膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，步骤如下：1)、调研膨胀筛管的现状调研，所述膨胀筛管的现状调研内容包括众多学者对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律进行的研究；2)、膨胀筛管基管膨胀机理分析，本发明专利技术涉及膨胀筛管基管技术领域。该膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，通过对膨胀筛管基管膨胀机理分析，对膨胀筛管基管膨胀过程中力学行为及形变规律进行深入研究，方便剖析膨胀过程中力学行为对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律的影响，便于对膨胀筛管基管的优化。对膨胀筛管基管的优化。对膨胀筛管基管的优化。

【技术实现步骤摘要】
膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法


[0001]本专利技术涉及膨胀筛管基管
，具体为一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法。

技术介绍

[0002]膨胀筛管技术最早出现于20世纪90年代末，是在膨胀割缝管技术基础上逐步发展起来的。膨胀筛管为多层结构，内层一般为割缝或打孔结构的膨胀基管，中间层为重叠式过滤网，外层膨胀保护外套，膨胀基管是整个膨胀管的骨架。目前众多学者对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律的研究主要集中在外界因数影响，对膨胀过程中力学行为及形变规律研究较少，不利于对膨胀筛管的深入研究。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，解决了目前众多学者对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律的研究主要集中在外界因数影响，对膨胀过程中力学行为及形变规律研究较少，不利于对膨胀筛管的深入研究的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，步骤如下：
[0007]1)、调研膨胀筛管的现状调研，所述膨胀筛管的现状调研内容包括众多学者对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律进行的研究；
[0008]2)、膨胀筛管基管膨胀机理分析，所述膨胀筛管基管在膨胀过程中，轴向力通过膨胀锥斜面转化为基管内壁内压力使筛管发生变形；
[0009]3)、利用ANSYS对膨胀筛管基管进行有限元分析；
[0010]4)、数据处理分析。
[0011]优选的，所述步骤2)中膨胀筛管基管变形过程可分为剪切变形和弯曲变形两大过程，当相邻两条割缝之间重合部分较少时，钢条受弯矩较小，其变形以剪切力为主；在相邻两条割缝重合较多时，由于钢条受到较大弯矩，变形以弯曲变形为主。实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，膨胀筛管基管膨胀过程中，受轴向力，发生剪切变形和弯曲变形，缝隙外形由四边形逐渐变为八边形。
[0012]假设膨胀后割缝处节点宽度不变，变形后缝宽如式(1)所示
[0013][0014]当相邻两条割缝之间重合部分较少时，钢条受弯矩较小，其变形以剪切力为主，发
生剪切破坏时，单个钢条上所受剪切力如下所示
[0015][0016]基管所能承受的压力如下所示
[0017][0018]在相邻两条割缝重合较多时，由于钢条受到较大弯矩，变形以弯曲破坏为主，此时，重合条中间部分弯矩为零，两端简化为塑性铰链，设单个钢条所受剪力则有
[0019][0020]内压力为
[0021][0022]实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，则
[0023]P＝min(P
nτ
，P
nσ
)
[0024]实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，则
[0025][0026]优选的，所述步骤3)利用ANSYS对膨胀筛管基管进行有限元分析包括：
[0027]31)、对膨胀筛管基管及膨胀锥进行三维建模，本设计方案用CATIA建立的三维模型，先分别建立膨胀锥及膨胀筛管基管，然后将其装配在同一个装配体里面；
[0028]32)、有限元分析。
[0029]优选的，所述步骤32)有限元分析包括：
[0030]321)、打开Workbench，双击工具箱中的静态结构。双击工程数据，进入工程数据界面，对其进行材料设定；
[0031]322)、选中“几何结构”，单击右键打开菜单栏，选择导入几何模型，将建模完成的膨胀筛管基管及膨胀锥导入ANSYS；
[0032]323)、双击模型进入Mechanical界面；
[0033]324)、对膨胀筛管基管及膨胀锥进行材料设置，点击几何结构前的“+”，在下拉菜单中选中膨胀筛管基管，在左下角的属性菜单中对材料进行调用，以相同的方法对膨胀锥进行材料设置，主要研究膨胀筛管基管的力学行为分析，故将膨胀锥的刚度行为设为刚性；
[0034]325)、进行连接设置，所述连接设置包含了接触及连接副设置；
