности излома образца изменяются в зависимости от приложенного напряжения. При более высоких значениях напряжений (рис. 11) поверхность разрушения имеет преимущественно участки перегрузок; с явно небольшими зонами распространения трещин. С уменьшением напряжений (рис. 12) увеличивается площадь распространения с ограниченными зонами перегрузки. При значениях напряжения ниже 180 МПа (рис. 13) преобладают области распространения трещин с небольшими участками перегрузки.

Хотя в литературе сообщается, что в подобных сплавах наблюдается распространение трещины сдвиговой моды с фронтами трещины с одной или двумя полосами сдвига с ориентацией 45° по отношению к направлению нагрузки [6], это явление не наблюдалось здесь. Это становится ясным в точке G, рис. 11. Два фронта перегрузочной трещины (C и D) определяют виртуальный след пересечения F, т. е. действительно принадлежит только D. Точка G показывает, что фронт трещины C продолжает свой путь до отрыва поверхности , то, что произошло в F. Если бы это была полосовая трещина сдвига, то на рис. 11 не было бы точки G.

Визуальный осмотр DPA03 показывает, что после возникновения основной трещины в точке A с уменьшением поперечного сечения из-за распространения трещины береговые отметки в точках B и G становятся более разнесенными. Резистивное сечение также уменьшено в областях C, D и F. По-видимому, радиальные следы в точках C и G являются результатом циклов перегрузок непосредственно перед разрушением, так как эти следы расположены далеко друг от друга, а точки C и G находятся почти в противоположных сторонах. .

Множественные места зарождения трещин являются обычным явлением в реальных конструкциях, особенно в конструкциях с правильной геометрией, таких как трубы, без основного геометрического концентратора напряжений. Замковое соединение бурильных труб, особенно в рассматриваемом здесь случае, тем не менее является критической областью из-за изменений в материале и геометрии, которые вызывают концентрацию напряжений. Хотя зарегистрированные напряжения для натурных испытаний были получены в ближайших контролируемых точках к областям разрушения, они не отражают точно концентрацию напряжений в местах зарождения трещин. Именно поэтому результаты полномасштабных испытаний на усталость показали более низкие усталостные характеристики, чем результаты мелкомасштабных испытаний. В будущей работе будет проведен численный анализ по конечным элементам для дальнейшего изучения проблемы. Первоначально распределение напряжений в окрестности соединителя, включая внутреннюю резьбу, будет определяться с помощью трехмерной конечно-элементной модели. Затем будут воспроизведены физические эксперименты (предварительные испытания под нагрузкой), чтобы лучше оценить коэффициенты концентрации напряжений в местах зарождения трещин, наблюдаемых экспериментально. Затем будет разработана более сложная модель, способная воспроизвести возможные первоначальные трещины в области соединителя. Он будет использоваться для проведения анализа механики разрушения для оценки, вместе с параметрами материала, полученными экспериментально, усталостной долговечности этих соединений для различных условий нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• Высокая механическая прочность материала в сочетании с низкой пластичностью снижает его способность поглощать поверхностную пластическую деформацию при усталости;

• Крупные трещины от перегрузок на поверхностях излома при более высоких напряжениях доказывают, что увеличение напряжений (более 180 МПа) резко снижает усталостную долговечность;

• Разрушение корня в полномасштабных испытаниях было основной причиной более низкой усталостной долговечности бурильных труб по сравнению с результатами мелкомасштабных испытаний;

• Необходимо провести численный анализ для оценки более низкой усталостной долговечности бурильных труб.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы благодарят PETROBRAS и FINEP за финансовую поддержку проекта PENO – 4267, результатом которого стала эта работа.

ССЫЛКИ

[1] Miscow, G. F., Miranda, P. E. V., Utilização de countere por interferência diferencial na identificaporção de 9 fadigaporida de deslizamento0008 , CONAMET / SAM – SIMPOSIO MATERIA 2002, Сантьяго, Чили, Actas del Congresso Vol. II, 2002, страницы 557-562.

[2] Мискоу, Г. Ф., Миранда, П. Е. В., Нетто, Т. А., Пласидо, Дж. К. Р., Методы определения усталостных характеристик полноразмерных бурильных труб и образцов малого масштаба , International Journal of Fatigue, Article in Press, 2004.

[3] Барсом, Дж. М. и Рольфе, С. Т. Контроль разрушения и усталости в конструкциях , 2-е издание, Prentice Hall, 1987.

[4] Zhang, X.-P., Li, W.-F., Исследование зарождения и поведения коротких усталостных трещин, исходящих из образца с одинарным надрезом, с помощью SEM на месте, Материаловедение и инженерия A, том 318, выпуски 1-2, ноябрь 2001 г. , страницы 129-136.

[5] Чан, К. С., Джонс, П. и Ван, К. Рост усталостных трещин и траектории разрушения в отлитых в песчаную форму алюминиевых сплавах B319 и A356 , Материаловедение и инженерия A, Том 341, Выпуски 1-2, 20 Январь 2003 г., страницы 18–34.

[6] Schijve, J., Skorupa, M., Skorupa, A., Machniewicz, T. and Gruszczynski, P., Рост усталостных трещин в алюминиевом сплаве Д16 при нагружении с постоянной и переменной амплитудой , International Journal of Усталость, том 26, выпуск 1, январь 2004 г., страницы 1-15.

Copyright © 2004 ASME

Алюминий 6061 по сравнению с алюминием 2024

Чем один сплав отличается от другого и какой из них лучше всего подходит для вашего проекта?