文档介绍：维普资讯
石油学报
第卷第期
抽油杆材料断裂韧度
及机械性能的可靠性分析
一‘明秦
撮要
、对抽油杆材料铜的机械性能和断裂韧度进行丁大量的实验研究,并进行丁可靠性分析
认为“, ,,均服从正态分布对各参数进行丁点估计和区间估计为对抽油杆各部位、各种缺陷
进行可靠性评定提供丁依据。
彳糸
主怠词芝兰墨韧度垫垫正态分布蔓丝、
引言
抽油杆作为一种承受疲劳载荷的工程构件,在加工制造和使用过程中,往往会出现各种各
样的裂纹、缺陷它们的存在破坏了连续介质力学中有关连续性的假设。考虑问题必须从实际
出发,面对这些不同程度裂纹、缺陷存在的事实,在计算抽油杆强度时就要运用断裂力学理论,

研究抽油杆材料的断裂韧度。断裂韧度是断裂力学中的重要参数,由于材料性能的不均匀性,
断裂韧度是不确定的,服从统计分布规律。因此,应采用概率统计法进行可靠性分析
应力强度因子和断裂韧度
按照线弹性断裂力学理论,抽油杆上横向裂纹是张开型型裂纹,描述其裂纹尖端应力
●场强弱的一个力学量称为应力强度园子。
一,
其中为名义应力,; 为裂纹的尺寸; 为与裂纹形状、尺寸及裂纹几何形状有
关的系数。
当裂纹增加到一定尺寸或达到一定水平时,裂纹就会启裂并失稳扩展,这时的是完
全由材料性质决定的临界值,记为。显然,在役工程构件要安全使用必须保证:
【
要直接测定材料的值,按线弹性以及裂纹前缘要有足够大区域是平面应变状态的要
求,必须保证试件尺寸足够大,这给抽油杆的测试带来困难。但是,按照弹塑性断裂力学理
嚣嚣蔷蔷大庆石油学院获硬士学位。现任大庆石油学院机械系酎主任、副教授。通讯处黑龙江省安达
维普资讯
石油学报第卷
论,可测得用积分表示的断裂韧度值,在线弹性状态下,
就可把换算成。而的测试件是可以用抽油杆来加工的。
积分的概念和,积分表示的断裂韧度
在固体力学中,为了分析缺陷周围地区的应力应变场,常常利用一些有守恒性质的线积
分。所谓守恒性指的是围绕缺陷的线积分,是一个与积分线路无关的常数,该常数的大小反映
了缺陷的某种力学特性或应力应变场的强度,而积分就是具有这种守恒性质的线积分之
一
亍尝㈤
其中为从裂纹一侧任一点开始逆时针绕裂纹尖
, 端到另一侧任意一点的任意积分回路图; 为
单调加载过程中试件各处微元所接受盼应力应变功
/、一密度;为上的弧线元;为出对应的面元
上的应力矢量;为的位移矢量。
当外载荷或裂纹尺寸大到一定程度时裂纹会启
\、裂扩展,这时在平面应变状态下的积分临界值
, ,就是完全由材料性质所决定的“断裂韧度”。对
工程构件同样应有判据
躅积分的积分回路
≤, ’
. —
判据式仅适用于线弹性断裂力学范围,而判据式
则适用于弹塑性断裂力学范围。显然当塑性变形较小时二者之间存在着一定的关系。在平
面应变状态下有一
一。≠或一≠
其中为泊松比,对一般钢材一.; 为弹性模量对一般钢材一.×。在弹塑●
性范围内用小试件很容易满足平面应变条件从而测得⋯然后用式得到。
抽油杆断裂韧度, 的测试
. 试件的制备
试件取自钢抽油杆,试件的