整体式卡瓦断裂仿真及实验研究

整体式卡瓦在桥塞坐封后起到支撑桥塞、锁定胶筒的作用。针对其在断裂过程中不均匀断裂而导致的承压过程中破坏失效的问题,建立了真实工况下卡瓦断裂坐封的有限元模型。基于损伤演化理论中的位移破坏原理和延性损伤准则中的材料塑性变形叠加原理,首先通过单轴拉伸实验获得了卡瓦材料的真实应力、应变等力学参数;并将其引入金属延性损伤和塑性力学参数设置中,成功模拟了卡瓦的断裂过程。基于这种分析方法和卡瓦的断裂缺陷,对卡瓦的断裂形式改进后再次分析,整体式卡瓦可均匀裂为三瓣,卡瓦本体应力分布明显降低。最后实验验证此结构下,桥塞的封堵效果良好,可稳定承载4.5in套管截面受到的50MPa轴向载荷,达到了实际坐封要求。整体式卡瓦分瓣断裂比C字形断裂承压能力更高。研究成果对应用有限元法模拟桥塞坐封过程和整体式卡瓦结构设计具有参考价值。