基于有限元分析和田口方法的熱矯直參數(shù)優(yōu)化

尹浩

【摘 要】基于有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA，建立了V150油套管熱矯直的三維有限元模型，根據(jù)田口方法對(duì)熱矯直參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用信噪比評(píng)估了平直度的品質(zhì)特性。結(jié)果表明：壓扁量與傾斜角為不重要因子，壓彎量為重要因子，最優(yōu)參數(shù)組合為壓彎量45mm，壓扁量4.0mm，傾斜角31°，有效地實(shí)現(xiàn)了矯直參數(shù)的優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】熱矯直 田口方法 壓扁量

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，開采環(huán)境趨向惡劣化，對(duì)油套管的性能要求越來越高 [1]。油套管經(jīng)軋制后，采用熱矯直來消除或減小形狀誤差。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化及其困難，采用有限元模擬可以解決這個(gè)問題[2]。本文利用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA動(dòng)態(tài)模擬了V150油套管熱矯直過程，結(jié)合田口方法探索出了最優(yōu)熱矯直參數(shù)組合，為高性能油套管生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 有限元模型

1.1 材料屬性

V150油套管規(guī)格為φ177.8 mm×12.65 mm，全長為11.2 m，材料參數(shù)見表1。

1.2 網(wǎng)格劃分

采用映射方法劃分網(wǎng)格，徑向分為5層，環(huán)向分為60層，軸向網(wǎng)格采用15 mm和30 mm混合劃分，而矯直輥尺寸劃分為20 mm。

1.3 接觸條件

以矯直管為接觸從面，矯直輥為目標(biāo)主面，采用自動(dòng)面-面接觸，打開SMOOTH選項(xiàng)進(jìn)行光滑處理。矯直速率為650 mm/s，摩擦系數(shù)為0.20。

3 結(jié)語

（1）矯直參數(shù)中，壓彎量為重要因子，壓扁量與傾斜角為不重要因子。（2）最優(yōu)矯直參數(shù)組合為壓彎量45mm，壓扁量4.0mm，傾斜角31°，矯直后，油套管平直度得到有效改善，管端≤1/1000mm，管體≤1/1500mm，實(shí)現(xiàn)了矯直參數(shù)的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬開華，劉修善.深井超深井鉆井新技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2005.

[2]李連進(jìn)，沈淑君.數(shù)值仿真技術(shù)在石油套管制造中應(yīng)用的展望[J].天津冶金，2004，（6）： 35-37.