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  • 超深井下射孔弹侵彻超强砂岩的ALE仿真

    分类: 力学 >> 应用力学 提交时间: 2022-11-01 合作期刊: 《应用力学学报》

    摘要: 随着完钻井深不断增加,储层岩石压实度、强度和地层压力也不断增加,需采用超强射孔弹射穿污染带,超强弹-超强靶-高围压组合将增加侵彻分析的难度。应用LS-DYNA软件,结合ALE算法,以某油田井下射孔为例,建立无围压和50 MPa围压下HS45-5型超强弹-枪-液-套管-砂岩三维模型。通过建立非反射边界条件,消除爆轰波对射流成型和效果的干扰; 通过调整关键部位网格密度、优化不同接触面间的网格协调,减少数值畸变与网格数量,提高分析精度,降低机时。研究表明:13 s时,射流能量峰值达60 kJ,占总能量的23%,随后急剧衰减,850 s时衰减为零; 16 s时,射流速度峰值达6 300 m/s; 50 MPa围压下穿深为560 mm,较无围压下降低了20%。通过本研究可为井下超强弹侵彻高围压超强靶的仿真分析提供参考。

  • 表面活性剂溶液中弹性胶束断裂作用下圆柱绕流特征研究

    分类: 力学 >> 基础力学 提交时间: 2023-11-09 合作期刊: 《应用力学学报》

    摘要: 表面活性剂分子溶于水自组装形成的蠕虫状胶束溶液由于其高表面活性和高黏弹性,具有独特的力学响应特性,呈现出与牛顿流体迥异的流动特征。采用考虑溶液中胶束可逆断裂和重构效应的双组分VCM本构方程,研究了溶液流变学特性,发现溶液拉伸应力随应变率呈现出拉伸硬化-稀化-硬化的强非线性特征。研究了蠕虫状胶束溶液绕圆柱流动的特性,在低雷诺数(Re~0.01)下,当维森贝格数Wi>1时,流场出现较强的不稳定性,绕流尾迹区流场呈现随时间波动的特征,通过功率谱分析发现流场波动具有拟周期特征,当胶束断裂引起流体拉伸应力对弹性响应的非线性增强时,流场波动的不规则性增强。圆柱后缘附近出现一对周期性变化的对称涡,表明流体弹性会促进流动分离的发生,流体拉伸应力对弹性变化的强非线性响应是造成低雷诺数绕流流动不稳定性的根本原因,揭示了蠕虫状胶束溶液在低雷诺数高黏弹性时绕流流动不稳定性的产生机理。

  • 钢连梁-部分外包组合剪力墙弱节点抗震性能研究

    分类: 力学 >> 基础力学 提交时间: 2023-04-24 合作期刊: 《应用力学学报》

    摘要: 为研究钢连梁-部分外包组合剪力墙弱节点的抗震性能,设计出钢连梁-部分外包组合剪力墙模型试件。通过有限元软件ABAQUS,对其进行低周往复加载数值模拟,研究混凝土强度、水平加劲肋和竖向加劲肋构造形式、连梁跨高比等因素对节点抗震性能的影响。分析表明:钢连梁-部分外包组合剪力墙节点抗震性能优良,滞回曲线饱满且稳定,位移延性系数大于3,跨高比不大于3.8的试件梁端极限转角均达到0.05 rad,节点试件延性较好; 混凝土强度的提高能够提高节点试件初始刚度,水平加劲肋和竖向加劲肋的设置提高了对墙肢混凝土的约束作用,能够有效阻止裂缝扩展速度。加劲肋是节点区域应力传递的有效途径,加劲肋的设置使节点区的应力能够平稳传递到相邻区域,降低了加载后期荷载下降速度,提升了节点抗震性能; 随着连梁跨高比的增加,节点的承载力和刚度降低。当连梁跨高比大于3.8时,梁端极限转角由0.05 rad降至0.03 rad。