水壓作用下拉剪復(fù)合型裂紋啟裂特性研究.pdf

1、水壓致裂的研究有兩個(gè)重要的內(nèi)容，臨界水壓的計(jì)算和開裂模式的判斷，而斷裂力學(xué)在解決這兩個(gè)問題上具有一定優(yōu)勢(shì)。本文以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，通過理論結(jié)合數(shù)值計(jì)算，對(duì)單裂紋及射孔尖端裂紋的啟裂特性進(jìn)行研究。
　　基于斷裂力學(xué)最大周向拉應(yīng)力準(zhǔn)則，考慮水壓的影響，同時(shí)考慮Williams展開式中非奇異應(yīng)力項(xiàng)的影響，推導(dǎo)了臨界水壓和啟裂傾角的計(jì)算式，分析裂紋傾角、圍壓、T應(yīng)力、臨界裂紋區(qū)尺寸等因素對(duì)臨界水壓和臨界偏轉(zhuǎn)角的影響。運(yùn)用ANSYS軟件建立模

2、型，得到不同傾角、圍壓系數(shù)、水壓等情況下的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，并將計(jì)算結(jié)果與理論解進(jìn)行對(duì)比。運(yùn)用ANSYS軟件計(jì)算射孔尖端裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子，并根據(jù)斷裂準(zhǔn)則推算臨界水壓和臨界偏轉(zhuǎn)角。分析了拉剪斷裂模式中，射孔傾角、射孔長(zhǎng)度、井筒半徑及主應(yīng)力差對(duì)射孔尖端裂紋啟裂特性的影響。
　　研究結(jié)果表明:隨著臨界裂紋區(qū)半徑、圍壓系數(shù)的增大，裂紋啟裂所需臨界水壓增大，臨界偏轉(zhuǎn)角減小。運(yùn)用ANSYS有限元軟件對(duì)含裂紋構(gòu)件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算是可以保證計(jì)