《抽油杆;疲劳寿命;载荷;静特性;影响因素》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抽油杆;疲劳寿命;载荷;静特性;影响因素（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）I 摘 要本文首先介绍了几种疲劳寿命研究的方法以及它们各自所使用的条件和范围。其次分别计算了直井和水平井抽油杆柱的各种参数，主要是对其实际工作状况下的载荷进行了研究， 得出了直井中抽油杆柱的部分参数， 如各级杆的加速度、杆径、载荷等；并按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态，给出了造斜段、稳斜段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。最后通过疲劳强度理论、 S-N曲线、累积损伤因子理论及静特性推测了抽油杆的疲劳寿命，并将其与抽油杆的实际工作疲劳寿命进行了比较，在此基础上探索了影响抽油杆疲劳寿命的因素，为改进抽油杆的疲劳性能提供科学依据。关键词： 抽油杆；疲劳寿
2、命；载荷；静特性；影响因素哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）II Abstract This article firstly introduced several fatigue life research method as well as their each one uses condition and scope. secondly, calculated the parameters of sucker rod strings in the straight and level wells, mainly studied its loading of actual work sit
3、uations. We directly benefited some useful parameters such as the acceleration levels rod, diameter of rod and loading from this process ; According to different contact conditions of sucker rod and oil tubing at the level wells , we gave the formula of axial force and sucker rod s base of cylinder
4、end loading .finally , we forecasted the fatigue life through fatigue strength theory, S-N curve , the cumulative damage factor theory and static characteristics of sucker rod and compared with the fatigue life of sucker rod that works at actual work situations, we explored the factors affecting suc
5、ker rod s fatigue life on those basis, this process provided scientific basis for improving the fatigue performance of sucker rod. Keywords： sucker rod； fatigue life； load； static characteristics； influence factors哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）III 目 录第 1 章 概 述 . 错误！未定义书签。1.1 等幅变应力作用疲劳寿命分析 . 错误！未定义书签。1.2 不稳定变应力的
6、疲劳寿命分析 . 错误！未定义书签。1.3 抽油杆柱断裂原因分析 . 错误！未定义书签。第 2 章 抽油杆的载荷计算 . 错误！未定义书签。2.1 直井抽油杆的载荷计算 . 错误！未定义书签。2.2 水平井抽油杆的载荷计算 . 错误！未定义书签。第 3 章 用静特性推测抽油杆的疲劳寿命 . 错误！未定义书签。3.1 由静特性计算疲劳寿命的原理 . 错误！未定义书签。3.2 抽油杆的材料性能 . 错误！未定义书签。3.3 抽油杆的疲劳特性的推测 . 25 3.4 确定抽油杆的服役期限（疲劳寿命） . 错误！未定义书签。3.5 本章小结 . 错误！未定义书签。第 4 章 实际情况下抽油杆的疲劳寿命
7、 . 错误！未定义书签。4.1 抽油杆弯曲的原因 . 错误！未定义书签。4.2 弯曲抽油杆断裂的理论依据 . 错误！未定义书签。4.3 制造缺陷及其引起的故障 . 错误！未定义书签。4.4 通过取样调查确定的抽油杆的疲劳寿命 . 错误！未定义书签。结 论 . 错误！未定义书签。参考文献 . 40致 谢 . 42哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）1 第 1章 概 述抽油杆柱作为地面和井下设备的连接部件 ，也是有杆抽油中三抽设备的关健部件之一，是抽油系统的重要部位，也是薄弱环节。随着油田开采年限增长，下泵深度不断加深。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本，准确预测其疲劳寿命并
8、依此提出改善其疲劳寿命的方法具有十分重要的意义。本文对抽油杆的载荷进行了初步探讨并通过疲劳强度理论、 S-N 曲线、累积损伤因子理论及静特性推测了抽油杆的疲劳寿命，将其与抽油杆的实际工作疲劳寿命进行了比较，在此基础上探索了影响抽油杆疲劳寿命的因素，为改进抽油杆的疲劳性能提供科学依据。承受交变载荷的零部件、机器其失效形式往往是疲劳失效。工程设计的主要任务就是要预测在交变载荷作用下，零部件、机器的疲劳寿命。所谓预测就是一种估计预报方法。它是由收集载荷，环境条件，强度试验，寿命试验和可靠性试验等数据来预测零部件或系统在现场实际使用性能的一种方法。零件受循环变幅应力时，在应力集中处产生最大应力，若它小
9、于材料的疲劳极限，则称为无限寿命设计，此时不存在寿命预估问题。而无限寿命设计的依据是零件在交变载荷的作用下可以无限长时间的使用而不损坏。但对某些只需工作一定期限又要求重量轻，体积小，可靠度要求高的零部件。若都按无限寿命设计必然显得极不合理。在工作载荷出现高峰载荷且次数较少时更是如此。为弥补这一缺陷可以考虑允许出现大于疲劳极限的应力，从疲劳强度观点看并非导致立即疲劳破坏零件仍能工作一段时间。这就是有限寿命设计，它的依据是零件在规定的使用寿命期间不致因交变载荷的作用产生疲劳损伤而失效，同时又充分发挥材料的性能即零件在达到使用寿命时已经开始逐步丧失工作能力，这种设计比无限寿命设计节约大量的材料所以在
10、进行有限寿命设计时就存在一个疲劳寿命预估问题。寿命的预估准确与否将直接关系到机器的使用可靠性和安全性。1.1 等幅变应力作用疲劳寿命分析机械零件中，如轴类及其它传动零件，它们多半承受对称或不对称循环的等幅变应力的作用。根据这些零件或试件所得到的实验数据进行统计分析，其分布函数常为对数正态分布或威布尔分布，分别讨论。1.1.1 服从对数正态分布的疲劳寿命哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）2 在对称循环等幅变应力作用下的试件或零件 , 其疲劳寿命达到破坏的循环次数 , 一般符合对数正态分布 1 。设 x=lg N， =E( lg N)， = N)V( lg ，其中 N为循环次数， x为对数寿命，
11、 与 分别为对数寿命的数学期望和标准差。则其破坏概率为：fp = 21 exp- （ x- ） 2/(2 ) 2 dx (1-1) 令 t= )(x ， dt =dx/ ，代入式（ 1-1 ） ，则有：)(tp f = (1/ 2 ) exp( -t 2/2 ) dt (1-2) 记 ft =（ fx - ） / ， fx = ft ，按定义失效概率为：fp ( t ft ) =(1/ 2 ) exp(-t2/2) dt (1-3) 称式（ 1-3 ）中的 fx 为与失效概率 fp 相联系得安全寿命，按定义可靠度为：R (t Rt )= (1/ 2 ) exp(-t 2/2) dt (1-4)
12、 式中： Rt =（ /)Rx ， Rx = + Rt ，称 Rx 为与可靠度 R相联系得安全寿命。1.1.2 疲劳寿命服从威布尔分布的情况正态分布存在明显的缺点，即无论把应力取得如何低，总存在一个失效概率( 尽管它的值是很小的 ) ，这等于说不存在失效概率等于零的应力值，显然这与疲劳的物理背景不相符，因为材料或零部件事实上存在疲劳极限，当所加的交变应力低于这个极限时，就不会发生疲劳失效，三参数的威布尔分布能很好地描述这一特性。三参数威布尔分布其概率密度函数为：)(Nf =bbbexp1(1-5) 式中： =（ NT-N0） ， =N-N0， N0 为最小寿命（位置参数） ； NT 为特征寿命， b 为形状参数。当寿命为 N时的破坏概率为：F（ N） =1-exp- （ / ） b (1-6)
