D级抽油杆20CrMo钢疲劳裂纹扩展速率及门槛值

通过对D级抽油杆20CrMo钢疲劳断裂的实验研究,得出抽油杆的螺纹段、杆体、过渡段和扳手方段疲劳裂纹的扩展速率及门槛值。同时分析了不同应力比对材料疲劳裂纹扩展速率及门槛值的影响。

抽油杆剩余寿命的研究

用断裂力学的理论和方法，实测和计算了抽油杆杆体含有局部表面裂纹时的疲劳剩余寿命，结果表明．计算值与其测值符合。

错边板半椭圆表面裂纹疲劳扩展实验研究

论述了错边板半椭圆表面裂纹疲劳扩展的实验方法,认为用a、c=1/(A+BN)的关系能较好地拟合a—N、c—N实验曲线,为da/dN、dc/dN的求取找到了一条简便实用的途径。实验研究表明,无论是纯拉伸还是拉弯组合作用,裂纹a向和c向的扩展速率显著不同,但都可以用Paris公式形式表示,其中的应力强度因子用Newman解。将这些结果编成计算机程序,预算了疲劳寿命,预算值与实验值的误差小于7％。

抽油杆材料疲劳裂纹扩展规律的概率研究

本文对抽油杆材料20CrMo钢近门槛区疲劳裂纹的扩展规律进行了实验研究。同时进行了概率分析。认为Paris公式中的c服从对数正态分布,n服从正态分布,裂纹深度a原从正态分布,循环次数N服从对数正态分布,并求出了与剩余寿命有关量的点估计和区间估计。

抽油杆弯曲度检验标准的研究

根据数理统计推断理论,通过成组对比疲劳破坏试验,用t检验法判断检验具有一定弯曲度的抽油杆试件与直试件是否来自平均值相同的母体。提出抽油杆弯曲度的检验标准。

低温下用J_R曲线确定金属材料延性断裂韧度J_(IC)的研究

以石油天然气设备及机器中常用的几种中、低强度钢为代表,通过弹塑性断裂力学J积分试验,研究了在低温环境下如何用J积分阻力曲线(J_R曲线)和裂纹尖端钝化线确定金属材料低温延性断裂韧度J_(IC)值,结果表明,该方法能得到J_(IC)随温度降低而降低的规律,适合于工程应用。

抽油杆杆体及过渡段的剩余寿命研究

本文通过抽油杆材料疲劳裂纹扩展速率及抽油杆工作载荷的研究，对抽油杆杆体及过渡段存在表面缺陷时的剩余寿命进行了分析、推导、计算，得到了便于工程应用的剩余寿命图线，为抽油杆缺陷评定提供了依据。

螺纹联接外螺纹牙底表面裂纹应力强度因子的实验研究

用Ｊａｍｅｓ－Ａｎｄｅｒｓｏｎ方法［１］，对螺纹联接外螺纹牙底表面裂纹在拉伸作用下的应力强度因子进行了实验研究。在大量疲劳裂纹扩展实验取得的ＳＩＦ正则系数值的基础上，用逐步回归分析得到了这种情况下表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子近似式。并将所得结果与拉伸圆杆［２，３，４］和带螺纹拉伸圆杆表面裂纹应力强度因于进行了比较分析，结果表明。

抽油杆材料断裂韧度及机械性能的可靠性分析

对抽油杆材料３５Ｍｎ２钢的机械性能和断裂韧度进行了大量的实验研究，并进行了可靠性分析。认为均服从正态分布。对各参数进行了点估计和区间估计。为对抽油杆各部位、各种缺陷进行可靠性评定提供了依据。

抽油杆螺纹段表面裂纹应力强度因子实验研究

使用James-Anderson方法,通过实验得到了抽油杆杆头螺纹段带预紧力情况下螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子表达式。实验过程中,把20CrMo钢5/8英寸抽油杆杆头螺纹段带预紧力的试件,用应变片控制施加的预紧力使之满足工程实际,然后用降载勾线技术描绘出了螺纹根部横截面上缺陷源的疲劳扩展线,由此取得了一系列疲劳裂纹扩展速率数据,并结合疲劳断裂力学标准试样测定的材料性能,得出试件螺纹段螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子幅值。再引入这二点应力强度因子正则系数Ya、Ys,又得出一系列相对于顿裂纹形状a/c,和相对深度a/r的Ya、Ys数据。再用拟合法得到函数Ya(a/r,a/c),于是得出应力强度因子表达式。将表达式用于估算试件的疲劳寿命,估算表明,与实验结果符合。证明表达式的正确性,可以在工程上实用。

抽油杆扳手方段存在表面缺陷时的剩余寿命

以抽油杆材料疲劳裂纹扩展速率为依据，对抽油杆扳手方段存在半椭圆表面裂纹、角裂纹和直边裂纹时的剩余寿命进行了分析、推导计算，得到了便于工程应用的剩余寿命图线，为抽油杆缺陷评定提供了依据。

