基于材料非线性随动强化的双金属复合管成型机理及其强度特性研究

双金属复合管在油气田苛刻腐蚀环境中具有巨大的应用价值，弄清双金属复合管塑性成型的力学机理及其强度特性是实现双金属复合管国产化和应用于油气田开发工程中的必要条件。本项目拟建立基于材料非线性随动强化的复合管液压成型理论力学模型和有限元数值模型；研究液压成型过程中内外管的变形协调关系，得出准确计算双金属复合管液压成型力的计算方法；开展复合管液压成型工艺实验，研究成型工艺参数对双金属复合管塑性成型的影响，测试成型过程中复合管的形变规律，揭示双金属复合管液压成型的力学机理，并验证理论模型及成型力计算方法的正确性和准确程度；根据双金属复合管协调变形理论，建立复合管强度分析的力学模型，研究双金属复合管液压成型力与其抗拉强度、抗内压强度、抗挤强度、抗弯性能及抗热载荷性能的相关性，考察双金属复合管在油气田工况下的强度特性。为双金属复合管在油气田开发工程中的应用提供理论依据。

双金属复合管在油气田苛刻腐蚀环境中具有巨大的应用价值，弄清双金属复合管塑性成型的力学机理及其强度特性是双金属复合管制造和应用于油气田工程中的重要基础理论问题。本项目应用弹塑性力学原理建立了基于材料非线性随动强化的复合管液压成型理论力学模型和有限元数值模型。研究了液压成型过程中内管的非线性膨胀变形规律及材料的非线性随动强化特征，给出了材料非线性随动强化应力的计算方法；分析了液压成型过程中内外管的应力应变状态，将内外管应力应变状态与内外管的形变规律相结合，绘制出了液压成型过程中内外管的应力应变关系图，得出了双金属复合管液压成型的变形协调方程，推导出了双金属复合管液压成型力的解析计算公式。开展了复合管液压成型工艺实验，研究了成型工艺参数对双金属复合管塑性成型的影响，采用电阻应变测试法测得了成型过程中复合管的形变规律，揭示了双金属复合管液压成型的力学机理，得出了成型压力对内外管结合力的影响规律，同时对建立的理论模型及成型力计算方法的正确性和准确程度进行了检验。建立了液压复合管强度分析的力学模型，提出了液压复合管协调变形理论。对液压复合管成型后的残余应力和工作环境下的热载荷和热应力进行了分析，研究了复合管内管的物理失效问题，并进行了试验验证；研究了双金属复合管液压成型力与其强度特性的关系。研究形成的双金属复合管成型理论及复合管工作力学对内防腐用双金属机械复合管的成型制造和使用的奠定了理论基础。