旋转防喷器壳体疲劳裂纹扩展研究

受井内高压和岩屑颗粒反复碰撞，旋转防喷器壳体会出现裂纹，裂纹的进一步扩展会导致壳体发生破裂。本研究基于Paris公式研究旋转防喷器壳体的疲劳裂纹扩展寿命，通过疲劳裂纹扩展试验确定Paris公式的材料常数，通过有限元模拟对CT试样进行疲劳裂纹扩展研究，分析初始裂纹尺寸、载荷大小的影响。结果显示：实验结果与有限元仿真结果能较好吻合；随着初始裂纹尺寸的增加，裂纹前缘应力强度因子逐渐增大，初始裂纹开始扩展，深度亦会随应力幅和应力比的增大而增大，而裂纹扩展寿命随着裂纹长度和载荷增大而减小，随着应力比的增大而增大。该研究为旋转防喷器安全使用提供一定的理论依据和研究方法。