基于有限元的20#钢冲蚀磨损行为模拟

• 作者: 吕东莉 张涛 练章华
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 20#钢 固体颗粒 冲蚀磨损 有限元 数值模拟 等效应力 冲蚀形貌
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 专题-能源材料表面工程
• 页码范围: 31-37
• 页数: 7页
• 分类号: TG115.5|TH117
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.06.005

摘要

目的 研究固体颗粒对油气井管柱或地面油气输送管道材料的冲蚀磨损规律.方法 通过对石英砂颗粒形状特征抽提了颗粒模型,采用有限元方法模拟了其对20#钢的冲击磨损动力学行为.在不同冲击角度、不同颗粒粒径和不同冲击速度的条件下,分析材料表面冲击破坏应力特征和材料堆积形态.结果 在给定的参数条件下,随着冲击角度的增大,最大等效应力先上升后下降,在40°时达到最大值1370 MPa.高角度冲蚀时,表现为凿坑和塑性挤出;低角度冲蚀时,以微切削和犁沟形唇为主,在冲蚀坑两侧及前端有材料堆积,冲蚀坑前端的变形唇高度逐渐增加,在40°时达到最大值0.01985 mm.随着冲击速度的增大,最大等效应力单调增大,冲击坑深度变化不大,但冲击粒子前端的堆积材料明显增多,变形唇片高度增大.当粒径小于0.15 mm时,最大等效应力随粒径的增加而增大,粒径为0.15 mm时达到最大值1410 MPa.当粒径超过0.15 mm时,最大等效应力随粒径的增加而减小.随粒径的增加,冲蚀坑深度缓慢增加,粒子前端的变形唇片高度明显增加.结论 采用有限元方法对石英砂冲击20#钢的动力学行为进行了成功的模拟,获得了冲击角度、冲击速度以及颗粒粒径的变化对20#钢冲击过程中应力分布、冲蚀形貌变化的影响规律.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	练章华	西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室	190	1827	21.0	31.0
2	张涛	西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室	39	185	7.0	12.0
3	吕东莉	西南石油大学材料科学与工程学院	11	50	4.0	6.0