低温延性断裂韧度J_(IC)测试技术

根据低温环境下对石油天然气设备及机器中常用的几种金属材料的实验研究结果编制的一项规范,用于油田低温断裂工程进行安全分析.用裂纹小试样,按本《测试技术》测定金属材料低温延性断裂韧度J_(IC)值,以及换算成低温K_(IC)值,此外,矿山、铁路、桥梁等露天作业的机械设备,在冬季作业时,对可能发生的低温断裂进行分析,也可参考使用。

35Mn2钢抽油杆断裂韧度及常规机械性能的试验研究

应用应力强度因子理论和J积分理论得到了材料断裂韧度J_(IC)和平面应变断裂韧度K_(IC)的试验方法,并对抽油杆材料35Mn2钢的机械性能进行大量实测。这项试验研究为评定抽油杆缺陷提供了依据。

拉弯有限厚板半椭圆表面裂纹应力强度因子研究一法

从文献[1]的理论出发,本文得到了拉弯有限厚板半椭圆表面裂纹含自由表面影响系数M的应力强度因子表达式;然后对裂纹面的变形作了“半椭球”假设,导出了M与表面裂纹嘴中心张开位移Δ_0的关系式,简称M-Δ_0公式;最后用错边板模拟拉弯板进行了实验,井与文献[4、5、6]进行了比较,比较表明,本文方法可行。

山形切口三点弯曲试样的SIF柔度标定及应用

本文对三组不同比例尺寸的山形切口三点弯曲试样,进行了直接实验柔度标定,由此确定了应力强度因子(SIF)系数表达式.以此标定结果,测定了工具铜 T10A 的断裂韧度 K_(ICV),并同 GB4161-84方法测定的断裂韧度 K_(IC)进行了比较,二者符合较好.

预紧力对抽油杆螺纹段表面裂纹应力强度因子的影响

鉴于抽油杆杆头螺纹段常产生疲劳破坏，用Ｊａｍｅｓ－Ａｎｄｅｒｓｏｎ方法研究了有预紧力的螺纹段存在表面裂纹缺陷时的应力强度因子，重点讨论了预紧力的影响，采用了预紧力分别为５４，４４，３４ｋＮ的１．５９ｃｍ抽油杆螺纹段试件，用降载勾线技术，动态监测信号，成功地解决了在试件断口上疲劳裂纹扩展过程的留印问题，取得了可靠的大量试验数据，经过数据处理和分析，得到了３种预紧力时的应力强度因子表达式，提出了４４ｋＮ为１．５９ｃｍ抽油杆的最佳预紧力。

低温下金属材料裂纹尖端钝化变形的研究

以石油天然气设备及机器中广泛使用的几种中、低强度钢为代表,在低温下进行断裂力学J积分和常规力学拉伸、冲击试验,然后,用扫描电子显微镜断口分析技术对断口形貌及有关几何参数进行观察和测量,得到了材料强度、试验温度对裂纹尖端延伸区宽度、高度及钝化角影响的规律,以及这些参数与J积分值之间的关系,最后提出了适合于低温环境的裂纹尖端钝化线方程。

抽油杆杆体表面缺陷临界尺寸的确定

应用应力强度因子表达式,在线弹性断裂力学K_I=K_(IC)判据的基础上,提出了25.40mm、22.23mm、19.05mm、15.88mm等4种规格的20CrMo钢D级抽油杆杆体存在局部表面缺陷时确定缺陷临界尺寸的8张图线,并举例说明了工程中使用这些图线的具体方法。对抽油杆杆体实际表面缺陷的简化也提出了原则性的处理意见。

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子近似式研究

本文以拉伸无限体中椭圆片裂纹应力强度因子的精确解析解为基础,引入抽油杆杆体自由表面边界影响系数M,并将抽油杆杆体局部表面缺陷简化为部份椭圆表面裂纹,于是就将有局部表面缺陷的抽油杆杆体问题简化为有部份椭圆表面裂纹的拉伸圆杆问题。在假设拉伸圆杆部份椭圆表面裂纹的变形为“部份椭球”的条件下,得到了M与该表面裂纹嘴中心张开位移Δ_0之间的关系,简称M-Δ_0公式,用变载勾线法勾画不同裂纹形状,用实验测定相应Δ_0,用M-Δ_0公式计算相应的M值,将不同裂纹形状下的M数据进行数学回归,得到了系数M(a/r,a/c)函数,从而得到了抽油杆杆体局部表面裂纹应力强度因子近似式。将对应的表面裂纹形状最深点的数值与文献的结果进行了比较,比较表明,二者大体一致。

拉伸圆杆表面裂纹应力强度因子实验研究

用James—Anderson方法,对拉伸载荷下的圆截面杆中局部表面裂纹应力强度因子进行了实验研究。用逐步回归分析得到了表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子近似表达式。将所得的实验解和现有的数值解进行了比较,结果表明,在表面裂纹最深点符合得较好。