【技术实现步骤摘要】
水平定向钻钻杆疲劳寿命分析方法
本专利技术涉及一种水平定向钻钻杆疲劳寿命分析方法，属于石油天然气管道输送领域。
技术介绍
钻杆是钻孔工具中连接钻头，用以传递力的杆件。水平定向钻钻杆的长度一般在九米左右。光管和原钢管材在经过多次加工步骤后被制成水平定向钻钻杆。首先，通过钢管加厚工序的处理，光管外表面向内弯，钢管管壁加厚。下一步，进行螺纹加工并镀上能够增加强度的铜。然后进行非破坏性质量控制检验，随后进行钢管管体接头的焊接。而后，管体会经历焊接热处理和焊接最终处理，以消除焊接残余压力。在对成品钻杆进行渡漆和包装前要对钢管成品进行其他的一些检测，包括硬度测试，压力测试和非破坏性测试。在西气东输项目的工程中，遇到河流时，为了把管道铺在河床的下面需要经过三步，即导向孔阶段，扩孔阶段和管道回拖的施工阶段。在扩孔阶段扩孔器和扶正器联合使用，钻杆受到拉力、扭矩和在重力作用下的自然弯曲。需要评估钻杆在这种应力下的疲劳寿命。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种水平定向钻钻杆疲劳寿命分析方法，其通过以下技...
【技术保护点】
1.一种水平定向钻钻杆疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，建立水平定向钻钻具组合的三维几何模型，并将所述三维几何模型结构进行离散化得到有限元网格模型；/n步骤2，对所述有限元网格模型的单元进行单元特性分析，对于任一位移单元，采用矩阵符号并建立相应的矩阵方程：/n单元中任意一点的位移矩阵d使用该单元结点位移矩阵δ
【技术特征摘要】
1.一种水平定向钻钻杆疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立水平定向钻钻具组合的三维几何模型，并将所述三维几何模型结构进行离散化得到有限元网格模型；
步骤2，对所述有限元网格模型的单元进行单元特性分析，对于任一位移单元，采用矩阵符号并建立相应的矩阵方程：
单元中任意一点的位移矩阵d使用该单元结点位移矩阵δe来表示：
d＝Nδe(1)
式中，N为形函数矩阵，其元素是坐标的函数；
利用几何关系将单元中任意一点的应变ε使用待定的单元结点位移矩阵δe表示：
ε＝Bδe(2)
式中，B为应变矩阵，其元素也是坐标的函数；
利用应力与应变之间的物理方程，应力σ表述如下：
σ＝DBδe＝Sδe(3)
式中，D为由单元材料弹性常数所确定的弹性矩阵；S＝DB为应力矩阵，其元素也是坐标的函数；
步骤3，利用虚位移原理或是最小势能原理可以建立单元刚度方程：
keδe＝Fe+FEe(4)
式中，Fe为单元结点力矩阵，它是相邻单元对该单元产生的结点作用力所排列成的矩阵；FEe为作用在该单元上的外荷载转换成的且作用于单元结点上的单元等效荷载矩阵；ke为单元刚度矩阵，其计算公式为：
式中，Ωe对平面问题是单元面积，对三维问题是单元体积；
步骤4，对各单元仅在结点相互连接的单元集合体用虚位移原理或最小势能原理进行推导，建立表示整个结构结点平衡的方程组，即整体刚度方程：
KΔ＝Pd+PE＝P(6)
式中，K为整体刚度矩阵，P为整体综合结点荷载矩阵，Δ为结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：马晓成，左雷彬，李国辉，杨春玲，杨威，马红昕，苏卫锋，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油管道局工程有限公司，中国石油天然气管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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