[0035]326)、网格划分，鼠标在网格处单击右键，插入方法，选择膨胀锥，再重复此操作，选择膨胀赛管，插入尺寸调整；
[0036]327)、边界条件设置，点击“分析设置”，将“求解器类型”设置为迭代的，开启大挠
曲。单击右键，在菜单栏中选择“圆柱形支撑”，几何结构选择膨胀筛管基管内表面。将径向与切向设置为自由。单击右键，在菜单栏中选择“连接副载荷”，连接副的下拉菜单中选择膨胀锥对应的移动副，类型选择位移。
[0037]优选的，所述步骤325)连接设置包括：
[0038]3251)、接触设置：膨胀锥与膨胀筛管基管内表面类型选用摩擦接触，对于刚体对柔体接触，目标面总是刚体表面，接触面与目标的选择，摩擦系数设为0.1，接触算法选择增广拉格朗日算法；
[0039]3252)、连接副设置：在连接处单击右键，在插入菜单中选择连接副。将膨胀筛管基管与膨胀锥分开设置；
[0040]3253)、膨胀筛管基管：类型连接类型选择“几何体
‑
地面”，类型选择“一般”，膨胀筛管基管内表面为参考面，将“平移X”、“平移Y”设为自由，行为设置为柔性；
[0041]3254)、膨胀锥：类型连接类型选择“几何体
‑
地面”，类型选择“平移的”，范围选择膨胀锥顶端面，行为设置为刚性。
[0042]优选的，所述步骤4)数据处理分析包括将ANSYS中的数据导出，利用origin进行处理，得出相应曲线，包括膨胀筛管基管壁厚变化曲线、膨胀筛管基管轴向变形图、膨胀筛管基管总变形云图和膨胀筛管基管总变形云图。
[0043](三)有益效果
[0044]本专利技术提供了一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0045](1)、该膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，通过膨胀筛管基管膨胀机理分析，膨胀筛管基管在膨胀过程中，轴向力通过膨胀锥斜面转化为基管内壁内压力使筛管发生变形。其变形过程可分为剪切变形和弯曲变形两大过程，当相邻两条割缝之间重合部分较少时，钢条受弯矩较小，其变形以剪切力为主；在相邻两条割缝重合较多时，由于钢条受到较大弯矩，变形以弯曲变形为主，通过对膨胀筛管基管膨胀机理分析，对膨胀筛管基管膨胀过程中力学行为及形变规律进行深入研究，方便剖析膨胀过程中力学行为对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律的影响，便于对膨胀筛管基管的优化。
[0046](2)、该膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，通过利用ANSYS对膨胀筛管基管进行有限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，其特征在于，步骤如下：1)、调研膨胀筛管的现状调研，所述膨胀筛管的现状调研内容包括众多学者对膨胀筛管使用过程中的压力变化规律、温度变化规律、侵蚀变化规律及失效变化规律进行的研究；2)、膨胀筛管基管膨胀机理分析，所述膨胀筛管基管在膨胀过程中，轴向力通过膨胀锥斜面转化为基管内壁内压力使筛管发生变形；3)、利用ANSYS对膨胀筛管基管进行有限元分析；4)、数据处理分析。2.根据权利要求1所述的一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，其特征在于：所述步骤2)中膨胀筛管基管变形过程可分为剪切变形和弯曲变形两大过程，当相邻两条割缝之间重合部分较少时，钢条受弯矩较小，其变形以剪切力为主；在相邻两条割缝重合较多时，由于钢条受到较大弯矩，变形以弯曲变形为主，实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，膨胀筛管基管膨胀过程中，受轴向力，发生剪切变形和弯曲变形，缝隙外形由四边形逐渐变为八边形。假设膨胀后割缝处节点宽度不变，变形后缝宽如式(1)所示当相邻两条割缝之间重合部分较少时，钢条受弯矩较小，其变形以剪切力为主，发生剪切破坏时，单个钢条上所受剪切力如下所示基管所能承受的压力如下所示在相邻两条割缝重合较多时，由于钢条受到较大弯矩，变形以弯曲破坏为主，此时，重合条中间部分弯矩为零，两端简化为塑性铰链，设单个钢条所受剪力则有内压力为实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，则P＝min(P
nτ
，P
nσ
)实际所能承受内压力为剪切破坏和弯曲破坏中较小的一个，则
3.根据权利要求1所述的一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，其特征在于：所述步骤3)利用ANSYS对膨胀筛管基管进行有限元分析包括：31)、对膨胀筛管基管及膨胀锥进行三维建模，本设计方案用CATIA建立的三维模型，先分别建立膨胀锥及膨胀筛管基管，然后将其装配在同一个装配体里面；32)、有限元分析。4.根据权利要求3所述的一种膨胀筛管基管膨胀过程力学行为及形变研究方法，其特征在于：所述步骤32)有限元分析包括：321)、打开Workbench，双击工具箱中的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗飞，刘璞，唐正强，兰维，贾悦，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：