[发明专利]水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种水下井口疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：

确定水下井口的工况类型，并获取所述水下井口在确定的所述工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；

建立水下井口的物理三维模型，建立所述水下井口的物理三维模型所需参数包括所述水下井口中各部件的物理装配参数和材料参数，所述各部件的物理装配参数包括所述部件的尺寸参数、配合关系和约束条件，所述各部件的材料参数包括所述部件的力学性能参数和热学性能参数；

将所述水下井口的力学参数和流体温度参数施加于所述水下井口的物理三维模型，以形成所述水下井口的热力耦合模型，并通过所述热力耦合模型确定所述水下井口的疲劳热点；

根据所述水下井口的所述疲劳热点计算对应的疲劳损伤度；

根据所述疲劳损伤度确定所述水下井口的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的水下井口疲劳寿命预测方法，其特征在于，获取所述水下井口在确定的所述工况类型下对应的力学参数和流体温度参数，具体包括：

通过力学传感器或计算模型获取所述水下井口受到的压力、扭矩、悬挂重量、承压重量和径向载荷等力学数据；

根据海流力计算模型获取所述水下井口受到的海流力；

根据土壤力计算模型获取所述水下井口受到的土壤力；

根据温度传感器获取所述水下井口的温度参数；

其中，所述水下井口受到的海流力、所述水下井口的悬挂重量、所述水下井口的承压重量、所述水下井口的径向载荷、所述水下井口受到的土壤力和所述水下井口的温度分布的至少一者可由传感器获取。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立水下井口的物理三维模型，具体包括：

建立材料参数库，所述材料参数库中包括所述水下井口中所有部件的材料对应的力学性能参数和热学性能参数；

根据所述材料参数库，确定所述水下井口的各部件的材料的力学性能参数和热学性能参数；

将所述水下井口的各部件按照预设配合关系进行装配，以形成所述物理三维模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立所述材料参数库，具体包括：

所述水下井口部件材料的力学性能参数和热学性能参数，包括材料的密度、泊松比、屈服强度、对流传热系数、导热系数、弹性模量和线膨胀系数、应力寿命曲线等；

其中，所述应力寿命曲线根据材料的屈服强度计算获取；或，

所述应力寿命曲线根据材料的疲劳试验获取。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述水下井口的所述力学参数和所述流体温度参数施加于所述水下井口的物理三维模型，以形成所述水下井口的热力耦合模型，具体包括：

根据所述流体温度参数求解温度场，并将所述温度场施加于所述物理三维模型，其中，求解所述温度场所需的热学性能参数，包括对流传热系数、导热系数、弹性模量和线膨胀系数等；

根据所述力学参数对施加有所述温度场的物理三维模型进行受力分析，以得到所述热力耦合模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述力学参数对施加有所述温度场的物理三维模型进行受力分析，以得到所述热力耦合模型，具体包括：

根据所述力学参数对所述物理三维模型进行受力分析，以确定所述物理三维模型中等效应力最大或安全系数最小的位置；

将所述等效应力最大或安全系数最小的位置确定为所述热力耦合模型的疲劳热点。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，根据所述疲劳损伤度确定所述水下井口的疲劳寿命，具体包括：

确定每个运行周期内所述疲劳热点在不同工况类型下的疲劳损伤度；

根据所述疲劳热点在不同工况类型下的疲劳损伤度，确定所述水下井口在所述运行周期内的平均疲劳损伤度；

将所述平均疲劳损伤度作为基准值，并将所述水下井口的疲劳损伤度由基准值增长至预设阈值的时间确定为所述水下井口的疲劳寿命。