API CEAC-TR-96-0102-1996 РАЗРУШЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВОЛОКОННО-КОМПОЗИТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОД КОМБИНИРОВАННЫМ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ ОСЕВОЙ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ: ЭКСПЕРИМЕНТЫ И АНАЛИЗ
ВВЕДЕНИЕ Потребность в альтернативных и/или лучших материалах для удовлетворения строгих требований к производительности и экономической эффективности при разведке и добыче нефти привела к рассмотрению легких волокнистых композитов для различных применений, несущих агрессивные нагрузки. Соединение композитных трубок@, особенно композитных резьбовых соединений@, представляет собой серьезную проблему из-за связанных с этим сложностей. Признано, что методологии проектирования и анализа монолитных металлических соединений применяются уже давно и хорошо зарекомендовали себя. Однако механика и поведение при отказе композитных резьбовых трубчатых соединений для несущих нагрузок изучены недостаточно. Строгих аналитических и экспериментальных методов исследования механической реакции резьбового композитного соединения просто не существует, главным образом, из-за следующих трудностей и сложностей: 1) Сложности в материалах волокнистых композитных соединений. Композиционным материалам присущи неоднородная микроструктура и анизотропные свойства. Точное исследование герметичности композитных соединений требует знания нелинейных анизотропных свойств материала, сложных критериев разрушения и нелинейной механики контакта резьбы. 2) Недостаточное понимание механики контакта резьбовых соединений; Сложности местной геометрии соединения и отсутствие понимания контакта резьбы создают фундаментальную проблему для оценки и прогнозирования разрушения соединения. Соединительные нити признаны самым слабым звеном в составной суставной системе. Детальное изучение резьбового композиционного соединения из различных видов композиционных материалов, как правило, утомительно, сложно и очень сложно. 3) Сложности в режимах разрушения из-за утечки: известно, что трехмерные состояния напряжения и деформации в резьбовой области соединения волокнистого композита очень сложны. Различные виды отказов от утечки могут возникнуть при комбинированном внутреннем давлении, осевой нагрузке и помехах подпитки. Очень мало известно о режимах разрушения и влиянии комбинированных режимов нагрузки на разрушение соединения. 4) Неизвестная долговременная устойчивость к деформации и утечкам; По сравнению с монолитными металлическими соединениями@, композитные резьбовые соединения характеризуются более сложными напряженными состояниями и видами разрушения@, а также проблемой деградации материала. Долговременная деформация и поведение при разрушении резьбовых композитных соединений в настоящее время полностью не изучены. 5) Отсутствие точных методов анализа и проектирования. Сложность материалов соединения @ геометрии @ и нагрузки, а также трудности с механикой контакта и режимами разрушения в резьбовом композитном соединении создают серьезные препятствия для разработки обоснованных методологий анализа и проектирования. . Методологии анализа и проектирования традиционных резьбовых металлических соединений не подходят и не подходят для решения проблемы резьбовых соединений из волокнистых композитов. Глубокие знания механики утечки и разрушения резьбового композитного соединения необходимы для разработки правильных методологий проектирования и анализа.