高应变率载荷作用下P110S管材力学性能实验研究

油管在生产服役过程中常承受射孔冲击、流体诱发振动等动载作用,引起管柱塑性弯曲、断裂等事故。为了量化动载系数和动载作用下管材屈服极限提高幅度,获得以Johnson-Cook为代表的材料动态本构模型关键参数,提高动载作用下管柱强度安全分析精度,以油田常用P110S管材为例,进行静载下的轴向拉伸实验和高应变率冲击下的力学性能实验。结果表明,静载下P110S管材屈服极限775MPa,比标称值758MPa高出2.2%;强度极限835 MPa,强屈比1.08。应变率500s~(-1)动载作用下,管材的屈服极限比静态实测值提高了15.5%;应变率1000s~(-1)动载作用下,管材的屈服极限比静态实测值提高了41.4%。应变率为500s~(-1)的P110S管材动载实验对应流体诱发引起的管柱振动,其强度降低4.5%;应变率为1000s~(-1)的P110S管材动载实验对应射孔冲击引起的管柱振动,其强度降低8.6%。本文通过实验确定了管材Johnson-Cook动态本构模型的关键参数,可为动载作用下的精确有限元仿真分析提供依据。