[发明专利]压裂作业用高压管汇由壬连接结构及螺纹的强度计算方法

摘要

本发明公开了一种压裂作业用高压管汇由壬连接结构及螺纹的强度计算方法，本发明通过现有有限元软件进行建模，定义各部件材料属性和边界条件，进行计算得到在不同螺纹过盈量下内外螺纹之间及接触端面的受力云图，并通过理论推导出螺纹过盈量与上扣扭矩关系曲线，结合实际测定的上扣扭矩，计算得到对应螺纹过盈量下高压管汇由壬连接结构及螺纹的强度。本发明充分考虑了实际上扣扭矩下高压管汇由壬连接结构及螺纹的综合受力情况，对由壬连接结构及螺纹进行了合理、准确的模拟，可以广泛应用于压裂作业下由壬连接结构及螺纹强度计算中，为压裂作业用高压管汇由壬连接结构及螺纹的设计及使用提供了一种可靠的依据。

主权项

1.一种压裂作业用高压管汇由壬连接结构及螺纹的强度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据设定的螺纹过盈量对由壬连接螺纹部件进行过盈装配后，将由壬连接螺纹部件及其相关联部件的几何模型转化为二维轴对称模型，导入有限元软件中对由壬连接螺纹部件及其相关联部件进行网格划分，得到有限元网格模型；步骤二、定义材料属性，所述材料属性包括由壬连接螺纹部件及其相关联部件的材料的弹性模量、泊松比、屈服应力和极限强度；步骤三、对步骤一中得到的有限元网格模型施加相应的载荷边界及约束边界条件，得到有限元模型，其中，所述载荷边界包括由壬连接螺纹部件的螺纹连接部分的螺纹预紧力、公由壬和母由壬的内部流道壁承受的流体压力，所述螺纹预紧力由步骤一中设定的螺纹过盈量通过有限元软件中的模型接触模块来控制；所述约束边界条件包括母由壬和翼形螺母之间的摩擦接触关系、翼形螺母与挡圈之间的摩擦接触关系、挡圈与公由壬之间的绑定接触关系、公由壬与母由壬之间的摩擦接触关系；步骤四、将步骤三中得到的有限元模型在有限元软件中进行求解，得到与步骤一中设定的螺纹过盈量相对应的由壬连接结构的应力分布云图；步骤五、通过应力分布云图得到步骤一中设定的螺纹过盈量下的母由壬和翼形螺母的螺纹之间的接触力，以及挡圈对翼形螺母受压面的接触力，再通过步骤一中设定的螺纹过盈量下的母由壬和翼形螺母的螺纹之间的接触力，以及挡圈对翼形螺母受压面的接触力计算对应的上扣扭矩值；步骤六、改变步骤一中设定的螺纹过盈量，重复步骤一到步骤五，得到不同螺纹过盈量下的上扣扭矩值，绘制螺纹过盈量与上扣扭矩值之间的关系曲线图，通过螺纹过盈量与上扣扭矩值之间的关系曲线图得到实际上扣扭矩值所对应的螺纹过盈量，再以实际上扣扭矩值所对应的螺纹过盈量作为步骤一中设定的螺纹过盈量，重复步骤一到步骤四，得到与实际上扣扭矩值所对应的螺纹过盈量相对应的由壬连接结构的应力分布云图，从而得到与实际上扣扭矩值所对应的高压管汇由壬连接结构及螺纹强度。